Η επίδραση της συνδυασμένης χορήγησης ριβοφλαβίνης και UVA ακτινοβολίας σε κερατοειδείς κονίκλων

Abstract

Keratoconus is a quite common, progressive disorder in which the cornea takes irregular cone shape. The distinguishing characteristic of keratoconus is off center or central thinning of the corneal stroma and irregular astigmatism. Digital video keratography serves to confirm the diagnosis of keratoconus. The treatment of keratoconus includes correction of myopia and astigmatism with spectacles, and then hard contact lenses when BCVA is insufficient. When contact lenses fail, surgical treatment is indicated. The collagen crosslinking of the cornea with UVA radiation (UVA / Collagen Corneal Crosslinking = CCL) is the most modern method for the treatment of keratoconus. The CCL is a new therapeutic method based on molecular crosslinking of the cornea collagen fibers, using a combination of riboflavin and UVA radiation. This technique reduces or stops the progressive thinning of the cornea by increasing the bio-mechanical stability of the tissue. However, the biomechanical relationship of the new treatment has not yet been elucidated. The purpose of this study is to examine the effect of the CCL treatment to the diameter of the cornea collagen fibers over time and evaluate the behavior of the cornea in the optical and electron microscopy. For the experimental study of the effects of UVA radiation we used a total of 13 rabbits (26 eyes) aged 3 to 4 months old. Removal of corneal epithelium was mechanically scraped after the animals were anesthetized with ketamine and xylazine. Then riboflavin photosensitizer solution containing 0.1% riboflavin-5-phosphate and 20% dextran T-500 was dropped onto the cornea 15 minutes before the irradiation and every 5 minutes during the irradiation. The UVA irradiation (365 nm) was applied using an 8 LED UVA diode (IROC, Swiss) with an irradiance of 3 mW/cm2 for 30 minutes at a best focus distance from the cornea (about 5-6cm). The control eyes were also deepithelialized and dextran/riboflavin solution applied to exclude an influence on fiber diameter of epithelial abrasion or associated hydration changes. A significant increase of the collagen fiber diameter in the treated corneas was observed in the 48 hours specimens 13.81% P<0,001 compared with the control fellow eyes. Also aportotic keratocytes are apparent at the anterior stroma. Four months after the CCL, the mean diameter of the collagen fibers were decreased as compared the 48 h specimens. Repopulation of the anterior stroma with active keratocytes can be observed. After six months the diameter of the collagen fibers was further decreased to the control eye values. P>0,05 and there is a diversity of keratocytes as compared with non-irradiated eyes. We can assume that the stiffness and the bio-mechanical stability of the cornea after CCL increases due to the increasing links between the fibers and their diameter has little or no role in long-term stability of the cornea.

