Verwendung von Amnionmembran in der Augenheilkunde

September 2017

Amnionmembran besteht aus einer Kombination von Gewebe und Zellen, die bei Verwendung als biologischer Verband die Wundheilung unterstützt, indem sie als Grundlage für das Nachwachsen von Weichgewebe dient. Biologisch aktive Zellen in den Epithel- und Stromaschichten des Amnions liefern Wachstumsfaktoren und Zytokine mit entzündungshemmenden, antibakteriellen, antiimmunogenen und antifibrotischen Eigenschaften1.

Die menschlichen Plazentamembranen wurden erstmals in den frühen 1900er Jahren als Hautersatz verwendet. Zu diesen Verfahren gehörten die Amnion- und Chorionmembranen. Die Amnionmembran wurde erstmals 1940 in der Augenheilkunde verwendet, als De Rotth sie für die Behandlung einer Verbrennungswunde am Auge vorschlug.2 Die Behandlung war erfolgreich, aber die Verwendung der Amnionmembran geriet dann in Vergessenheit, bis Anfang der 90er Jahre verbesserte Verarbeitungs- und Lagerungstechniken entwickelt wurden.

In den letzten 25 Jahren wurden bei buchstäblich Tausenden von augenchirurgischen Eingriffen Amnionmembranen zur Behandlung verschiedener Augenerkrankungen verwendet, und es wurden mehr als 700 Artikel mit Peer Review veröffentlicht. Amnionmembran wurde auch bei verschiedenen rekonstruktiven chirurgischen Eingriffen als biologischer Verband verwendet. Zu diesen Verfahren gehören: biologische Verbände für Verbrennungen und nicht heilende diabetische und venöse Geschwüre, Reparatur von Bauchbrüchen, Verschluss des Herzbeutels und als Barriere zur Verhinderung von chirurgischen Verwachsungen.3,4

Anatomie und Physiologie der Amnionmembran

In utero entwickelt sich die Amnionmembran aus dem extraembryonalen Gewebe, das sowohl fötale als auch mütterliche Komponenten enthält, die durch die Chorionzotten zusammengehalten werden. Die fötale Komponente besteht aus der Amnion- und Chorionmembran, die den Fötus von der Gebärmutterschleimhaut trennt4. Die Amnionmembran (AM) ist die innerste Schicht der fötalen Membranen der Plazenta. Sie ist avaskulär und hat eine Epithelschicht mit einer darunterliegenden avaskulären Stromaschicht5,6.

Die Amnionmembran ist eine der dicksten Membranen im menschlichen Körper. Die nebenstehende Abbildung4 zeigt einen Querschnitt der menschlichen Amnionmembran mit den biochemischen Merkmalen ihrer fünf Schichten7:

1. kuboidale Epithelschicht;
2. Basismembran;
3. kompakte Schicht;
4. Fibroblastenschicht; und
5. zwischenliegende (schwammige) Schicht.

Wie die Amnionmembran die Heilung beeinflusst

Die Basalmembran der Amnionmembran ist eine dünne Schicht, die aus retikulären Fasern besteht und eng mit dem Amnionepithel verwachsen ist, während die angrenzende kompakte Schicht dichter ist und keine Zellen enthält, die aus einem komplexen retikulären Netzwerk bestehen.3,4 Es hat ein geringes immunogenes Potenzial und enthält bioaktive Faktoren, die sich bei der Wundbehandlung als vorteilhaft erwiesen haben, wie z. B. Kollagen, bioaktive Zelladhäsionsfaktoren (Fibronektin, Laminine, Proteoglykane und Glykosaminoglykane) und Wachstumsfaktoren.3,7

Therapeutische Vorteile, die aus den biologischen Faktoren und Zytokinen in Amnionmembranen abgeleitet werden können:

• Entzündungshemmende Wirkungen – Amnionmembranen unterdrücken die pro-inflammatorischen Zytokine.
• Antimikrobiell – Die Amnionmembran dient als physische Barriere gegen die äußere Umgebung, indem sie eng an der Wundoberfläche haftet und antimikrobielle Zytokine produziert.
• Anti-Narbungs- und Anti-Adhäsions-Aktivität – Die Amnionmembran reduziert die Protease-Aktivität durch die Sekretion von TIMP’s (Tissue Inhibitors of Metalloproteinases) und hat daher eine antifibrotische Wirkung. Außerdem wird TGF-ß herunterreguliert, das für die Aktivierung von Fibroblasten verantwortlich ist und die Adhäsion verletzter Oberflächen aneinander verhindert.
• Nicht immunogen und geringe Antigenität – Amnion weist eine geringe Expression der Histokompatibilitätsantigene (HLA-Klasse II) A, B, C DR oder beta2-Mikroglobulin auf und kann daher problemlos als allogener Verband verwendet werden.
• Analgetische Eigenschaften – Es kommt zu einer raschen Schmerzlinderung aufgrund der effizienten Abdeckung der Nervenenden.
• Anti-Angiogenese – Verhindert die Bildung neuer Blutgefäße.
• Enthält Kollagen-Typen IV, V und VII – Diese fördern die zelluläre Differenzierung und Adhäsion.
• Förderung der Epithelisierung – Die Basalmembran ist ein gutes Substrat für die Zellmigration und die Aufrechterhaltung der epithelialen Zellpolarität. Zusammen mit der Expression von Wachstumsfaktoren wie KGF, b-FGF, HGF und TGF-ß werden die Epithelisierung, die Zellproliferation und die Differenzierung gefördert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Wirkmechanismus der Amnionmembran auf ihren hohen Konzentrationen an Zytokinen und Wachstumsfaktoren beruht. Die Verwendung der Amnionmembran zur Abdeckung entzündeter oder freiliegender Bereiche wirkt sich günstig auf den Wundheilungsprozess aus und verringert die Schmerzen und Beschwerden des Patienten.3

