CC BY
43
УДК 617.713-089.843
Р.З. КАДЫРОВ, О.Р. ШАНГИНА
Всероссийский центр глазной и пластической хирургии, 450075, г. Уфа, ул. Р. Зорге, д. 67/1
Трансплантационные материалы для послойной кератопластики
Кадыров Радик Завилович — доктор медицинский наук, и.о. генерального директора, тел. (347) 224-68-12, e-mail: [email protected] Шангина Ольга Ратмировна — доктор биологический наук, профессор, заведующая лабораторией консервации тканей, тел. (347) 286-00-27, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-0343-1792
В статье представлен обзор данных литературы о методах и материалах, применяемых для послойной кератопластики. Рассмотрена также история развития кератопластики, показаны преимущества и недостатки различных биоматериалов, применяемых при лечении заболеваний роговицы.
Ключевые слова: роговица, кератопластика, лимбальная трансплантация, амниотическая мембрана.
DOI: 1032000/2072-1757-2018-16-4-161-163
(Для цитирования: Кадыров Р.З., Шангина О.Р. Трансплантационные материалы для послойной кератопластики. Практическая медицина. 2018, том 16, № 4, C. 161-163)
R.Z. KADYROV, O.R. SHANGINA
All-Russia Eye and Plastic Surgery Centre, 67/1 Zorge Str., Ufa, Russian Federation, 450075
Graft materials for lamellar keratoplasty
Kadyrov R.Z. — D. Sc. (medicine), acting Director General, tel. (347) 224-68-12, e-mail: [email protected]
Shangina O.R. — D. Biol. Sc., Professor, Head of the Tissue Conservation Laboratory, tel. (347) 286-00-27, e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0002-0343-1792
The article presents a review of the literature data on the methods and materials used for lamellar keratoplasty. The history of keratoplasty is shown, as well as the advantages and shortcomings of different biomaterials employed in keratotransplantation. Key words: cornea, keratoplasty, limbal transplantation, amniotic membrane.
(For citation: Kadyrov R.Z., Shangina O.R. Graft materials for lamellar keratoplasty. Practical Medicine. 2018, Vol. 16, no. 4 , P. 161-163)
Заболевания роговицы занимают одно из ведущих мест в структуре глазной патологии [1, 2]. В большинстве случаев при поражениях роговицы необходимо проведение кератопластики.
История развития кератопластики уходит в прошлые века [3-6]. В 1935 году Филатов В.П. создал при Украинском НИИ экспериментальной офтальмологии (Одесса) первый в мире глазной банк. В дальнейшем появились глазные банки: в 1945 году — в Нью-Йорке (США), в 1955 году — в Торонто (Канада), в 1960 году — в Софии (Болгария), в 1965 году — в Лондоне (Великобритания). Один из ведущих глазных банков страны был организован в 1973 году в Куйбышеве при содействии Ерошевского Т.И.
Несмотря на то, что при многих патологиях сквозная кератопластика остается «золотым стан-
дартом», в последние годы широкое распространение получила послойная кератопластика. Послойная кератопластика имеет ряд преимуществ перед сквозной кератопластикой — это и малый риск осложнений во время операции и в послеоперационном периоде, слабая иммунологическая реакция организма, более благоприятное послеоперационное течение, сокращение длительности стационарного лечения больных [7, 8].
Если в 80-е годы послойная кератопластика выполнялась в 3 раза чаще, чем сквозная, то в последнее время ситуация изменилась и количество выполненных послойных кератопластик возросло в 15 раз [9], т.е. послойная кератопластика постепенно вытесняет сквозную кератопластику. Этот факт связан с развитием новейших технологий, а также с возможностью использовать для послойной
л
ITREMPORARY ISSUES Of OPHTHALMOLOGE
m
162 ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Том 16, №4. 2018
кератопластики не только аллогенную роговицу, но и альтернативные гетеротопические биоматериалы.
Широкое распространение получила одна из разновидностей кератопластики — лимбальная трансплантация [10]. В ходе многолетних исследований было установлено, что зона лимба (палисады Фогта) является источником эпителиальных стволовых клеток, расположенных в базальном слое лимбаль-ного эпителия и распределенных равномерно по всей поверхности конъюнктивы у лимба [11]. При повреждении роговицы стволовые клетки мигрируют в зону поражения.
При поражении только одного глаза для трансплантации используют конъюнктивально-лимбаль-ный аутотрансплантат, который забирается со здорового глаза двумя четырехугольными лоскутами размером 4x4 мм [12]. При поражении обоих глаз применяют конъюнктивально-лимбальный трансплантат, либо донорский, либо от родственников пациента [13]. Появились исследования о возможности использования для лимбальной кератопластики эпителия аутослизистой полости рта [14].
