Aktuelle Ansätze zur Prophylaxe der Immunreaktion nach Keratoplastik

Abstract

In dieser Arbeit wurden auf breiter Basis aktuelle Ansätze zur Prophylaxe der Immunreaktion nach Keratoplastik untersucht. Die Abstoßungsreaktion stellt neben dem chronischen Endothelzellverlust die größte Bedrohung für das klare Transplantatüberleben und damit für den Erfolg der Keratoplastik im Hinblick auf eine visuelle Rehabilitation dar. Im ersten Abschnitt wurden klinische Daten aus dem Patientenkollektiv unserer Klinik analysiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass das Glaukom einen schwerwiegenden Risikofaktor für den chronischen Endothelzellverlust darstellt. Daneben konnten unsere Daten erstmalig belegen, dass der chronischen subklinischen Immunreaktion eine wesentliche Bedeutung für den chronischen Endothelzellverlust nach homologer Keratoplastik zukommt. Klinische Konsequenzen dieser Ergebnisse sind die sehr kritische Indikationsstellung zur Keratoplastik bei Patienten mit Glaukom (insbesondere wenn Schwierigkeiten oder Unsicherheiten bei der Druckeinstellung auftreten), die Verwendung möglichst kleiner Transplantate bei gesundem peripheren Empfängerendothel, die dauerhafte Beibehaltung einer niedrigdosierten lokalen Immunsuppression (Steroide) sowie die Nutzung der Option der autologen Keratoplastik bei geeigneter Ausgangssituation (umschriebene Narbe). Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen zum topischen Einsatz von Immunsuppressiva dargestellt. Im Hinblick auf die zum Teil schwerwiegenden Nebenwirkungen der systemischen Gabe dieser Substanzen kommt der Ausweitung der lokalen Einsatzmöglichkeiten dieser Wirkstoffe eine besondere klinische Bedeutung zu. Explizit wurden im Rahmen dieser Arbeit lokale Präparationen von Mycophenolat Mofetil sowie von Sirolimus / Everolimus erstmalig hergestellt und untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass für alle 3 Verbindungen geeignete, lokal anwendbare Formulierungen herstellbar sind. Für MMF ist dabei eine Cyclodextrinformulierung die geeignetste Präparation, während Sirolimus / Everolimus am günstigsten in einer Mikroemulsion lokal angewendet werden. Mit topisch appliziertem MMF lassen sich hohe Konzentrationen des eigentlichen Wirkstoffs Mycophenolsäure (MPA) im Kammerwasser erzielen, dagegen penetriert Sirolimus die Hornhaut nur bei abradiertem Epithel. Da MMF und MPA über verschiedene Penetrationswege nach intraokular gelangen (MPA transkorneal, MMF parakorneal), lassen sich die Anteile der beiden Penetrationswege näherungsweise durch den Vergleich von MMF und MPA intraokular und intrakorneal bestimmen. Bei der experimentellen Keratoplastik sind topisch appliziertes MMF und Sirolimus im Hinblick auf eine Verlängerung des Transplantatüberlebens unwirksam. Everolimus zeigt eine eingeschränkte Wirksamkeit. Die lokale Verträglichkeit von MMF-Cyclodextrin-Komplex- Formulierung ist im Kaninchenmodell gut. Die Option, eine Kombination zweier lokaler Immunsuppressiva zur Prophylaxe der Immunreaktion nach Keratoplastik einzusetzen (z.B. CSA + MMF oder Everolimus + MMF), sollte nach unserer Ansicht weiter verfolgt werden. Darüber hinaus sind MMF- Cyclodextrinformulierung und Sirolimus/Everolimus-Mikroemulsion vielversprechende lokale Präparationen dieser neuen Immunsuppressiva auch für andere Indikationen. Die Wirksamkeit dieser Präparate bei Erkrankungen der okulären Oberfläche wie z.B. dem immunologischen Hornhautulcus oder der atopischen Keratokonjunktivitis sollte weiter untersucht werden. Im dritten Abschnitt dieser Arbeit wurden die Möglichkeiten des Einsatzes der Gentherapie zur Prophylaxe der Immunreaktion nach Keratoplastik analysiert. In den eigenen Untersuchungen zu diesem Themenkomplex konnte erstmalig gezeigt werden, dass ein Zytokingentransfer mittels Liposomen in korneale Endothelzellen in Kultur möglich ist. Angesichts der immunstimulatorischen Nebenwirkungen des adenoviralen Gentransfers kommt der liposomalen Transfektion eine Bedeutung im Hinblick auf die Suche nach Alternativen zum Einsatz von Adenoviren zu. Im direkten Vergleich des liposomalen mit dem adenoviralen Gentransfer an der organkultivierten Hornhaut zeigt sich der virale Gentransfer im Hinblick auf die Transfektionseffizienz überlegen. Durch die Option, das organkultivierte Hornhauttransplantat ex vivo transfizieren zu können, stellt der Einsatz der Gentherapie einen vielversprechender Ansatz zur Prophylaxe der Immunreaktion nach Keratoplastik dar, wenn auch auf dem Weg zum konkreten klinischen Einsatz noch weitere Probleme gelöst werden müssen.

This work analysed new strategies for the prophylaxis of corneal graft rejection. In the first section clinical data of patients of our clinic were analysed. It could be demonstrated that glaucoma is a main risk factor for chronic endothelial cell loss. Moreover our data could show for the first time that a chronic subclinical immune reaction contributes to endothelial cell loss of homologous grafts. Broad experimental investigations on topical application of immunomodulatory substances are described in the second section. Topical formulations of mycophenolate mofetil (MMF) and sirolimus / everolimus are demonstrated for the first time. Our examinations showed that the best preparation of MMF is a cyclodextrin formulation (MMF-CD) whereas sirolimus / everolimus is best prepared as a microemulsion. Application of MMF-CD formulation can obtain high concentration in the aqueous humour whereas topical sirolimus permeates the cornea only after removal of the epithelium. Topical MMF and sirolimus do not prolong experimental corneal graft survival in a rat model whereas grafts survive longer under topical therapy with everolimus. Moreover, topical application of MMF and sirolimus / everolimus remain interesting therapeutic options for other immune mediated diseases of the ocular surface like immune mediated corneal ulcers or atopic keratoconjunctivitis. In the third section therapeutic options of gene therapeutic strategies for prophylaxis of corneal graft rejection were analysed. Own investigations on this topic showed that liposome mediated cytokine gene transfer (interleukin 10) to corneal endothelial cells in culture is possible. For transfection of organ cultured corneas transfection efficiency of adenoviral gene transfer is by far higher. Nevertheless on the way to clinical application of gene therapy for the prophylaxis of corneal graft rejection numerous further problems have to be solved.