Amniotic Membrane uses in Ophthalmology

BY admin
|

Syyskuu 2017

Yvonne Holt, MD, NEXT Biosciences

Amniotic membrane koostuu kudosten ja solujen yhdistelmästä, joka biologisena sidoksena käytettynä auttaa haavan paranemista toimimalla pohjana pehmytkudoksen uudelleenkasvulle. Lapsivesikalvon epiteeli- ja stroomakerrosten biologisesti aktiiviset solut tuottavat kasvutekijöitä ja sytokiinejä, joilla on anti-inflammatorisia, antibakteerisia, antiimmunogeenisia ja anti-fibroottisia ominaisuuksia1.

Ihmisen istukkakalvoja käytettiin ensimmäisen kerran 1900-luvun alussa ihon korvikkeena. Näihin toimenpiteisiin kuuluivat lapsivesi- ja suonikalvot. Lapsivesikalvoa käytettiin ensimmäisen kerran sellaisenaan silmäkirurgiassa vuonna 1940, kun De Rotth ehdotti sitä käytettäväksi silmän palovammahaavan hoidossa.2 Hoito onnistui, mutta sen jälkeen lapsivesikalvon käyttö jäi pois suosiosta 1990-luvun alkuun asti, jolloin kehitettiin parempia käsittely- ja säilytystekniikoita.

Viimeisen 25 vuoden aikana kirjaimellisesti tuhansissa silmäkirurgisissa toimenpiteissä on käytetty lapsivesikalvoja erilaisten silmäsairauksien hoidossa, ja niistä on julkaistu yli 700 vertaisarvioitua artikkelia. Lapsivesikalvoa on käytetty myös erilaisissa korjaavissa kirurgisissa toimenpiteissä biologisena sidoksena. Näihin toimenpiteisiin kuuluvat: biologiset sidokset palovammojen ja parantumattomien diabeettisten ja laskimoperäisten haavaumien hoitoon, vatsatyrän korjaamiseen, sydänpussin sulkemiseen ja esteenä kirurgisten kiinnikkeiden ehkäisemiseksi.3,4

Lapsivesikalvon anatomia ja fysiologia

Kohdussa lapsivesikalvo kehittyy kohdunulkoisesta kudoksesta, joka sisältää sekä sikiö- että äitikomponentteja, joita suonikalvot (chorionic villi) pitävät yhdessä. Sikiökomponentti koostuu lapsivesikalvosta ja suonikalvosta, jotka erottavat sikiön kohdun limakalvosta4. Lapsivesikalvo (AM) on istukan sikiökalvojen sisin kerros. Se on avaskulaarinen, ja siinä on epiteelikerros, jonka alapuolella on avaskulaarinen stroomakerros5,6.

Lapsivesikalvo on yksi ihmiskehon paksuimmista kalvoista. Viereisessä kuvassa4 on esitetty ihmisen lapsivesikalvon poikkileikkaus, josta käy ilmi sen viiden kerroksen biokemialliset ominaisuudet7:

  1. kuutioepiteelikerros;
  2. pohjakalvo;
  3. tiivis kerros;
  4. kuitukerros;
  5. fibroblastikerros; ja
  6. välikerros (pesusieni).

Miten lapsivesikalvo vaikuttaa paranemiseen

Lapsivesikalvon tyvikalvo on ohut, retikulaarisista kuiduista koostuva kerros, joka on tiiviisti kiinni lapsivesiepiteelissä, kun taas viereinen kompakti kerros on tiheämpi ja vailla soluja, jotka koostuvat monimutkaisesta retikulaarisesta verkosta.3,4 Sen immunogeenisuus on vähäistä, ja se sisältää bioaktiivisia tekijöitä, joiden on osoitettu olevan hyödyllisiä haavanhoidossa, kuten kollageenia, solujen kiinnittymiseen vaikuttavia bioaktiivisia tekijöitä (fibronektiiniä, laminiineja, proteoglykaaneja ja glykosaminoglykaaneja) ja kasvutekijöitä3,7 .

Terapeuttiset hyödyt, jotka voidaan johtaa lapsivesikalvojen biologisista tekijöistä ja sytokiineistä:

  • Anti-inflammatoriset vaikutukset – Lapsivesikalvo tukahduttaa pro-inflammatorisia sytokiineja.
  • Antimikrobinen – Lapsivesikalvo toimii fyysisenä esteenä ulkoista ympäristöä vastaan, jolloin kalvo kiinnittyy tiiviisti haavan pintaan ja tuottaa antimikrobisia sytokiineja.
  • Arpeutumista estävä ja adheesiota ehkäisevä vaikutus – Lapsivesikalvo vähentää proteaasiaktiivisuutta TIMP:ien (TIMP:ien eli metalloproteinaasien kudosinhibiittoreiden) erittymisen välityksellä, joten sillä on fibroottista estävää vaikutusta. Myös TGF-ß:n, joka on vastuussa fibroblastien aktivoitumisesta, säätely vähenee ja estää loukkaantuneiden pintojen kiinnittymistä toisiinsa.
  • Ei-immunogeeninen ja vähäinen antigeenisyys – Amnionissa on vähäinen histokompatibiliteettiantigeenien (HLA-luokka II) A-, B-, C-DR- tai beeta2-mikroglobuliinin ilmentyminen, ja sitä voidaan sen vuoksi käyttää ongelmitta allogeenisena sidoksena.
  • Analgeettiset ominaisuudet – Kipu lievittyy nopeasti hermopäätteiden tehokkaan peittämisen ansiosta.
  • Anti-angiogeeninen – Estää uusien verisuonten muodostumisen.
  • Sisältää kollageenityyppejä IV, V ja VII – Nämä edistävät solujen erilaistumista ja adheesiota.
  • Epiteelisoitumisen edistäminen – Basementtikalvo on hyvä alusta solujen migraatiolle ja epiteelisolujen polariteetin ylläpitämiselle. Yhdessä kasvutekijöiden, kuten KGF:n, b-FGF:n, HGF:n ja TGF-ß:n, ilmentymisen kanssa edistetään epitelisaatiota, solujen proliferaatiota ja erilaistumista.

Yhteenvetona voidaan todeta, että lapsivesikalvon vaikutusmekanismi perustuu sen korkeisiin sytokiini- ja kasvutekijäpitoisuuksiin. Lapsivesikalvon käyttö tulehtuneiden tai paljaiden alueiden peittämiseen vaikuttaa suotuisasti haavan paranemisprosessiin sekä vähentää potilaan kipua ja epämukavuutta.3

Paksun lapsivesikalvon käytön käytännöllinen näkökohta on se, että se mukautuu helposti haavan pintaan ja se voidaan joko liimata tai ommella kiinni haavan pintaan. Kalvo on hydrofiilinen ja imee luonnostaan ympäröiviä nesteitä. Osana paranemisprosessia lapsivesikalvo resorboituu haavaan.

Amnioottisen kalvon sovellukset silmäkirurgiassa

Amnioottista kalvoa käytetään laajalti silmäkirurgiassa biologisena sidoksena vaurioituneen silmäkudoksen parantamiseen tai korvaamiseen. Se on ohut, kevyt, joustava ja lähes läpinäkyvä, joten se soveltuu käytettäväksi silmän pinnalla. Se voidaan ommella tai liimata paikalleen kudosliimalla. Lapsivesikalvoa käytetään kemiallisten palovammojen, sarveiskalvon tai sidekalvon haavaumien, tuhoisia haavaumia aiheuttavien sairauksien hoitoon sekä kirurgisissa toimenpiteissä, joissa silmäkudosta joudutaan poistamaan.

Jäljempänä olevissa esimerkeissä esitellään kolme silmätautiopin sovellusta, joissa lapsivesikalvoa on käytetty onnistuneesti. Kliininen kuva muistuttaa osittaispaksuisia palovammoja, ja silmien osallistuminen on hyvin yleistä. Lapsivesikalvoa käytetään menestyksekkäästi nopeuttamaan paranemista ja lievittämään kipua.

Esimerkki 1 Kuva: Lapsivesikalvon (AM) siirto, jossa käytetään yhtä 5 x 10 cm:n levyä. (A) Symblefäärirenkaan luominen suonensisäisellä letkulla. (B) AM:n asettaminen yläluomen päälle. (C) AM:n ankkurointi 6-0 polypropeenipatjaompeleilla ja pehmusteilla. (D) AM:n avaaminen silmän pinnan yli. (E) Mittatilaustyönä valmistetun symblefäärirenkaan asettaminen forniceihin. Rengas on jo työnnetty ylempään fornixiin ja asetetaan varovasti alempaan fornixiin. (F) AM:n ankkurointi alaluomeen.

Kuva otettu lähteestä: 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.

Esimerkki 2: Sarveiskalvon perforaatiot ja haavaumat

Tällaiset paranevat tehokkaasti ja nopeasti käyttämällä amnioottikalvoa biologisena sidoksena ontelon täyttämiseksi.

Esimerkki 2 Kuva: Sarveiskalvon perforaatiokirurgian kirurgiset vaiheet. Pienemmissä haavaumissa ja rei’ityksissä, joissa on jyrkkä reuna, lapsivesikalvorulla (AM) työnnetään reikään ja kiinnitetään ristipistoin, kuten ylimmässä kuvassa näkyy.

