Gebruik van amnionmembraan in de oogheelkunde

september 2017

Amnionmembraan bestaat uit een combinatie van weefsel en cellen, die bij gebruik als biologisch verband de wondgenezing bevordert door te fungeren als basis voor de hergroei van zacht weefsel. Biologisch actieve cellen in de epitheliale en stromale lagen van het amnion leveren groeifactoren en cytokinen met ontstekingsremmende, antibacteriële, anti-immunogene en anti-fibrotische eigenschappen1.

De menselijke placentamembranen werden voor het eerst gebruikt in het begin van de 20e eeuw als huidvervanging. Deze procedures omvatten het amnionmembraan en het chorionmembraan. Het amnionmembraan werd voor het eerst op zichzelf gebruikt in de oogheelkunde in 1940, toen De Rotth het voorstelde voor de behandeling van een brandwond in het oog.2 De behandeling was succesvol, maar het gebruik van amnionmembraan raakte daarna uit de gratie tot het begin van de jaren 1990, toen verbeterde verwerkings- en opslagtechnieken werden ontwikkeld.

In de afgelopen 25 jaar is bij letterlijk duizenden oogchirurgische ingrepen gebruik gemaakt van amnionmembranen voor de behandeling van diverse oogaandoeningen en er zijn meer dan 700 peer reviewed artikelen gepubliceerd. Amnionmembraan is ook gebruikt in verschillende reconstructieve chirurgische procedures als biologisch verband. Deze procedures omvatten: biologische verbanden voor brandwonden en niet-genezende diabetische en veneuze ulcera, herstel van abdominale hernia, sluiting van het pericard, en als barrière ter voorkoming van chirurgische adhesies.3,4

Anatomie en fysiologie van het amnionmembraan

In utero ontwikkelt het amnionmembraan zich uit het extra-embryonale weefsel met zowel foetale als maternale componenten, die bijeengehouden worden door de chorion villi. De foetale component bestaat uit het amnionmembraan en het chorionmembraan, die de foetus van het baarmoederslijmvlies scheiden4. Het amnionmembraan (AM) is de binnenste laag van de foetale membranen van de placenta. Het is avasculair en heeft een epitheliale laag met een onderliggende avasculaire stromale laag5,6.

Het amnionmembraan is een van de dikste membranen in het menselijk lichaam. De afbeelding hiernaast4 toont een dwarsdoorsnede van het menselijke amnionmembraan met de biochemische kenmerken van de vijf lagen7:

1. cuboïdaal epitheellaag;
2. basismembraan;
3. compacte laag;
4. fibroblastlaag; en
5. tussenliggende (sponsachtige) laag.

Hoe het amnionmembraan de genezing beïnvloedt

Het basaalmembraan van het amnionmembraan is een dunne laag die bestaat uit reticulaire vezels, nauw hechtend aan het amnionepitheel, terwijl de aangrenzende compacte laag dichter is en verstoken is van cellen die bestaan uit een complex reticulair netwerk.3,4 Het heeft een laag immunogeen potentieel en bevat bioactieve factoren waarvan is aangetoond dat ze gunstig zijn bij wondbehandeling, zoals: collageen, bioactieve factoren met celadhesie (fibronectine, lamininen, proteoglycanen en glycosaminoglycanen) en groeifactoren.3,7

Therapeutische voordelen die kunnen worden ontleend aan de biologische factoren en cytokinen in amnionmembranen:

