Användning av fostermembran inom oftalmologi

September 2017

Fruktmembran består av en kombination av vävnad och celler som, när det används som ett biologiskt förband, underlättar sårläkning genom att fungera som en grund för återväxt av mjuk vävnad. Biologiskt aktiva celler i amnions epitel- och stromalskikt levererar tillväxtfaktorer och cytokiner med antiinflammatoriska, antibakteriella, antiimmunogena och antifibrotiska egenskaper1.

De mänskliga placentamembranen användes först i början av 1900-talet som hudersättning. Dessa förfaranden omfattade amnion- och chorionmembranen. Amnionmembranen användes för första gången på egen hand inom oftalmologin 1940, när De Rotth föreslog att den skulle användas för behandling av ett okulärt brännsår.2 Behandlingen var framgångsrik, men användningen av amnionmembran gick sedan ur tiden fram till början av 1990-talet, då förbättrade behandlings- och förvaringstekniker utvecklades.

Under de senaste 25 åren har man vid bokstavligen tusentals okulära kirurgiska ingrepp använt sig av amnionmembraner för att behandla olika okulära sjukdomar, och mer än 700 peer reviewade artiklar har publicerats. Fostermembran har också använts vid olika rekonstruktiva kirurgiska ingrepp som ett biologiskt förband. Dessa förfaranden omfattar: biologiska bandage för brännskador och icke-läkande diabetiska och venösa sår, reparation av bukbråck, stängning av perikardiet och som en barriär för att förhindra kirurgiska vidhäftningar.3,4

Anatomy and Physiology of the Amniotic Membrane

In utero utvecklas fosterhinnan från den extraembryonala vävnaden, som omfattar både fostrets och moderns beståndsdelar, vilka hålls samman av de chorioniska villi. Den fetala komponenten består av fostermembranen och det chorioniska fostermembranet, som skiljer fostret från endometriet4. Fostermembranet (AM) är det innersta lagret av placentans fostermembraner. Det är avaskulärt och har ett epitelskikt med ett underliggande avaskulärt stromalskikt5,6.

Amnionmembranet är ett av de tjockaste membranen i människokroppen. Illustrationen intill4 visar ett tvärsnitt av det mänskliga fosterhinnan som visar de biokemiska egenskaperna hos dess fem lager7:

1. kuboidalt epitelskikt;
2. grundmembran;
3. kompakt skikt;
4. fibroblastskikt;
5. intermediärt (svampigt) skikt.

Hur fosterhinnan påverkar läkningen

Förlossningshinnans basalmembran är ett tunt skikt som består av retikulära fibrer och som är tätt sammankopplat med fosterhinnans epitel, medan det intilliggande kompakta skiktet är tätare och saknar celler som består av ett komplext retikulärt nätverk.3,4 Det har låg immunogen potential och innehåller bioaktiva faktorer som har visat sig vara fördelaktiga vid sårbehandling, t.ex. kollagen, bioaktiva faktorer för celladhesion (fibronectin, lamininer, proteoglykaner och glykosaminoglykaner) och tillväxtfaktorer.3,7

Terapeutiska fördelar som kan härledas från de biologiska faktorerna och cytokinerna i fostermembran:

• Antiinflammatoriska effekter – Fostermembran undertrycker de proinflammatoriska cytokinerna.
• Anti-mikrobiell – Amnionmembranet fungerar som en fysisk barriär mot den yttre miljön med nära vidhäftning av membranet till sårytan samt produktion av antimikrobiella cytokiner.
• Anti-skarbildning och antiadhesiv aktivitet – Amnionmembranet minskar proteasaktiviteten via utsöndring av TIMP (tissue inhibitors of metalloproteinases) och har därför en anti-fibrotisk effekt. Det sker också en nedreglering av TGF-ß som ansvarar för aktivering av fibroblaster och förhindrar att skadade ytor vidhäftar till varandra.
• Icke-immunogena och låg antigenicitet – Amnion har lågt uttryck av histokompatibilitetsantigenerna (HLA klass II) A, B, C DR eller beta2-mikroglobulin, och kan därför användas som ett allogent förband utan problem.
• Analgetiska egenskaper – Det sker en snabb smärtlindring på grund av effektiv täckning av nervändarna.
• Anti-angiogena – Förhindrar bildandet av nya blodkärl.
• Innehåller kollagentyperna IV, V och VII – Dessa främjar celldifferentiering och vidhäftning.
• Främjande av epitelisering – Basalmembranet är ett bra substrat för cellmigration och upprätthållande av epitelcellens polaritet. Tillsammans med uttrycket av tillväxtfaktorer som KGF, b-FGF, HGF och TGF-ß främjas epitelialisering, cellproliferation och differentiering.

I översiktligt sett bygger amnionmembranets verkningsmekanism på dess höga koncentrationer av cytokiner och tillväxtfaktorer. Användningen av fostermembran för att täcka inflammerade eller utsatta områden påverkar sårläkningsprocessen gynnsamt, samt minskar nivåerna av smärta och obehag för patienten.3

Den pragmatiska aspekten av att använda det tjocka fostermembranet är att det anpassar sig lätt till sårytan och kan antingen limmas eller sys fast på sårytan. Membranet är hydrofilt och absorberar naturligt de omgivande vätskorna. Som en del av läkningsprocessen resorberar amnionmembranet in i såret.