Keskimmäisessä kuvassa näkyvän suuremman reiän kohdalla AM taitettiin ensin rullaksi ja työnnettiin reikään. Toiseksi kaksikerroksinen AM peitettiin rullalla ja haavalla epiteelipuoli ylöspäin ja kiinnitettiin 10-0 nylonompeleilla. Kolmanneksi etukammioon ruiskutettiin 0,3 ml 20-prosenttista C3F8:a (perfluoripropaania). Lopuksi koko sarveiskalvon päälle levitettiin tilapäiseksi laastariksi suurempi pala AM:ää, joka ankkuroitiin kahdella kierroksella kulkevilla 10-0 nylonompeleilla sarveiskalvon limbukseen ja perilimbaaliseen episkleraan.

Alhaalla olevan kuvan kaaviossa on esitetty lapsivesikalvorullan, kaksikerroksisen lapsivesikalvon ja koko sarveiskalvon päälle levitettävän ison palan lapsivesikalvon sijoittaminen.

Kuvat on otettu lähteestä: Fan J, Wang M, Zhong F; Improvement of Amniotic Membrane Method for the Treatment of Corneal Perforation; BioMed Research International; 2016; Article ID 1693815.

Esimerkki 3: Pterygium-leikkaus

Amnioottista kalvoa käytetään menestyksekkäästi tässä yleisesti suoritettavassa toimenpiteessä. Pterygium on hyvänlaatuinen kasvain silmän sidekalvolla, yleensä nenää lähinnä olevalla alueella. Nämä kasvaimet voivat aiheuttaa ärsytystä silmässä, ja ne on poistettava kirurgisesti. Poiston jälkeen jäljelle jäävä vaje paranee onnistuneesti lapsivesikalvoasennuksilla, kuten alla näkyy.

Esimerkki 3 Kuva: Monikerroksisen lapsivesikalvosiirteen kirurgiset toimenpiteet. (a) Paljas skleraalivaje mitattiin kaliperilla pterygiumin poiston jälkeen. (b) Lapsivesikalvo merkittiin gentian violetilla sen varmistamiseksi, että saatiin oikean kokoinen siirre, joka peittäisi defektin alueen. Kalvo asetettiin sarveiskalvon päälle siten, että epiteeli-/pohjakalvon puoli oli päällimmäisenä. (c) Kalvo liu’utettiin skleraalipohjan päälle ja reunat ”nipistettiin” yhteen vastaanottavan sidekalvon kanssa sileällä pihdillä. (d) Kalvon vakaus tarkistettiin selluloosasienellä.

Kuvat otettu lähteestä: 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

Yhteenvetona voidaan todeta, että amnioottinen kalvo on osoittautunut ihanteelliseksi biologiseksi sidokseksi silmätauteihin, ja sitä käytetään maailmanlaajuisesti. Sen ominaisuudet ovat ihanteelliset edistämään paranemista ja tarjoamaan mukavuutta potilaalle.

Tohtori Yvonne Holt on lääketieteellinen johtaja eteläafrikkalaisessa biotekniikkayrityksessä Next Biosciences, joka yhdistää lääketieteen, tieteen ja teknologian luodakseen innovatiivisia tuotteita ja palveluita, jotka antavat ihmisille mahdollisuuden investoida tulevaan terveyteensä ja ottaa siitä henkilökohtaisen vastuun. Next Biosciences keskittyy pääasiassa raskautta edeltäviin ja syntymän jälkeisiin markkinoihin ja on erikoistunut vastasyntyneiden kantasolupankkitoimintaan, geenitesteihin ja vastasyntyneiden seulontaan. Next Biosciencesillä on myös biologisten tuotteiden yksikkö, joka kehittää istukkakalvoista valmistettuja terapeuttisia tuotteita – AmnioMatrixia, jota käytetään silmäkirurgiassa, ja napanuoraveren seerumia – OptiSerum-silmätippoja. Tohtori Holt on valmistunut lääketieteen tohtoriksi Witsin yliopistosta, ja hänellä on lastenlääketieteen ja verensiirtolääketieteen tutkinto. Tohtori Holt vastaa kysymyksiin osoitteessa [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. Lapsivesikalvo silmälääketieteessä: indikaatiot ja rajoitukset. Eye. 2009; 23(10):1954-61.
  3. Dua HS, Gomes JA., King AJ, Maharajan VS. Lapsivesikalvo silmälääketieteessä. Survey of Ophthalmology. 2004; 49(1):51-77.
  4. Niknejad H, Peirovi H, Jorjani M, Ahmadiani A, Ghanavi J, Seifalian AM. Lapsivesikalvon ominaisuudet mahdollista käyttöä varten kudostekniikassa. 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: Polish Transplantation Societyn neljännesvuosikirja. 1999; 4(3-4):85.
  6. Bourne G. The Fœtal Membranes. Katsaus normaalin amnionin ja chorionin anatomiaan ja eräitä näkökohtia niiden toiminnasta. 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.