• Anti-inflammatoire effecten – Amnionmembraan onderdrukt de pro-inflammatoire cytokinen.
• Anti-microbieel – Het amnionmembraan fungeert als een fysieke barrière tegen het externe milieu met nauwe hechting van het membraan aan het wondoppervlak, en produceert tevens anti-microbiële cytokines.
• Anti-scarring en anti-adhesive activiteit – Amnionionmembraan vermindert de protease activiteit via de secretie van TIMP’s (tissue inhibitors of metalloproteinases) en heeft daardoor een anti-fibrotisch effect. Er is ook een neerwaartse regulatie van TGF-ß, dat verantwoordelijk is voor de activering van fibroblasten en de aanhechting van beschadigde oppervlakken aan elkaar voorkomt.
• Niet-immunogeen en lage antigeniciteit – Amnion heeft een lage expressie van histocompatibiliteitsantigenen (HLA klasse II) A, B, C DR of beta2 microglobuline, en kan daarom zonder enig probleem als allogeen verband worden gebruikt.
• Analgetische eigenschappen – Er is een snelle verlichting van de pijn door een efficiënte afdekking van de zenuwuiteinden.
• Anti-angiogeen – Voorkomt de vorming van nieuwe bloedvaten.
• Bevat collageen typen IV, V en VII – Deze bevorderen de celdifferentiatie en adhesie.
• Bevordering van epithelialisatie – Het keldermembraan is een goed substraat voor celmigratie en het behoud van de epitheliale celpolariteit. Samen met de expressie van groeifactoren zoals KGF, b-FGF, HGF en TGF-ß, is er bevordering van epithelialisatie, celproliferatie en differentiatie.

In het algemeen berust het werkingsmechanisme van het amnionmembraan op zijn hoge concentraties cytokinen en groeifactoren. Het gebruik van het amnionmembraan om ontstoken of blootgestelde gebieden af te dekken heeft een gunstige invloed op het wondgenezingsproces en vermindert tevens de pijn en het ongemak van de patiënt.3

Het pragmatische aspect van het gebruik van het dikke amnionmembraan is dat het zich gemakkelijk aanpast aan het wondoppervlak en dat het op het wondoppervlak kan worden gelijmd of gehecht. Het membraan is hydrofiel en absorbeert van nature de omringende vloeistoffen. Als onderdeel van het genezingsproces resorbeert het amnionmembraan in de wond.

Amnionmembraantoepassingen bij oogchirurgie

Amnionmembraan wordt veel gebruikt bij oogchirurgie als biologisch verband om beschadigd oogweefsel te helen of te vervangen. Het is dun, licht, elastisch en bijna transparant waardoor het geschikt is voor gebruik op het oogoppervlak. Het kan worden gehecht of op zijn plaats worden gelijmd met weefsellijm. Amnionmembraan wordt gebruikt voor de behandeling van chemische brandwonden, zweren van het hoornvlies of het bindvlies, ziekten die verwoestende zweren veroorzaken en tijdens chirurgische ingrepen waarbij oogweefsel moet worden weggesneden.

De onderstaande voorbeelden laten drie toepassingen in de oogheelkunde zien waarbij amnionmembraan met succes wordt gebruikt.

Voorbeeld 1: Het syndroom van Steven Johnson

Dit is een zeldzame, acute, blaarvormende ziekte van de huid en slijmvliezen die wordt veroorzaakt door een immuunreactie die wordt uitgelokt door geneesmiddelen of infecties. Het klinisch beeld is vergelijkbaar met gedeeltelijke brandwonden en betrokkenheid van de ogen komt vaak voor. Amnionmembraan wordt met succes gebruikt om de genezing te versnellen en de pijn te verlichten.

Voorbeeld 1 Figuur: Amnionmembraantransplantatie (AM) met gebruikmaking van een enkel vel van 5 x 10 cm. (A) Aanbrengen van symblepheron ring met intraveneuze slang. (B) Plaatsing van AM op het bovenste ooglid. (C) Verankering van het AM met 6-0 polypropyleen matrashechtingen en bolsters. (D) Uitvouwen van de AM over het oogoppervlak. (E) Plaatsing van de op maat gemaakte symblepheron ring in de fornices. De ring is reeds in de bovenste fornix geschoven en wordt voorzichtig in de onderste fornix gedeponeerd. (F) Verankering van AM aan onderste ooglid.

Foto overgenomen uit: 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.

Voorbeeld 2: Corneale perforaties en ulcera

Deze worden effectief en snel genezen door amnionmembraan te gebruiken als biologisch verband om de holte op te vullen.

Voorbeeld 2 Figuur: Chirurgische stappen voor hoornvliesperforatie chirurgie. Voor een kleiner ulcus en perforatie met een abrupte rand, wordt een rolletje amniotisch membraan (AM) in de perforatie geduwd en gefixeerd met kruissteekbevestiging, zoals te zien is in de bovenste afbeelding.