Der pragmatische Aspekt der Verwendung der dicken Amnionmembran besteht darin, dass sie sich leicht an die Wundoberfläche anpasst und entweder auf die Wundoberfläche geklebt oder genäht werden kann. Die Membran ist hydrophil und absorbiert auf natürliche Weise die Umgebungsflüssigkeit. Als Teil des Heilungsprozesses wird die Amnionmembran in die Wunde resorbiert.

Amnionmembran Anwendungen in der Augenchirurgie

Amnionmembran wird in der Augenchirurgie häufig als biologischer Verband zur Heilung oder zum Ersatz von beschädigtem Augengewebe verwendet. Sie ist dünn, leicht, elastisch und fast durchsichtig, so dass sie sich für die Anwendung auf der Augenoberfläche eignet. Sie kann vernäht oder mit Gewebekleber verklebt werden. Amnionmembran wird zur Behandlung von Verätzungen, Geschwüren der Hornhaut oder der Bindehaut, Krankheiten, die verheerende Geschwüre verursachen, und bei chirurgischen Eingriffen, bei denen Augengewebe entfernt werden muss, verwendet.

Die folgenden Beispiele zeigen drei Anwendungen in der Augenheilkunde, bei denen Amnionmembran erfolgreich eingesetzt wird.

Beispiel 1: Steven Johnson-Syndrom

Es handelt sich um eine seltene, akute, blasenbildende Erkrankung der Haut und der Schleimhäute, die durch eine durch Medikamente oder Infektionen ausgelöste Immunreaktion verursacht wird. Das klinische Bild ähnelt Verbrennungswunden von geringer Dicke, und die Augen sind sehr häufig betroffen. Amnionmembran wird erfolgreich eingesetzt, um die Heilung zu beschleunigen und die Schmerzen zu lindern.

Beispiel 1 Abbildung: Transplantation von Amnionmembran (AM) unter Verwendung eines einzelnen 5 x 10 cm großen Blattes. (A) Anlegen eines Symblepheronrings mit intravenösem Schlauch. (B) Platzierung der AM über dem oberen Augenlid. (C) Verankerung der AM mit 6-0 Polypropylen-Matratzennähten und Polstern. (D) Entfaltung der AM über der Augenoberfläche. (E) Platzierung des speziell angefertigten Symblepheronrings in den Fornices. Der Ring ist bereits in die obere Fornix geschoben und wird vorsichtig in die untere Fornix eingebracht. (F) Verankerung der AM am unteren Augenlid.

Foto entnommen aus: Ma K N , Thanos A, Chodosh J, Shah A S, Mantagos I S; A Novel Technique for Amniotic Membrane Transplantation in patients with Acute Stevens-Johnson Syndrome; The Ocular Surface, 2016; 14(1):31-36.

Beispiel 2: Hornhautperforationen und -geschwüre

Diese werden effektiv und schnell geheilt, indem Amnionmembran als biologischer Verband verwendet wird, um den Hohlraum zu füllen.

Beispiel 2 Abbildung: Chirurgische Schritte bei der Hornhautperforationschirurgie. Bei einem kleineren Ulkus und einer Perforation mit einer abrupten Kante wird eine Rolle Amnionmembran (AM) in die Perforation geschoben und mit einem Kreuzstich fixiert, wie im oberen Bild gezeigt.

Bei der größeren Perforation im mittleren Bild wurde die AM zunächst zu einer Rolle gefaltet und in die Perforation gesteckt. Zweitens wurde eine zweischichtige AM von der Rolle und dem Ulkus mit der Epithelseite nach oben abgedeckt und mit 10-0-Nylonnähten befestigt. Drittens wurden 0,3 ml 20%iges C3F8 (Perfluorpropan) in die Vorderkammer injiziert. Schließlich wurde ein größeres Stück AM als temporärer Patch auf die gesamte Hornhaut aufgebracht und mit zwei Runden 10-0-Nylonfäden am Hornhautlimbus und der perilimbalen Episklera verankert.

