Standardisiertes Beurteilungsschema zur semiquantitativen Analyse der kornealen Neovaskularisation mittels projizierter Hornhautfotografien - Pilotstudie nach Nicht-Hochrisiko-Keratoplastik vor anschließender Immunreaktion

Claus Cursiefen; Hartmut Wenkel; Peter Martus; Achim Langenbucher; Berthold Seitz; Michael Küchle

doi:10.1055/s-2001-16291

Klinische Monatsblätter für Augenheilkunde, Inhaltsverzeichnis

Klin Monbl Augenheilkd 2001; 218(7): 484-491
DOI: 10.1055/s-2001-16291

KLINISCHE STUDIE

Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Standardisiertes Beurteilungsschema zur semiquantitativen Analyse der kornealen Neovaskularisation mittels projizierter Hornhautfotografien - Pilotstudie nach Nicht-Hochrisiko-Keratoplastik vor anschließender Immunreaktion[1] [2]

Standardized semiquantitative analysis of corneal neovascularization using projected corneal photographs - pilot study after perforating corneal keratoplasty before immune reactionClaus Cursiefen¹ , Hartmut Wenkel¹ , Peter Martus² , Achim Langenbucher¹ , Berthold Seitz¹ , Michael Küchle¹

¹ Augenklinik mit Poliklinik und ² Institut für Medizininformatik, Biometrie und Epidemiologie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Schwabachanlage 6, 91054 Erlangen (Dir.: G. O. H. Naumann), E-mail: claus.cursiefen@augen.med.uni-erlangen.de

Abstract

Zusammenfassung

Hintergrund Eine semiquantitative Methode zur Analyse der kornealen Neovaskularisation wird vorgestellt und in einer Pilotstudie zur Analyse der kornealen Neovaskularisation nach Hornhauttransplantation vor anschließender Immunreaktion getestet.Methoden Es wurden standardisiert Fotografien der Hornhaut mit diffuser frontaler Beleuchtung an der Spaltlampe erstellt. Diese wurden standardisiert von zwei unabhängigen Betrachtern durch Projektion der Diapositive mit 100facher Vergrößerung auf korneale Gefäße untersucht. Über den Limbus hinausreichende Blutgefäße wurden in 12 kornealen Sektoren in eines von 5 Stadien eingeteilt (0: keine Gefäße über den Limbus hinausreichend; 1: Gefäße zwischen Limbus und äußerem Ende einer doppelt fortlaufenden Naht; 2: Gefäße zwischen äußerem Fadenende und Wirt-Spendergrenze; 3: Gefäße in der Wirt-Spendergrenze; 4: Gefäße bis in die Spenderhornhaut reichend). In einer Pilotstudie wurden alle Patienten mit eindeutiger endothelialer Transplantatreaktion aus der Erlanger Nicht-Hochrisiko-Keratoplastikstudie (13 von 325; 1/97 - 6/00; 4 %) untersucht. Ein Patient ohne Fotos wurde aus dieser Teilstudie ausgeschlossen. Fotos der Hornhaut von präoperativ (n=10), beim letzten vierteljährlichen Kontrolltermin vor der Transplantatreaktion (n=10), zum Zeitpunkt der Transplantatreaktion (n=12) und ein Jahr danach (n=9) wurden auf korneale Neovaskularisation analysiert. Die gesamte Analyse wurde nach 2 Monaten wiederholt, um die Reliabilität der Untersuchungsmethode zu ermitteln.Ergebnisse Die Rangkorrelation (Kendalls Tau B) der Bildbeurteilung zwischen den Untersuchern lag bei 0,79 am ersten und 0,86 am zweiten Untersuchungszeitpunkt. Das Gesamturteil zwischen erster und zweiter Auswertung korrelierte mit 0,8. Korneale Gefäße bis zu einem Durchmesser von 6 μm können erkannt werden. Bei 8 der 12 analysierten Patienten mit Immunreaktion nach Keratoplastik (67 %) fand innerhalb eines Jahres nach Keratoplastik und vor Immunreaktion eine Neovaskularisation in mindestens einem kornealen Sektor statt (2,1 ± 1,9 Sektoren; 1 - 6). Zum Zeitpunkt der Transplantatreaktion erreichten neugebildete korneale Gefäße bei 2 Patienten die Wirt-Spendergrenze, gingen bei 1 darüber hinaus in die Spenderhornhaut, erreichten bei 8 Hornhäuten zwar das äußere Fadenende, nicht aber die Wirt-Spendergrenze und bei einem Patienten nicht das äußere Fadenende. Die neuen Gefäße zielten meist auf die äußeren Wendepunkte des Hornhautfadens.Schlussfolgerungen Die Beurteilung der kornealen Neovaskularisation mittels projizierter Hornhautdiapositive bei 100facher Vergrößerung ist ein reliables Verfahren. Gegenüber der reinen Spaltlampenbeurteilung hat es den Vorteil einer größeren Objektivität und Genauigkeit sowie der ständigen Verfügbarkeit zur Analyse. Eine korneale Neovaskularisation nach Nicht-Hochrisiko-Keratoplastik und vor Transplantatreaktion scheint ein häufiges Phänomen zu sein, wobei die Gefäße jedoch meist nicht die Wirt-Spendergrenze erreichen. Ob die korneale Neovaskularisation nach Keratoplastik das Risiko für eine anschließende Immunreaktion erhöht, muss in einer größeren Studie untersucht werden.