Voor de grotere perforatie in de middelste afbeelding, werd eerst AM tot een rolletje gevouwen en in de perforatie geduwd. Ten tweede werd een bilayer AM bedekt door de rol en de zweer met de epitheliale kant naar boven en beveiligd met 10-0 nylon hechtingen. Ten derde werd 0,3 ml 20% C3F8 (perfluorpropaan) in de voorste kamer geïnjecteerd. Tenslotte werd een groter stuk AM aangebracht over de gehele cornea als een tijdelijke patch en verankerd met 2 ronden lopende 10-0 nylon hechtingen aan de corneale limbus en perilimbal episclera.

Het schema in de onderste afbeelding ilustreert de plaatsing van de amniotische membraanrol, de bilayer amniotische membraan, en het grote stuk amniotische membraan dat wordt aangebracht over de gehele cornea.

Foto’s afkomstig uit: Fan J, Wang M, Zhong F; Improvement of Amniotic Membrane Method for the Treatment of Corneal Perforation; BioMed Research International; 2016; Article ID 1693815.

Exemplaar 3: Pterygium chirurgie

Amniotisch membraan wordt met succes gebruikt in deze procedure die vaak wordt uitgevoerd. Pterygium is een goedaardig gezwel op het bindvlies van het oog, meestal in het gebied het dichtst bij de neus. Deze gezwellen kunnen irritatie in het oog veroorzaken en moeten operatief worden verwijderd. Het tekort dat na de verwijdering overblijft, wordt met succes geheeld met amnionmembraanplaatsingen zoals hieronder te zien is.

Voorbeeld 3 Figuur: Chirurgische procedures van meerlaags amnionmembraantransplantaat. (a) Het kale sclerale defect werd gemeten met een schuifmaat na de excisie van het pterygium. (b) Het amnionmembraan werd gemarkeerd met gentiaanviolet om er zeker van te zijn dat een transplantaat van de juiste grootte werd verkregen, dat het defectgebied zou bedekken. Het membraan werd over het hoornvlies geplaatst met de epitheliale/basale membraanzijde bovenop. (c) Het membraan werd over het sclerale bed geschoven en de randen werden met een gladde tang samen met het ontvangende bindvlies “vastgeknepen”. (d) De stabiliteit van het membraan werd gecontroleerd met een cellulose spons.

Foto’s overgenomen uit: 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

In summary, Amniotic membrane has been shown to be an ideal biological dressing in ophthalmology and is being used worldwide. De eigenschappen zijn ideaal om genezing te bevorderen en de patiënt comfort te bieden.

Dr. Yvonne Holt is medisch directeur bij Next Biosciences, een Zuid-Afrikaans biotechbedrijf dat geneeskunde, wetenschap en technologie combineert om innovatieve producten en diensten te creëren, die mensen in staat stellen te investeren in en persoonlijk eigenaarschap te nemen over hun toekomstige gezondheid. Next Biosciences richt zich voornamelijk op de preconceptie- tot postgeboortemarkt en is gespecialiseerd in stamcelbankieren voor pasgeborenen, genetische tests en screening van pasgeborenen. Next Biosciences heeft ook een biologische divisie die therapeutische producten ontwikkelt op basis van placentamembranen – AmnioMatrix voor oogchirurgie, en serum van navelstrengbloed – OptiSerum oogdruppels. Dr. Holt is afgestudeerd aan de Wits University als arts en heeft een diploma in kindergeneeskunde en transfusiegeneeskunde. Dr. Holt is beschikbaar voor het beantwoorden van vragen op [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. Amniotisch membraan in de oogheelkunde: indicaties en beperkingen. Eye. 2009; 23(10):1954-61.
3. Dua HS, Gomes JA., King AJ, Maharajan VS. The amniotic membrane in oftalmology. Overzicht van Oogheelkunde. 2004; 49(1):51-77.
4. Niknejad H, Peirovi H, Jorjani M, Ahmadiani A, Ghanavi J, Seifalian AM. Properties of the amniotic membrane for potential use in 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. Annalen van transplantatie: kwartaalblad van de Poolse transplantatievereniging. 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.