При лимбальной кератопластике разработаны методики переноса в пораженную зону эпителиальных прогенеторов роговицы (цитотерапия), культивированных exvivo на различных матрицах: амнио-тическая мембрана [15]; полимерный биоматериал «Гиаматрикс» из гиалуроновой кислоты [16]; углеродные однослойные нанотрубки [17]. По мнению перечисленных авторов, таким образом удается активизировать регенеративные свойства роговицы.
Конъюнктивальная кератопластика, предложенная Германом Кунтом в 1898 году, применяется в тех случаях, когда невозможно использовать донорские ткани. При ожогах глаз П.В. Макаров предлагает проводить аутоконъюнктивальную пластику и трансплантацию аллогенных культивированных фибробластов в коллагеновом геле. По мнению автора, это позволяет минимизировать последствия ожоговой травмы [18].
Имеются данные об использовании бесклеточных трансплантатов роговицы, содержащих рекомби-нантный человеческий коллаген и фосфорилхолин, для передней послойной кератопластики у пациентов с высоким риском отторжения донорской ал-логенной роговицы. Полученные в отдаленный послеоперационный период результаты (через 1 год) показали уменьшение воспалительных явлений, повышение чувствительности роговицы и улучшение остроты зрения [19].
Кроме того, китайскими учеными ведутся исследования по использованию ацеллюлярного рого-вичного матрикса для послойной кератопластики. После обработки свиной роговицы в 1% растворе TritonX-10o и сублимационной сушки, ксеногенная роговичная пластина была пересажена кроликам. В послеоперационном периоде не наблюдалось неоваскуляризации роговицы, выраженной иммунологической реакции, а поверхность трансплантата эпителизировалась [20].
В последние годы ведутся исследования и разработка перекрестно-связанного децеллюляризо-ванного (cross-linked decellularized porcine corneal graft — cDPC) ксеногенного трансплантата роговицы свиней [21]. Данный трансплантационный материал изготавливается путем децеллюляризации, химического сшивания и гамма облучения свиной роговицы. В эксперименте на кроликах были получены хорошие результаты лечения при грибковых поражениях роговицы. Некоторые авторы исполь-
зовали для экспериментов децеллюляризованную роговицу страуса, которая, по их мнению, по структуре ближе к роговице человека, чем роговая оболочка свиньи [22].
Из гетеротопических материалов, применяемых для кератопластики, достаточно часто используется хрящевая ткань. Впервые в эксперименте послойную кератопластику с использованием хряща произвел Пейро П. [23]. Им было выполнено 38 ин-терламеллярных, послойных и сквозных пересадок хряща. Применялся свежий и высушенный ауто- и гомогенный хрящ. Отторжение наблюдалось в 6-ти случаях интерламеллярной пересадки. В других случаях приживление было медленным, что привело к образованию грубых рубцов.
Экпериментальная трансплантация измельченного аутогенного хряща ушной раковины кролика в слои роговицы показала, что в течение 6 месяцев формируется регенерат с участками хондроге-неза, не нарушающий трофику роговичной ткани. На основании этих экспериментов была предложена методика использования аутохряща уха для барьерной послойной кератопластики у больных с послеожоговыми васкуляризировнными бельмами роговицы [24]. Хрящевая ткань препятствовала врастанию кровеносных сосудов в роговицу и нарастанию на нее конъюнктивы.
Гетеротопический аллотрансплантат Аллоплант, изготовленный из пяточного сухожилия, предлагают использовать для послойной кератопластики при различных патологиях роговой оболочки Мулдашев Э.Р. с соавт. [25]. Данный биоматериал используется самостоятельно для барьерной, оптической, лечебной послойной кератопластики, а также в комбинации другими биоматериалами. Отдаленные результаты послойной кератопластики с применением аллотрансплантатов Аллоплант показали увеличение процента прозрачности роговицы и уменьшение ее васкуляризациии [26]. Указанный биоматериал обладает низкими антигенными свойствами, поэтому при его использование не требуется применения иммунодепрессивных препаратов. Кроме того, длительный срок хранения аллотрансплантатов Аллоплант (до 5 лет при комнатной температуре) позволяет иметь достаточный запас трансплантационного материала для экстренных случаев [27, 28].
Самым широко распространенным и изученным гетеротопическим трансплантатом является амнион. Амниотическая мембрана используется в качестве постоянного заместителя базальной мембраны (inlay — техника) или в качестве биологического покрытия (onlay или патч-техника). Амниотическую мембрану применяют при химических и термических ожогах глазного яблока, при хирургическом лечении птеригиума, симблефарона, язв роговицы, при синдроме Стивенса — Джонсона, буллезной ке-ратопатии, при перфорациях роговицы, новообразованиях лимбальной зоны [29-33].
