Zoektocht naar tekenen van een aankomende transplantaatafstoting na DMEK

Het hoornvlies is het transparante voorste deel van het oog en bestaat uit 5
lagen; epitheel, laag van Bowman, stroma, membraan van Descemet, en endotheel.
Bij de ziekte Fuchs endotheel dystrofie ontstaan afwijkingen in het hoornvlies
die het gezichtsvermogen verminderen. Hier zijn het membraan van Descemet en
endotheelcellen aangetast, wat tot zwelling van het hoornvlies en verlies van
helderheid leidt. Het aangetaste hoornvlies kan vervangen worden door gezond
weefsel van een overleden donor door middel van een hoornvliestransplantatie,
ook wel keratoplastiek genoemd. Er zijn verschillende typen
hoornvliestransplantaties; een penetrerende variant (PK), waarbij het gehele
hoornvlies van de patiënt vervangen wordt, en lamellaire varianten, waarbij
alleen de aangetaste laag van het hoornvlies vervangen wordt. Ongeveer 10 jaar
geleden heeft het NIIOS een techniek ontwikkeld die DMEK heet, waarbij alleen
het aangetaste membraan van Descemet en endotheel vervangen worden. Vergeleken
met transplantatie van een volledig hoornvlies heeft DMEK veel voordelen;
patiënten herstellen sneller en het gezichtsvermogen is beter. Er worden geen
hechtingen gebruikt en het risico op infectie is veel kleiner. Daarnaast is de
kans op transplantaatafstoting sterk verminderd; van 5-15% na PK naar ongeveer
2,5% na DMEK. Ondanks de lage kans op klinisch aantoonbaar afstoting na DMEK,
is dit een zeer ernstige complicatie; wanneer dit niet op tijd herkend wordt
kan dit leiden tot irreversibele schade aan het transplantaat waardoor
uiteindelijk een heroperatie nodig is. Tevens is de kans op afstoting na een
heroperatie mogelijk verhoogd. Daarnaast heeft een groot aantal patiënten geen
subjectieve klachten en ervaart geen klinische symptomen van afstoting op het
moment dat het gebeurt. Dit betekent dat de vroege detectie en behandeling van
afstoting van groot belang is voor behoud van een goede functie van het
transplantaat.
Afstoting wordt veroorzaakt door het immuunsysteem van de ontvanger van het
transplantaat dat het donorweefsel als *vreemd* ziet en het daardoor aanvalt,
net zoals bij een virale of bacteriële infectie. Omdat bij PK alle lagen van
het hoornvlies van de ontvanger vervangen worden door die van een donor, kan
afstoting voorkomen in elk van deze lagen. Met DMEK wordt alleen het membraan
van Descemet met endotheel vervangen, waardoor afstoting waarschijnlijk alleen
gericht is op het endotheel aangezien de rest van het hoornvlies *eigen*
weefsel is waar het immuunsysteem niet op zal reageren.
In een eerdere studie hebben we aangetoond dat na DMEK bepaalde morfologische
veranderingen in endotheelcellen een transplantaatafstoting aankondigden ver
voordat er klinische symptomen waren. Dit was geobserveerd met behulp van
specular microscopy, een niet invasieve fotografische techniek waarmee men het
hoornvliesendotheel in vivo kan visualiseren en analyseren. Tot onze verrassing
bleek dat in DMEK ogen waarin later het transplantaat afgestoten werd, de
endotheelcellen er anders uitzagen. In plaats van een normale cellaag met
hexagonale vorm waren de endotheelcellen vergroot, hadden hun hexagonaliteit
verloren en de celkernen waren zichtbaar. Deze veranderingen in de morfologie
van het endotheel waren gemiddeld 6 maanden vóórdat de afstoting
gediagnostiseerd werd al zichtbaar. De veranderingen in de morfologie van de
endotheelcellen leek dus de transplantaatafstoting aan te kondigen. Het bleek
echter dat niet in alle gevallen van transplantaatafstoting deze
karakteristieke veranderingen van het endotheel zichtbaar waren. Dit betekent
dat het belangrijk is om andere parameters te vinden die de vroege detectie van
transplantaatafstoting mogelijk maken.
Recentelijk is aangetoond dat in patiënten met een PK, een toename in
geactiveerde keratocyten transplantaatafstoting leek aan te kondigen. In deze
studie liet men zien dat 2 maanden vóór de klinische diagnose van afstoting,
het aantal geactiveerde keratocyten in het stroma toenam. Keratocyten zijn
cellen die van nature in het stroma voorkomen en van belang zijn voor het
behoud van de structuur van het stroma. Wanneer er schade aan het hoornvlies