Background A semiquantitative scheme for analysis of corneal neovascularization using projected corneal photographs is demonstrated and tested in a pilot study to analyze occurrence of corneal neovascularization in patients after perforating keratoplasty which subsequently developed transplant rejection.Methods Corneal photographs on the slit lamp with diffuse frontal illumination were obtained in a standardized technique. Slides were projected with 100 × magnification and analyzed twice with a 2 months interval. Corneal vessels were graded by two independent observers in each of 12 corneal sectors in a standardized fashion (grade 0: no vessels beyond limbus, 1: vessels between limbus and outer end of a double-running diagonal suture; 2: vessels between outer suture end and graft-host junction; 3: vessels reaching graft-host junction; 4: vessels within donor cornea). All patients with endothelial graft rejection of the prospective Erlangen non-high-risk keratoplasty study were included in a pilot study (1/1997 - 6/2000: 13 of 325; 4%). One patient without photographs available was excluded. Corneal photographs taken prior to surgery (n=10), at the last 3 monthly-routine control before (10), at rejection episode (12) and one year later (10) were evaluated for corneal neovascularization.Results Interobserver correlation at the two assessments was 0.79 and 0.86 (Kendall's Tau B). Correlation between the assessments at the two analyses 2 months apart was 0.8. New vessels with diameter up to 6 μm can be detected. 8 of 12 analyzed patients (67 %) with immune reaction after keratoplasty devel-oped corneal neovascularization within 1 year after operation prior to transplant rejection in at least one corneal sector (2.1 ± 1.9 sectors; 1 - 6). At time of rejection, new vessels reached the graft-host junction in 2 patients, in 1 patient vessels grew into the donor cornea, whereas in 8 the vessels were seen beyond the outer suture end without reaching host-graft junction (grade I: 1 patient). New vessels usually pointed to the outer suture ends of the double-running suture.Conclusions Development of corneal neovascularization e.g. after keratoplasty can be assessed reliably using projected slides of corneal photographs at 100 × magnification. This method has the advantage of being more objective, precise and available compared to simple evaluation at the slit lamp. Postkeratoplasty corneal neovascularization seems to be common in non-high-risk eyes later developing transplant rejection. However, new vessels usually do not reach the host-graft junction. Whether neovascularization after keratoplasty demonstrates a risk factor for subsequent transplant rejection remains to be analyzed in a greater study.

