Evolutie in hoornvliestransplantatie

Met jaarlijks bijna 200.000 operaties wereldwijd is hoornvliestransplantatie de meest uitgevoerde en meest succesvolle vorm van transplantatie.1 De afgelopen twee decennia zagen een explosie aan nieuwe hoornvliestransplantatie-technieken. Hoornvliestransplantaten zijn in de afgelopen jaren gestaag kleiner, dunner, en specifieker geworden en de ingreep is minder invasief geworden.2,3 Dit geldt voor transplantatie van zowel het voorste als het achterste hoornvliesgedeelte. Daarnaast zijn er ook positieve ontwikkelingen op het gebied van andere hoornvliesbehandelingen, waardoor hoornvliestransplantaties in de toekomst uitgesteld of zelfs geheel voorkómen kunnen worden. In dit artikel geven wij een overzicht van deze nieuwe ontwikkelingen.

Hoornvlies

Het hoornvlies, ook wel de cornea genoemd, is het heldere voorste gedeelte van het oog en bestaat uit 5 lagen: het epitheel, de laag van Bowman, het stroma, het membraan van Descemet en het endotheel (figuur 1). Doordat het hoornvlies zeer belangrijk is voor de lichtbreking, kunnen afwijkingen in de vorm en transparantie het zicht van de patiënt aanzienlijk verminderen. Een sterk georganiseerde matrix van hoornvliescollageenvezels draagt zorg voor de vorm en houdt het hoornvlies tegelijkertijd helder en transparant. Voor het behoud van de transparantie van het hoornvlies is het van groot belang dat het endotheel goed functioneert. Deze hoornvlieslaag reguleert selectief de doorgang van voedingstoffen naar het hoornvlies en pompt tegelijkertijd vocht uit het hoornvlies om dit helder te houden. Als het endotheel niet goed functioneert zal het hoornvlies zwellen (oedeemvorming) en minder helder worden.4

Figuur 1

De anatomie van het oog en het hoornvlies

Hoornvliestransplantaties

Bij een troebel of vervormd hoornvlies kan het zicht worden hersteld door een hoornvliestransplantatie. Met bijna 200.000 operaties per jaar is dit de meest uitgevoerde en meest succesvolle vorm van transplantatie wereldwijd.1 Sinds het begin van de 20e eeuw is heel lang de perforerende keratoplastiek (PKP) de ‘gouden standaard’ geweest. Hierbij worden alle lagen van het hoornvlies van de patiënt vervangen door donorweefsel. Tijdens de operatie wordt met een trepaan een schijfje van de volledige dikte van het hoornvlies verwijderd. Het verwijderde weefsel wordt vervangen door eenzelfde schijfje donorhoornvlies, dat wordt vastgezet met niet-oplosbare hechtingen.

Omdat bij de PKP relatief vaak complicaties optreden, zoals onvoldoende of trage wondgenezing, regulair en irregulair astigmatisme, hechtinggerelateerde problemen, vascularisatie en afstotingsverschijnselen, wordt deze techniek tegenwoordig eigenlijk alleen nog uitgevoerd wanneer het hoornvlies over de volledige dikte van is aangedaan.

Belangrijke indicaties

De meest voorkomende reden voor hoornvliestransplantatie in de westerse wereld is een niet goed functionerend hoornvliesendotheel, zoals bij endotheeldystrofie van Fuchs of bulleuze keratopathie. Daarnaast wordt keratoconus, een aandoening van de anterieure cornea, als belangrijke indicatie voor hoornvliestransplantatie gezien.

Endotheeldystrofie van Fuchs is een bilaterale en langzaam progressieve corneadystrofie die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van kleine uitstulpingen van het membraan van Descemet tussen de endotheelcellen (‘Hassall-Henle warts’ of guttata) (figuur 2).5 Deze veranderingen brengen een vermindering van de endotheelcelfunctie teweeg en leiden uiteindelijk tot cornea-oedeem. Bij bulleuze keratopathie daarentegen is het forse, onomkeerbare hoornvliesoedeem het gevolg van een sterk verminderde endotheelcelfunctie door een trauma, bijvoorbeeld een chirurgische ingreep aan het oog.

Figuur 2

Endotheeldystrofie van Fuchs

Zowel hoornvliesoedeem als guttata kunnen verslechtering van het zicht veroorzaken door gereduceerde transparantie van het hoornvlies en strooilichteffecten.6 Bij fors hoornvliesoedeem kunnen patiënten daarnaast pijn krijgen door vorming van bullae op het hoornvliesoppervlak.