toegebracht wordt of bij een ontsteking, worden deze cellen geactiveerd en
wordt er een wondhelingsrespons geïnitieerd. Ondanks dat er met DMEK alleen het
membraan van Descemet en endotheel getransplanteerd worden, zijn er in
histologische preparaten van hoornvliezen die een DMEK hadden ondergaan maar
waar het transplantaat faalde, geactiveerde keratocyten in het stroma
waargenomen. Dit suggereert dat er communicatie plaatsvindt tussen de donor
endotheelcellen en de keratocyten van de ontvanger van het DMEK-transplantaat.
Dit maakt de keratocyt een interessante kandidaat voor onderzoek naar factoren
die transplantaatafstoting voorspellen.
Daarnaast heeft men in een studie laten zien dat na DMEK, de dichtheid en
functie van de subbasale zenuwen in het hoornvlies tijdelijk verminderd is.
Kort na DMEK neemt de dichtheid en functionaliteit van deze zenuwen af wat zich
binnen 4-10 maanden herstelt naar de peroperatieve waarden. Dit suggereert dat
de donor endotheelcellen invloed hebben op de regeneratie van zenuwen in het
hoornvlies van de ontvanger van het transplantaat. Dit maakt subbasale zenuwen
tevens een interessante kandidaat voor onderzoek naar voorspellers van
transplantaatafstoting na DMEK daar veranderingen in de endotheelcellen die
niet met specular microscopy te zien zijn, zich mogelijk uiten in veranderingen
in de subbasale zenuwen.
Het toevoegen van twee routine oogheelkundige onderzoekstechnieken zou
waardevolle kunnen informatie verstrekken: confocale microscopie en laser
flare fotometrie.
Confocale microscopie is een in vivo beeldvormende techniek. Dit is een
betrouwbaar klinisch diagnosticum dat we standaard in onze kliniek gebruiken om
patiënten te beoordelen die tekenen hebben van celveranderingen in het
endotheel van het hoornvlies. Het geeft haarscherpe afbeeldingen van de
endotheelcelmorfologie. Tevens worden de diepere lagen van het hoornvlies
gescand. Laser flare fotometrie wordt gebruikt om het intra-oculaire
ontstekingsniveau te bepalen. Deze onderzoeken zijn niet invasief en, voor
zover bekend, niet schadelijk.
Gezien deze twee technieken waardevolle methodes voor diagnose, monitoren van
ziekte en meten van efficiëntie van therapie bij patiënten zijn, is ons plan om
die twee technieken in te zetten als deel van onze standaard oogheelkundig
onderzoek. Met behulp van deze twee aanvullende onderzoekstechnieken, willen de
onderzoekers een prospectieve studie opzetten waarin onderzoek wordt gedaan
naar de vroege tekenen van transplantaatafstoting in een cohort patiënten, dat
DMEK heeft ondergaan.
Van belang is dat niet alleen DMEK patiënten baat zullen hebben van de
resultaten van dit onderzoek maar ook patiënten die andere vormen van
hoornvliestransplantatie hebben ondergaan zoals penetrerende keratoplastiek
(PK) en Descemet stripping (automated) endotheliale keratoplastiek (DS(A)EK).
Bij de laatste twee technieken is niet alleen de kans op transplantaatafstoting
veel hoger, maar is er, net zoals na DMEK, ook een groot aantal patiënten (soms
wel 30%), die geen subjectieve klachten of klinische symptomen ervaart terwijl
het transplantaat op dat moment wel afgestoten wordt. Bij deze patiënten wordt
de afstoting dan bij toeval ontdekt tijdens een routine controle of als de
klinische symptomen evident waren tijdens een later stadium van de afstoting.
Dit kan dramatische gevolgen hebben aangezien het niet op tijd behandelen van
de afstoting transplantaatfalen als gevolg kan hebben. Het doel van deze
studie, het identificeren van vroege tekenen van transplantaatafstoting in de
afwezigheid van klinische symptomen, zou het artsen mogelijk kunnen maken
preventieve maatregelen te nemen en veel gerichter te behandelen wat de
levensduur van het transplantaat zeer ten goede komt.
Het verminderen van het aantal hoornvliestransplantaties door het voorkomen van
transplantaatfalen zal indirect ook leiden tot een vermindering van het
weefseltekort (omdat er geen hertransplantatie nodig is) en een verlaging van
de zorgkosten (hoornvliestransplantatie is de meest voorkomende
transplantatieprocedure bij mensen met alleen al in Nederland meer dan 1400
hoornvliestransplantaties per jaar).