Das Schema im unteren Bild veranschaulicht die Platzierung der Amnionmembranrolle, der zweischichtigen Amnionmembran und des großen Stücks Amnionmembran, das auf die gesamte Hornhaut aufgebracht wird.

Fotos entnommen aus: Fan J, Wang M, Zhong F; Improvement of Amniotic Membrane Method for the Treatment of Corneal Perforation; BioMed Research International; 2016; Article ID 1693815.

Beispiel 3: Pterygium-Chirurgie

Amnionmembran wird bei diesem häufig durchgeführten Verfahren erfolgreich eingesetzt. Das Pterygium ist eine gutartige Wucherung der Bindehaut des Auges, die sich meist in der Nähe der Nase befindet. Diese Wucherungen können Reizungen im Auge verursachen und müssen chirurgisch entfernt werden. Das nach der Entfernung verbleibende Defizit wird erfolgreich mit Amnionmembranen geheilt, wie unten dargestellt.

Beispiel 3 Abbildung: Chirurgisches Vorgehen bei mehrlagigen Amnionmembrantransplantaten. (a) Der nackte Skleradefekt wurde nach der Exzision des Pterygiums mit einer Schieblehre vermessen. (b) Die Amnionmembran wurde mit Enzianviolett markiert, um sicherzustellen, dass das Transplantat die richtige Größe hat, um den Defektbereich zu bedecken. Die Membran wurde mit der Epithel-/Basalmembranseite nach oben über die Hornhaut gelegt. (c) Die Membran wurde über das Sklerabett geschoben und die Ränder wurden mit einer glatten Pinzette mit der Empfängerbindehaut „zusammengequetscht“. (d) Die Stabilität der Membran wurde mit einem Zelluloseschwamm überprüft.

Fotos entnommen aus: Fahmy RM; Pterygium Resection with Amniotic Membrane Grafting in a Patient with Xeroderma Pigmentosum; Austin J Clin Ophthalmol; 2016 Vol 3 (2); ISSN : 2381-9162

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich Amnionmembran als idealer biologischer Verband in der Ophthalmologie erwiesen hat und weltweit eingesetzt wird. Ihre Eigenschaften sind ideal, um die Heilung zu fördern und dem Patienten Komfort zu bieten.

Dr. Yvonne Holt ist medizinische Direktorin bei Next Biosciences, einem südafrikanischen Biotech-Unternehmen, das Medizin, Wissenschaft und Technologie kombiniert, um innovative Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln, die es den Menschen ermöglichen, in ihre zukünftige Gesundheit zu investieren und sie selbst in die Hand zu nehmen. Next Biosciences konzentriert sich hauptsächlich auf die Märkte vor und nach der Geburt und ist auf Stammzellenbanking für Neugeborene, Gentests und Neugeborenenscreening spezialisiert. Next Biosciences verfügt auch über eine Biologika-Abteilung, die therapeutische Produkte aus Plazentamembranen – AmnioMatrix, die in der Augenchirurgie verwendet wird, und Nabelschnurblutserum – OptiSerum Augentropfen – entwickelt. Dr. Holt hat an der Wits University Medizin studiert und verfügt über ein Diplom in Pädiatrie und Transfusionsmedizin. Dr. Holt steht für Fragen zur Verfügung unter [email protected]

1. Perepelkin N, Hayward K, Mokeona T et al.; Cryopreserved amniotic membrane as a transplant allograft: viability and post-transplant outcome; Cell and Tissue Banking 2016; 17(1):39-50.
2. Rahman I, Said DG, Maharajan VS, Dua HS. Amnionmembran in der Ophthalmologie: Indikationen und Grenzen. Eye. 2009; 23(10):1954-61.
3. Dua HS, Gomes JA, King AJ, Maharajan VS. The amniotic membrane in ophthalmology. Survey of Ophthalmology. 2004; 49(1):51-77.
4. Niknejad H, Peirovi H, Jorjani M, Ahmadiani A, Ghanavi J, Seifalian AM. Eigenschaften der Amnionmembran für eine mögliche Verwendung im Tissue Engineering. European Cells and Matererials. 2008; 15:88-99.
5. Tyszkiewicz JT, Uhrynowska-Tyszkiewicz IA, Kaminski A, Dziedzic-Goclawska A. Amnion allografts prepared in the Central Tissue Bank in Warsaw. Annals of transplantation: Quarterly of the Polish Transplantation Society. 1999; 4(3-4):85.
6. Bourne G. The Fœtal Membranes. A Review of the Anatomy of Normal Amnion and Chorion and Some Aspects of Their Function. Postgrad Med J. 1962; 38(438):193-201.
7. Jiang A, Li C, Gao Y, Zhang M, Hu J, Kuang W, et al. In vivo and in vitro inhibitory effect of amniotic extraction on neovascularization. Cornea. 2006; 25:S36-S40.