Было выявлено также, что амниотическая мембрана тормозит рост бактерий S. aureus и E. Coli (при посевах раневого отделяемого на твердые питательные среды) и обладает противовирусным действием. Этот эффект связан с наличием в ам-ниотической мембране секреторных иммуноглобулинов А, ß1a-ß1с-глобулинов, бактерицидина, ß-лизина, интерфероногенов[34].
Существует достаточно много вариантов консервации амниотической мембраны. В основном используют специальную среду Eagle's при тем-
нн
пературе +2+4°С, в которой эпителий амниона сохраняется в течение 6-7 дней, а также сохраняется способность амниона вырабатывать цитокины и факторы роста [35]. К.А. Тлеубаевым предложена биоконструкция «коллаген + культивированные ростковые клетки лимба», фиксированная на ам-ниотической мембране, для лечения ожогов и эпи-телизации дефектов роговицы. По данным автора, при консервации в течение трех месяцев количество жизнеспособных человеческих клеток составляет 86%, свиных — 96% [36].
В последние годы появились перспективные разработки по созданию синтетической биороговицы на основе рекомбинантного коллагена. Эксперимент, проведенный на десяти добровольцах, в течение 2-х лет, показал, что данные роговицы хорошо приживаются, эпителизируются, частично восстанавливается иннервация и повышается острота зрения. Пока сложности возникают лишь с фиксацией этих синтетических роговиц [37].
Таким образом, обзор литературных данных о существующих на сегодняшний день трансплантационных материалах для послойной кератопластики показал, что ведущую роль среди них занимают ге-теротопические биоматериалы, такие как амнион, хрящи, сухожилия. Но, несмотря на большое разнообразие предлагаемых материалов, оптимальный трансплантат для послойной кератопластики пока не найден.
ЛИТЕРАТУРА
1. Oliva M.S. Turning the tide of corneal blindness // Ind. J. Ophthalmol. — 2012. — Vol. 60, №5. — P. 423-427.
2. Кун Ф.Травматология глазного яблока. — М.: Логосфера, 2011. — 576 с.
3. Hippel A. Uber Transplantation der cornea // Arch. F. Ophthalmol.
— 1878. — Bd. 24, №2. — S. 235-256.
4. Fuchs E. Zur keratoplastik // Ztschr. Augenheilk. — 1901. — Bd. 5, №1. — S. 1-5.
5. Филатов В.П. Роговица трупа как материал для пересадки // Сов. вестн. офтальмологии. — 1934. — Т. 4, №2. — С. 222-224.
6. Franceschetti A., Maeder G. Indications for corneal transplants and selection of cases // Corneal grafts / ed. B.W. Rycroft. — London, 1955. — P. 76-85.
7. Aggarwal R.K. Deep lamellar keratiolasty — an alternative to penetrating keratoplasty // Br. J. Ophthalmol. — 1997. — Vol. 81, №3. — P.178-179.
8. Оганесян О.Г. Система хирургической реабилитации пациентов с эндотелиальной патологией роговицы: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — М., 2011. — 46 с.
9. Tan D., Mehta J. Future directions in lamellar corneal transplantation // Cornea. — 2007. — Vol. 26, №1. — P. 21-28.
10. Черныш В.Ф., Бойко Э.В, Долгих М.В. Сквозная кератопластика в сочетании с лимбальной трансплантацией в реабилитации пациентов с тотальными бельмами роговицы ожогового генеза // Вестн. офтальмологии. — 2007. — №1. — С. 14-17.
11. Nagasaki T., Zhao J. Uniform distribution of epithelial stem cells in the bulbar conjunctiva // Ophthalmol. Vis. Sci. — 2005. — Vol. 46, №1. — P. 126-32
12. Ульянов А.Н., Шиловских О.В., Фечин О.Б. Первый опыт реконструкции поверхности роговицы методом конъюнктиваль-лим-бальной трансплантации в реабилитации пациентов с ожоговыми бельмами // Офтальмохирургия. — 2008. — №1. — С. 9-12.
13. Рапуано К.Д., Хенг В.Д. Роговица. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 320 с.
14. Solomon A. Ocular Surface Reconstruction: From Tissue Transplantation to Cell Therapy // Techniq. Ophthalmol. — 2009. — Vol. 7, №3. — Р. 118-123.
15. Ricardoda S., Reinaldo J., Gomes P. et al. Ocular Surface Reconstruction With Conjunctival Epithelial Cells Cultivated Ex Vivo: Surgical Technique // Techniq. Ophthalmol. — 2010. — Vol. 8, №3.
— P. 77-81.