Het identificeren van parameters die de vroege opsporing van
transplantaatafstoting na DMEK mogelijk maken met behulp van oogheelkundige
diagnostische instrumenten, zoals confocale microscopie en laser flare
fotometrie.

Observationeel onderzoek.

250 patiënten met Fuchs endotheel dystrofie, bulleuze keratopathie, of met een
eerder gefaald hoornvliestransplantaat die ingepland staan voor een DMEK,
zullen worden geïncludeerd.
In deze observationele studie zullen we prospectief relevante metingen
verrichten op regelmatige controlebezoeken. Normaal gesproken worden patiënten
die bij ons een DMEK hebben ondergaan zeven keer gecontroleerd in het eerste
jaar (voor operatie, 1 dag na, 1 week, en op 1, 3, 6, 9 en 12 maanden na
operatie). Optioneel komen ze in het tweede en derde jaar na operatie twee keer
per jaar op controle.

Twee extra metingen zullen worden toegevoegd aan de standaardmetingen:
confocale microscopie zal gebruikt worden om de verschillende delen van het
hoornvlies te scannen om de cellulaire structuren te analyseren, inclusief
(geactiveerde) keratocyten, immuuncellen en zenuwen. Laser flare fotometrie zal
gebruikt worden om de graad van intraoculaire ontsteking te bepalen.

Deze metingen zullen toegevoegd worden aan de routine standaard specular
microscopy die gebruikt wordt om de centrale endotheelceldichtheid te bepalen
en aan de andere standaard oogonderzoeken met Scheimpflug imaging (Petacam HR,
Oculus, Wetzlar, Duitsland), voorste oogsegment optical coherence tomography
(OCT) (Slit-Lamp OCT, Heidelberg Engineering GmbH, Heidelberg, Duitsland),
spleetlampfotografie (Topcon Medical Europe BV) en oogheelkundige onderzoeken
(spleetlamponderzoek, visusbepaling, oogdrukmeting, enz.).

- Bij elke afspraak, worden bij de proefpersoon twee extra onderzoeken gedaan
(een confocale microscopie en een laser flare fotometrie). De totale duur van
dit onderzoek is ongeveer 30-45 minuten.
- De meettechnieken die worden toegepast in het kader van het onderzoek zijn
grotendeels standaard en leveren voor de proefpersoon in principe geen extra
risico op. Het laser flare fotometrie onderzoek is volledig onschadelijk.
Echter, bij onderzoek met confocale microscopie is er een zeer kleine kans op
beperkte schade van de voorste cellaag van het hoornvlies (waar het apparaat
contact maakt met het oog). Mocht dit gebeuren, dan zal het oog binnen enkele
dagen genezen, aangezien de voorste cellaag van het hoornvlies zich continu
vernieuwd.