Amnionmembranets tillämpningar vid ögonkirurgi

Amnionmembran används i stor utsträckning vid ögonkirurgi som ett biologiskt bandage för att läka eller ersätta skadad ögonvävnad. Det är tunt, lätt, elastiskt och nästan genomskinligt, vilket gör det lämpligt för användning på ögats yta. Det kan sys eller limmas på plats med vävnadslim. Amnionmembran används för att behandla kemiska brännskador, sår på hornhinnan eller bindhinnan, sjukdomar som orsakar förödande sår och under kirurgiska ingrepp där ögonvävnad måste skäras bort.

Exemplen nedan visar tre tillämpningar inom oftalmologi där amnionmembran används med framgång.

Exempel 1: Steven Johnsons syndrom

Detta är en sällsynt, akut, blåsbildningssjukdom i hud och slemhinnor som orsakas av en immunreaktion utlöst av läkemedel eller infektioner. Den kliniska bilden liknar brännsår av partiell tjocklek och ögonpåverkan är mycket vanlig. Fostermembran används framgångsrikt för att påskynda läkningen och lindra smärta.

Exempel 1 Figur: Transplantation av fostermembran (AM) med hjälp av ett enda 5 x 10 cm stort ark. (A) Skapande av symblepheronring med intravenös slang. (B) Placering av AM över övre ögonlocket. (C) Förankring av AM med hjälp av 6-0 polypropylenmadrassuturer och bolster. (D) AM vecklas ut över ögonytan. (E) Placering av den skräddarsydda symblepheronringen i fornices. Ringen har redan tryckts in i den övre fornixen och läggs försiktigt in i den nedre fornixen. (F) Förankring av AM på nedre ögonlocket.

Foto hämtat från: 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.

Exempel 2: Perforationer och sår i hornhinnan

Dessa läker effektivt och snabbt genom att använda amnionmembran som ett biologiskt förband för att fylla ut håligheten.

Exempel 2 Figur: Operationssteg för operation vid perforering av hornhinnan. För ett mindre sår och en perforation med en abrupt kant trycks en rulle amnionmembran (AM) in i perforationen och fixeras med korsstygnsfixering, enligt den övre bilden.

För den större perforationen i den mellersta bilden viks först AM till en rulle och pluggas in i perforationen. För det andra täcktes en tvåskikts AM av rullen och ulcus med epitelsidan uppåt och fästes med 10-0 nylonsuturer. För det tredje injicerades 0,3 ml 20 % C3F8 (perfluorpropan) i den främre kammaren. Slutligen applicerades en större bit AM över hela hornhinnan som ett tillfälligt plåster och förankrades med 2 varv löpande 10-0 nylonsuturer till hornhinnans limbus och perilimbal episclera.

Schemat i den nedre bilden illustrerar placeringen av fostermembranrullen, det tvåskiktade fostermembranet och den stora biten fostermembran som appliceras över hela hornhinnan.

Bilderna är hämtade från: Fan J, Wang M, Zhong F; Improvement of Amniotic Membrane Method for the Treatment of Corneal Perforation; BioMed Research International; 2016; Article ID 1693815.

Exempel 3: Pterygium surgery

Amniotiskt membran används med framgång vid detta ingrepp som ofta utförs. Pterygium är en godartad tillväxt på ögats bindhinna, vanligtvis i området närmast näsan. Dessa utväxter kan orsaka irritation i ögat och måste avlägsnas kirurgiskt. Det underskott som lämnas efter avlägsnandet läker framgångsrikt med fostermembranplaceringar som ses nedan.

Exempel 3 Figur: Kirurgiska förfaranden för flerskikts amnionmembrantransplantat. (a) Den nakna sklerala defekten mättes med kaliper efter excisionen av pterygium. (b) Amnionmembranet markerades med gentianviolett för att säkerställa att ett transplantat av rätt storlek, som skulle täcka defektområdet, erhölls. Membranet placerades över hornhinnan med epitel-/basmembransidan ovanpå. (c) Membranet gled över skleralbädden och kanterna ”klämdes” ihop med den mottagande bindhinnan med hjälp av en slät pincett. (d) Membranets stabilitet kontrollerades med en cellulosasvamp.

Bilder hämtade från: 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

Sammanfattningsvis har amnionmembran visat sig vara ett idealiskt biologiskt förband inom oftalmologin och används över hela världen. Dess egenskaper är idealiska för att främja läkning och ge patienten komfort.

Dr Yvonne Holt är medicinsk direktör på Next Biosciences, ett sydafrikanskt bioteknikföretag som kombinerar medicin, vetenskap och teknik för att skapa innovativa produkter och tjänster, som gör det möjligt för människor att investera i och ta personligt ansvar för sin framtida hälsa. Next Biosciences fokuserar främst på marknaderna före och efter födseln och specialiserar sig på stamcellsbanker för nyfödda, genetiska tester och screening av nyfödda. Next Biosciences har också en biologisk avdelning som utvecklar terapeutiska produkter som tillverkas av placentamembran – AmnioMatrix som används vid ögonkirurgi, och blodserum från navelsträngsblod – OptiSerum ögondroppar. Dr Holt tog examen från Wits University som läkare och har en examen i pediatrik och transfusionsmedicin. Dr Holt är tillgänglig för att svara på frågor på [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 i oftalmologi: indikationer och begränsningar. Eye. 2009; 23(10):1954-61.
3. Dua HS, Gomes JA., King AJ, Maharajan VS. Fostermembranen inom oftalmologin. Översikt över oftalmologi. 2004; 49(1):51-77.
4. Niknejad H, Peirovi H, Jorjani M, Ahmadiani A, Ghanavi J, Seifalian AM. Egenskaper hos amnionmembran för potentiell användning inom vävnadsteknik. 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. En genomgång av anatomin hos normal amnion och chorion och vissa aspekter av deras funktion. 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.