Ο κερατόκωνος (κωνικός κερατοειδής) είναι αρκετά συνήθης προοδευτική διαταραχή, κατά την οποία ο κερατοειδής λαμβάνει ανώμαλο κωνικό σχήμα. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του κερατόκωνου είναι, η λέπτυνση κεντρικά ή παρακεντρικά του στρώματος, η κωνοειδής προβολή και ο ανώμαλος αστιγματισμός. Η ψηφιακή βιντεοκερατογραφία χρησιμεύει για την επιβεβαίωση της διάγνωσης του κερατόκωνου, ενώ στις προκλινικές μορφές της πάθησης μπορεί να θέσει πρώιμα τη διάγνωση. Η θεραπεία του κερατόκωνου περιλαμβάνει την χρήση γυαλιών για την διόρθωση του μυωπικού αστιγματισμού και στα επόμενα στάδια, την τοποθέτηση σκληρών αεροδιαπερατών φακών επαφής, όταν η καλύτερη διορθούμενη όραση με γυαλιά καθίσταται ανεπαρκής. Όταν αποτυγχάνουν και οι φακοί επαφής, ενδείκνυται η χειρουργική θεραπεία. Η διασύνδεση των κολλαγόνων ινών του κερατοειδούς με UVA ακτινοβολία (UVA/Collagen Corneal Crosslinking = CCL), είναι η πλέον σύγχρονη μέθοδος για την αντιμετώπιση του κερατόκωνου. Το Cross-Linking αποτελεί μια νέα θεραπευτική μέθοδο, που βασίζεται στη μοριακή διασύνδεση των ινών του κολλαγόνου του κερατοειδούς, με τη βοήθεια του συνδυασμού της ριβοφλαβίνης και της UVA ακτινοβολίας. Με την τεχνική αυτή μειώνεται ή και σταματά η προοδευτική λέπτυνση του κερατοειδούς, αυξάνοντας την βιομηχανική σταθερότητα του ιστού. Η αναστολή της εξέλιξης του κερατόκωνου μειώνει σημαντικά τη μελλοντική πιθανότητα για μεταμόσχευση κερατοειδούς. Ωστόσο, η βιομηχανική συσχέτιση της νέας θεραπείας δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει την επίδραση της CCL θεραπείας στην διάμετρο των κολλαγόνων ινών του κερατοειδούς σε βάθος χρόνου και να αξιολογήσει την συμπεριφορά του κερατοειδή με το οπτικό και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Για την πειραματική μελέτη των επιδράσεων της UVA ακτινοβολίας στον κερατοειδή, χρησιμοποιήθηκαν 13 συνολικά κόνικλοι (26 οφθαλμοί) ηλικίας 3 έως 4 μηνών. Η αφαίρεση του επιθηλίου του κερατοειδή έγινε με μηχανική απόξεση, μετά την αναισθητοποίηση των πειραματόζωων με κεταμίνη και ξυλαζίνη. Στον δεξιό οφθαλμό όλων των κονίκλων έγινε ενστάλλαξη ριβοφλαβίνης σε διάλυση 0,1% σε Dextran 500 20% και ακολούθησε η έκθεση σε UVA ακτινοβολία μήκους 365nm έντασης 3mW/cm2 για 30 min., η οποία ισοδυναμεί με 5,4J/cm2 στην επιφάνεια του κερατοειδούς. Ο έτερος οφθαλμός εξυπηρετούσε τον ρόλο του μάρτυρα. Μετά πάροδο 48 ωρών, 4 και 6 μηνών έγινε εξόρυξη των οφθαλμών και λήψη ιστοτεμαχίων του κερατοειδή από αμφoτέρους τους οφθαλμούς των πειραματοζώων, για εξέταση στο οπτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κατά περίπτωση. Εκτιμήθηκε η μεταβολή του πάχους και η μορφολογία των κολλαγόνων ινών συγκρίνοντας τους ακτινοβοληθέντες και μη ακτινοβοληθέντες οφθαλμούς. Η μελέτη έδειξε μία στατιστικά σημαντική αύξηση της διαμέτρου των κολλαγόνων ινών του κερατοειδούς, κατά μέσο όρο 13,81% (3,96 nm), στο πρόσθιο στρώμα 48 ώρες μετά CCL, στους κερατοειδείς όπου εφαρμόστηκε η UVA/ριβοφλαβίνη και προκάλεσε διασύνδεση του κολλαγόνου. Παρατηρήθηκε φλεγμονώδης αντίδραση στο πρόσθιο στρώμα με απόπτωση των κερατοκυττάρων και παρουσία εωσινοφίλων. Η διασύνδεση του κολλαγόνου με UVA/ριβοφλαβίνη οδηγεί σε σημαντική αύξηση της διαμέτρου των ινών 48 ώρες μετά την εφαρμογή. Είναι ενδιαφέρον ότι 4 μήνες μετά την CCL υπάρχει μια μείωση της μέσης διαμέτρου των ινών κολλαγόνου αλλά και επανεμφάνιση των κερατοκυττάρων στο πρόσθιο στρώμα και στους 6 μήνες, οι διασυνδεδεμένες ίνες κολλαγόνου έχουν σχεδόν την ίδια διάμετρο με τους κερατοειδείς μάρτυρες. Μπορούμε να υποθέσουμε, ότι η ακαμψία και η βιομηχανική σταθερότητα του κερατοειδούς μετά από CCL αυξάνεται λόγω της αύξησης των δεσμών μεταξύ των ινών και η διάμετρος τους έχει μικρό ή και καθόλου ρόλο στη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του κερατοειδούς.