Keratoconus is de meest voorkomende hoornvliesectasie. Het is een bilaterale, progressieve aandoening waarbij de cornea gestaag dunner wordt en uitstulpt, met irregulair astigmatisme en vermindering van het zicht tot gevolg.7

Lamellaire keratoplastiek

In de afgelopen twee decennia hebben het Netherlands Institute for Innovative Ocular Surgery (NIIOS) en de Melles Hoornvlieskliniek Rotterdam verschillende nieuwe keratoplastiek-technieken geïntroduceerd, de zogenoemde lamellaire keratoplastiektechnieken. Hierbij worden alleen nog maar de aangedane lagen van het hoornvlies vervangen door donorweefsel en blijven de gezonde lagen intact. Deze ingrepen zijn minder invasief en er treedt een aanzienlijk sneller herstel op, met minder risico op complicaties.

Bij de behandeling van endotheelaandoeningen, zoals endotheeldystrofie van Fuchs en bulleuze keratopathie, worden tegenwoordig alleen nog de aangedane achterste lagen van het hoornvlies vervangen door donorweefsel, door middel van endotheelkeratoplastiek.8 Hierdoor is de voorspelbaarheid en snelheid van het visuele herstel drastisch verbeterd, voornamelijk doordat het anterieure hoornvliesoppervlak intact blijft en er geen hechtingen nodig zijn om het donorweefsel vast te zetten.

Bij anterieure cornea-aandoeningen, zoals keratoconus, wordt alleen het aangedane anterieure weefsel vervangen middels een diepe anterieure lamellaire keratoplastiek (DALK), terwijl het gezonde endotheel van de ontvanger intact blijft, wat potentieel de overlevingsduur van het transplantaat vergroot.9

In de loop der jaren zijn de lamellaire transplantaten gestaag dunner, kleiner en specifieker geworden (figuur 3).

Figuur 3

Verschillende typen hoornvliestransplantaties

Endotheelkeratoplastiek

Na de introductie van ‘posterior lamellar keratoplasty’ (PLK) in 1998 en ‘Descemet stripping endothelial keratoplasty’ (DSEK) in 2001 ter behandeling van endotheelaandoeningen, introduceerde het NIIOS in 2006 ‘Descemet membrane endothelial keratoplasty’ (DMEK), een een-op-een vervanging van de aangedane weefsellagen, namelijk de membraan van Descemet en het endotheel (zie het supplement bij dit artikel).10

De voordelen van DMEK liggen in een beter en sneller herstel en de vermindering van korte- en langetermijncomplicaties, zoals transplantaatafstoting en -falen. Ook kent de wondgenezing doorgaans geen problemen, aangezien het donorweefsel wordt geïmplanteerd via een ‘kleine’ incisie, vergelijkbaar met incisies in de moderne cataractchirurgie (zie het supplement). Daarnaast behoudt de cornea na DMEK grotendeels zijn optische kwaliteiten doordat het grootste gedeelte van het hoornvlies intact blijft, waardoor de normale corneatopografie behouden blijft en er sprake is van een bijna perfect anatomisch herstel van de cornea (zie het supplement).11,12

Mede dankzij de goede resultaten is DMEK inmiddels uitgegroeid tot een wereldwijd vaak toegepaste behandeling voor endotheelaandoeningen.13 In Nederland heeft de introductie van endotheelkeratoplastiek zelfs geleid tot een verdubbeling van het jaarlijks aantal uitgevoerde hoornvliestransplantaties (zie het supplement).14

Anterieure keratoplastiek

De meest toegepaste vorm van anterieure keratoplastiek is DALK, waarbij het gehele voorste gedeelte van het hoornvlies (epitheel, laag van Bowman en stroma) wordt verwijderd tot aan het membraan van Descemet. Er wordt diep in de cornea (tegen het membraan van Descemet aan) een splijtlaag gecreëerd, waarna met een trepaan de centrale anterieure lagen worden uitgestanst. Het DALK-transplantaatje wordt vervolgens voorzichtig op de overgebleven posterieure hoornvlieslaagjes gelegd. Net als bij een PKP zijn er hechtingen nodig om het transplantaat vast te zetten. Hierdoor kunnen ook na DALK hechtinggerelateerde complicaties ontstaan. Wel is het risico op transplantaatafstoting na een DALK doorgaans lager dan na een PKP en is er een sneller herstel.7

De meest voorkomende indicatie voor DALK is keratoconus. Voor deze indicatie zijn er tegenwoordig echter verschillende nieuwe en minder invasieve behandelingen voorhanden waarmee transplantatie vermeden kan worden. Hierdoor beslaat DALK slechts een relatief klein percentage van alle uitgevoerde hoornvliestransplantaties.14

Nieuwe ontwikkelingen

Behandeling van endotheelaandoeningen

Ondanks het succes van endotheelkeratoplastiek, en DMEK in het bijzonder, staan de ontwikkelingen niet stil en zijn er nieuwe regeneratieve therapieën in ontwikkeling.15

In de afgelopen jaren zijn ‘Descemet stripping only’, celtherapie en farmaceutische middelen zoals rho-kinase-remmers als alternatieve of aanvullende behandelingsopties voor endotheelaandoeningen voorgesteld.