Schlüsselwörter

Korneale Angiogenese - Neovaskularisation - Hornhauttransplantation - Immunreaktion - Quantifizierung

Key words

Corneal angiogenesis - neovascularization - corneal transplantation - immune reaction - quantification

Volltext

Referenzen

Literatur

01 Manuskript erstmalig eingereicht am 18. 7. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 29. 1. 01.

02 Gefördert durch das BMBF (IZKF Erlangen, Teilprojekt B 13).

01 Adamis A P, Aiello L P, D'Amato R A. Angiogenesis and ophthalmic disease. Angiogenesis. 1999;; 3: 9-14.
02 Aronson S B, McMaster P RB, Moore T E, Coon M. The pathogenesis of suture toxicity. Arch Ophthalmol. 1970;; 84: 641-644.
03 Campbell F W, Michealson I C. Blood-vessel formation in the cornea. Br J Ophthalmol. 1949;; 33: 248-255.
04 Carmeliet P. Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis. Nat Medicine. 2000;; 6: 389-395.
05 Cursiefen C, Hofmann-Rummelt C, Küchle M. Immunohistochemical localization of VEGF, TGFα and TGFβ₁ in human corneas with neovascularization. Cornea. 2000;; 19: 526-533.
06 Cursiefen C, Küchle M, Naumann G OH. Changing indications for penetrating keratoplasty: Histopathology of 1250 corneal buttons. Cornea. 1998;; 17: 468-470.
07 Cursiefen C, Küchle M, Naumann G OH. Angiogenesis in corneal diseases: Histopathology of 254 human corneal buttons with neovascularization. Cornea. 1998;; 17: 611-613.
08 Cursiefen C, Schönherr U. Angiogenese und Angiogenesehemmung im Auge. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1997;; 210: 341-351.
09 Dana M R, Dai R, Zhu S, Yamada S, Streilein J W. Interleukin-1 receptor antagonist suppresses Langerhans' cell activity and promotes ocular immune privilege. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1998;; 39: 70-77.
10 Dana M R, Goren M B, Gomes J, Laibson P, Rapuano C, Cohen E. Suture erosion after penetrating keratoplasty. Cornea. 1995;; 14: 243-248.
11 Dana M R, Schaumberg D A, Kowal V O, Goren M B, Rapuano C J, Laibson P R, Cohen E J. Corneal neovascularization after penetrating keratoplasty. Cornea. 1995;; 14: 604-609.
12 Dana M R, Streilein J W. Loss and restoration of immune privilege in eyes with corneal neovascularization. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1996;; 37: 2485-2494.
13 Dana M R, Yamada J, Streilein J W. Topical interleukin 1 receptor antagonist promotes corneal transplant survival. Transplantation. 1997;; 63: 1501-1507.
14 Dawson D W, Volpert O V, Gillis P, Crawford S E, Xu H, Benedict W, Bouck N P. Pigment epithelium-derived factor: a potent inhibitor of angiogenesis. Science. 1999;; 285: 245-248.
15 Doden W, Schmitt H. Veränderungen an Kunststoff-Fäden nach langer Verweildauer im Hornhautgewebe. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1974;; 164: 155-159.
16 Hiscott P, Seitz B, Schlötzer-Schrehardt U, Naumann G OH. Immunolocalisation of thrombospondin 1 in human, bovine and rabbit cornea. Cell Tissue Res. 1997;; 289: 307-310.
17 Hoffmann F. Nahttechnik bei perforierender Keratoplastik. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1976;; 169: 584-590.
18 Kruse F E, Chen J JY, Tsai R JF, Tseng S CG. Conjunctival transdifferentiation is due to the incomplete removal of limbal basal epithelium. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1990;; 31: 1903-1913.
