Histologische Untersuchung des Hornhautepithels nach Iontophorese mit verschiedenen Riboflavinlösungen
Die korneale Kollagenvernetzung (CXL) mit Riboflavin hat sich als bahnbrechende Therapie zur Kontrolle des Fortschreitens von Keratokonus etabliert, einer Erkrankung, die durch eine Verdünnung und Vorwölbung der Hornhaut gekennzeichnet ist. Riboflavin, ein Photosensibilisator, spielt eine entscheidende Rolle in diesem Prozess, indem es ultraviolette (UV) Strahlung absorbiert und so intraokulare Strukturen vor Schäden schützt. Für eine effektive CXL ist eine ausreichende Riboflavinkonzentration im Stroma der Hornhaut während der Behandlung erforderlich. Riboflavin, ein wasserlösliches Makromolekül, durchdringt jedoch die epitheliale Barriere der Hornhaut nur unzureichend. Traditionell wird diese Barriere durch De-Epithelialisierung überwunden, ein Verfahren, das mit Komplikationen wie Schmerzen, verlängerter Heilungsdauer und Infektionsrisiko verbunden ist. Daher rückt die transepitheliale CXL, bei der das Epithel erhalten bleibt, zunehmend in den Fokus der Forschung. Die Iontophorese, eine Methode zur verbesserten transkornealen Arzneistoffapplikation mithilfe eines elektrischen Stroms, wurde zur Optimierung der Riboflavinpenetration untersucht. Diese Studie verglich die Permeabilitätseffekte von Riboflavin in unterschiedlichen Lösungsmitteln nach Iontophorese und analysierte histologische Veränderungen des Hornhautepithels, um das optimale Lösungsmittel und zugrundeliegende Mechanismen zu identifizieren.
An der Studie waren 32 gesunde neuseeländische weiße Kaninchen (2,0–2,5 kg) ohne ophthalmologische Vorerkrankungen beteiligt. Pro Tier wurde nur das rechte Auge verwendet. Die Tiere wurden randomisiert in acht Gruppen (je vier Tiere) eingeteilt. Drei Testsubgruppen erhielten eine 5-minütige Iontophorese mit 0,1 % Riboflavin in balancierter Salzlösung (NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2), 0,9 % NaCl oder destilliertem Wasser. Drei weitere Gruppen erhielten ausschließlich Tropfapplikationen derselben Lösungen über 5 Minuten. Eine De-Epithelialisierungsgruppe wurde nach Entfernung des Epithels 30 Minuten lang mit 0,1 % Riboflavin-Dextran-Lösung behandelt. Eine Kontrollgruppe blieb unbehandelt. Nach dem Experiment wurde das zentrale Hornhautepithel zweier Augen pro Gruppe entfernt, um die Gelbfärbung des Stromas zu beurteilen. Zusätzlich wurden Hornhäute für histologische Untersuchungen mittels Licht- und Elektronenmikroskopie entnommen.
Für die Iontophorese wurden die Kaninchen intramuskulär mit Sumianxin und Ketamin anästhesiert. Ein Augenspreizer öffnete das rechte Augenlid, und eine Vakuum-Elektrodenapparatur wurde zentral auf der Hornhaut platziert. Der Strom (1 mA) wurde für 5 Minuten appliziert. In den Tropfgruppen erfolgte die Applikation ohne Strom über 5 Minuten. In der De-Epithelialisierungsgruppe wurde das Epithel mechanisch entfernt, gefolgt von einer 30-minütigen Riboflavin-Dextran-Applikation.
Die Spaltlampenuntersuchung zeigte glatte Epithelien und schwach gelbliches Stroma ohne Ödeme in den Iontophorese-Gruppen mit balancierter Salzlösung und NaCl. Die Destilliertwasser-Iontophorese-Gruppe wies dagegen leicht nebelartige Epithelödeme und deutliche Stromagelbfärbung auf. Die Tropfgruppen zeigten minimal gelbes Stroma ohne Ödeme. Die De-Epithelialisierungsgruppe wies intensiv gelbes Stroma auf.
Histologisch zeigten die balancierte Salzlösungs- und NaCl-Iontophorese-Gruppen intakte Epithelschichten mit leicht erweiterten interzellulären Räumen sowie reduzierten Tight Junctions und Desmosomen. Die Destilliertwasser-Iontophorese-Gruppe wies Zellödeme, stark verringerte interzelluläre Räume und undeutliche Tight Junctions auf. Die Tropfgruppen zeigten keine signifikanten Veränderungen der Epithelstruktur.
Die Studie demonstrierte, dass die Iontophorese mit destilliertem Wasser aufgrund geringer parasitärer Ionenkonzentrationen und reduziertem elektrischem Widerstand die höchste Riboflavin-Penetration ermöglichte. Der osmotische Effekt des destillierten Wassers induzierte zudem Epithelödeme, die möglicherweise die zelluläre Permeabilität steigerten. Während Riboflavin primär über interzelluläre Wege penetriert, könnte die Destilliertwasser-Iontophorese auch intrazelluläre Transportmechanismen aktivieren.
Zusammenfassend bietet die Iontophorese mit destilliertem Wasser eine vielversprechende Alternative zur De-Epithelialisierung, um Komplikationen zu minimieren. Die molekularen Mechanismen der Permeabilitätsveränderungen bedürfen jedoch weiterer Forschung.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001579