‘Descemet stripping only’ kan worden toegepast in ogen met Fuchs endotheeldystrofie die nog gezonde, perifere endotheelcellen tonen. Bij deze techniek wordt het aangedane centrale deel van het Membraan van Descemet en het endotheel verwijderd zonder vervanging door donorweefsel.16 Dit stimuleert de centripetale migratie van gezonde, perifere endotheelcellen ter vervanging van het centrale endotheel en leidt tot een opheldering van het hoornvlies. Klinisch gezien levert ‘Descemet stripping only’ tot nu toe wisselende resultaten op. Toepassing van rho-kinase-remmers kan dit succespercentage wellicht verhogen, maar aanvullende studies met een langere follow-upduur zijn nodig om de uitkomsten te kunnen evalueren.17

Een aantal jaren geleden werd als minimaal invasieve behandeloptie voor endotheelaandoeningen voorgesteld om met een injectie gekweekte endotheelcellen in combinatie met een rho-kinase-remmer in te brengen in de voorste oogkamer; de 5-jaarsresultaten hiervan in een groep van 11 patiënten zijn veelbelovend.18 Als deze resultaten in grotere gerandomiseerde studies bevestigd kunnen worden, lijkt celinjectie een aantrekkelijk alternatief voor hoornvliestransplantatie te kunnen worden. Acceptatie van de techniek wordt echter mogelijk tegengehouden door de hoge kosten van het opkweken van de endotheelcellen in vergelijking met gewone donortransplantaten.

Ook rho-kinase-remmers hebben de potentie om bij de behandeling van endotheelaandoeningen te worden ingezet, zoals van enkele patiënten is gerapporteerd.15

Behandeling van keratoconus

Zoals eerder aangegeven zijn er voor de behandeling van keratoconus in de afgelopen jaren alternatieven ontwikkeld. Deze behandelingen richten zich in eerste instantie op het vermijden van een hoornvliestransplantatie door verdere progressie te vertragen of voorkómen. Zo werd in het afgelopen decennium UV-‘crosslinking’ geïntroduceerd als behandeling van lichte tot matige keratoconus. Deze behandeling heeft als doel de stromale collageenmatrix te versterken en zodoende verdere progressie te vertragen of te vermijden. Momenteel wordt deze behandeling veelvuldig en met succes toegepast.19 Tijdens de UV-crosslinkingbehandeling worden riboflavine-oogdruppels (vitamine B2) toegediend en wordt het hoornvlies belicht met UV-A-licht. Hierdoor ontstaan er nieuwe verbindingen tussen de collageenvezellagen en wordt het hoornvlies steviger. Voor patiënten met vergevorderde keratoconus, bij wie het hoornvlies te dun is geworden, is deze behandeling echter gecontraïndiceerd.

Om ook het dunne hoornvlies met vergevorderde keratoconus te kunnen stabiliseren is de transplantatie van de laag van Bowman ontwikkeld (figuur 4).20 De hypothese achter de ‘laag van Bowman’-transplantatie is dat de mogelijke functionaliteit van deze laag, die bij vergevorderde keratoconus vaak door fragmentatie is aangedaan, mogelijk kan worden hersteld. De stevigheid van een Bowman-laag-transplantaat en de wondgenezingsreactie die optreedt tussen het stroma van de ontvanger en het transplantaat stabiliseren de ectasie. Vanwege de acellulaire aard van een Bowman-laag is er een verwaarloosbaar risico op afstoting. Een ander voordeel van deze operatie ten opzichte van PKP of DALK is dat er geen hechtingen nodig zijn om het transplantaat vast te zetten. De Bowman-laag-transplantatie kan als ‘inlay’- of ‘onlay’-procedure worden uitgevoerd.20

Figuur 4

De Bowman-laag-transplantatie

Conclusie

Behandelingen van hoornvliesaandoeningen zijn de afgelopen 20 jaar steeds minder invasief geworden. Het is inmiddels mogelijk om alleen de aangedane lagen van het hoornvlies te vervangen door donorweefsel. Hierdoor is het herstel van de patiënt aanzienlijk sneller en treden er minder complicaties op. Ondanks het succes van de nieuwe transplantatietechnieken staat de ontwikkeling niet stil en worden er nieuwe regeneratieve therapieën getest als alternatieve of aanvullende behandelopties.