19 Küchle M, Nguyen N X, Naumann G OH. Aqueous flare following penetrating keratoplasty and in corneal graft rejection. Arch Ophthalmol. 1994;; 112: 354-358.
20 Kus M M, Küchle M, Langenbucher A, Seitz B, Nguyen N X, Blüthner K, Martus P, Wassmuth R, Naumann G OH. Design und erste Ergebnisse der prospektiven „Erlanger Nicht-Hochrisiko-Keratoplastik-Studie.” Klin Monatsbl Augenheilkd. 1998;; 213: 207-212.
21 Lang G K, Wilk C M, Naumann G OH. Wandlungen in der Indikationsstellung zur Keratoplastik (Erlangen, 1964 - 1986). Fortschr Ophthalmol. 1988;; 85: 255-258.
22 Lin H C, Chang J H, Jain S, Kato T, Fukai N, Azar D T. Endostatin localization in the cornea [ARVO abstracts]. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2000;; 41: S832.
23 Maurice D M, Zauberman H, Michaelson I C. The stimulus to neovascularization in the cornea. Exp Eye Res. 1966;; 5: 168-184.
24 McClellan K A, Knol A, Billson F A. Nonabsorbable suture material in corneoscleral sections-a comparison of novofil and nylon. Ophthalmic Surg. 1989;; 20: 480-485.
25 Naumann G OH. Corneal transplantation in anterior segment diseases. The Bowman Lecture. Eye. 1995;; 9: 395-424.
26 Naumann G OH, Guggenmoos-Holzmann I, Händel A, Jonas J, Koniszewski G, Lang G, Naumann L, Nöding H, Ruprecht K. „Erlanger Augenblätter”. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1987;; 190: 447-449.
27 Ohm J E, Shurin M R, Esche C, Lotze M, Carbone D, Gabrilovich D I. Effect of vascular endothelial growth factor and flt3 ligand on dendritic cell generation in vivo. J Immunol. 2000;; 163: 3260-3268.
28 Peek R, Elske van Gelderen B, Bruinenberg M, Kijlstra A. Molecular cloning of a new angiopoetinlike factor from the human cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1998;; 39: 1782-1788.
29 Prost M, Witschel H, Mackensen G. Topographisch-metrische Beziehungen zwischen Limbus corneae, Kammerwinkel, Iris und Corpus ciliare. Ein Beitrag zur „chirurgischen Anatomie”. Klin Monatsbl Augenheilkd. 1982;; 181: 490-492.
30 Seitz B, Langenbucher A, Kus M, Küchle M, Naumann G OH. Immunologische Transplantatreaktion nach nichtmechanischer Hornhauttrepanation mit dem Excimerlaser. Ophthalmologe. 1998;; 95: 607-618.
31 Seitz B, Langenbucher A, Zagrada D, Budde W, Kus M. Hornhautdimensionen bei verschiedenen Hornhautdystrophien und ihre Bedeutung für die perforierende Keratoplastik. Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000;; 217: 152-158.
32 Seitz B, Langenbucher A, Kus M, Küchle M, Naumann G OH. Nonmechanical corneal trephination with the excimer laser improves outcome after penetrating keratoplasty. Ophthalmology. 1999;; 106: 1156-1165.
33 Shaw E L, Brightbill F S. Suture removal. In: Brightbill FS ed. Corneal surgery. Theory, technique, and tissue. St. Louis: Mosby-Year Book; 1993.:
34 Streilein J W. Regional immunity and ocular immune privilege. In: Streilein JW (Hrsg.): Immune response and the eye. Chem Immunol. Basel: Karger; 1999; 73: : 11-38.
35 Streilein J W. Immunobiology and immunopathology of corneal transplantation. In: Streilein JW (Hrsg.): Immune response and the eye. Chem Immunol. Basel: Karger; 1999; 73: : 186-206.
36 Streilein J W, Yamada J, Dana M R, Ksander B R. Anterior chamber-associated immune deviation, ocular immune privilege, and orthotopic corneal allografts. Transplant Proc. 1999;; 31: 1472-1475.