16. Рахматуллин Р.Р., Бурлуцкая О.И., Адельшин А.И. и др. Разработка инновационного наноструктурированного биоматериала для офтальмохирургии // Вестн. ОГУ. — 2012. — №12 (148). — С. 165-167.
17. Бобринецкий И.И., Морозов А.А., Селезнев А.С. и др. Перспективы использования углеродных нанотрубок в качестве каркасного материала в инженерии биологических тканей // Клеточная трансплантация и тканевая инженерия. — 2011. — Т. VI, №1. — С. 85-90.
18. Макаров П.В. Осложнения тяжелой ожоговой травмы глаз: патогенез, анализ причин, профилактика и возможные пути оптимизации результатов лечения: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — М., 2003. — 38 с.
19. Islam M.M., Buznyk O., Reddy J.C. et al. Biomaterials-enabled cornea regeneration in patients at high risk for rejection of donor tissue transplantation // NPJ Regen Med. — 2018 Jan 31. — 3. — 2. — doi:10.1038/s41536-017-0038-8.eCollection 2018.
20. Fu Y., Chen P., Lu W.-J. et al. Xenogenic corneal acellular matrix as the donor for corneal anterior lamellar transplantation // Ophthalmology in China. — 2009. — Vol. 18 (6). — Р. 398-401.
21. Lin Y., Zheng Q., Hua S. et al. Cross-linked decellularized porcine corneal graft for treating fundal keratitis // Sci Rep. — 2017 Aug 30. — 7 (1). — P. 9955. doi: 10.1038/s41598-017-08207-3.
22. Xian-Ning Liu, Xiu-Ping Zhu, Jie Wu et al. Acellular ostrich corneal stroma used as scaffold for construction of tissue-engineered cornea // Int. J. Ophthalmol. — 2016. — 9 (3). — P. 325-331.
23. Пейро П. Применение необычного пересадочного материала для кератопластики // Проблемы пересадки роговой оболочки: труды международного симпозиума по кератопластике (8-12 августа 1964 г., Одесса). — Киев: Здоровья, 1966. — С. 327-329.
24. Гундорова Р.А., Бойко А.В., Ченцова Е.В. Хондрокератопла-стика при ожоговых васкуляризированных бельмах // Вестн. офтальмологии. — 1982. — №3. — С. 22-25.
25. Мулдашев Э.Р., Галимова В.У., Нигматуллин Р.Т. и др. Регенеративная медицина. — ГУП «Государственное республиканское издательство «Башкортостан», 2014. — 432 с.
26. Кадыров Р.З. Экспериментально-морфологические и клинические аспекты создания гетеротопического аллогенного трансплантата для послойной кератопластики: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. — СПб, 2014. — 45 с.
27. Кадыров Р.З., Шангина О.Р. Аллоплант — альтернатива донорской роговице при кератопластике // Вестн. ОГУ. — 2006. — №11. — С. 132-134.
28. Шангина О.Р., Хасанов Р.С. Технологический процесс изготовления биоматериалов «Аллоплант» // Материалы симпозиума «Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии».
— Москва, 25-27 апреля 2007. — С. 45.
29. Sridhar M.S., Bansal A.K., Sangwan V.S. et al. Amniotic membrane transplantation in acute chemical and thermal injury // Am. J. Ophthalmol. — 2000. — Vol. 130. — P. 134-137.
30. Золотарев А.В., Милюдин Е.С. Хирургическое лечение рецидивирующего птеригиума с пластикой силиковысушенной ам-ниотической мембраной // Вестн. офтальмологии. — 2007. — №1.
— С. 39-43.
31. Kheirhah A., Ghaffari R., Kaghazkanani R. et al. A combined approach оf amniotic membrane and oral mucosa transplantation for fornix reconstruction in severe symblepharon // Cornea. — 2013. — Vol. 32, №2. — P. 155-160.
32. Alsina-Gibert M., Pedregosa-Fauste S. Amniotic Membrane Transplantation in the Treatment of Chronic Lower Limb Ulcers // Actas Dermo-Sifiliograficas (English Ed). — 2012. — Vol. 103, №7.
— P. 608-613.
33. Hodson K.L., Karp C.L. Excision of Circumscribed Conjunctival M32.elanoma with Amniotic Membrane Transplantation // Techniq. Ophthalmol. — 2011. — Vol. 9, №1. — P. 5-9.
34. Федорова Е.А., Батманов Ю.Е., Курченко С.И. Консервация амниотической оболочки человека методом лиофилизации // Регенеративная медицина и трансплантация тканей в офтальмологии: сб. тр. науч.-практич. конф. — М., 2005. — С. 51-52.
35. Keelan J.A., Sato T., Mitchell M.D. Regulation of interleukin (IL)-6 and IL-8 production in an amnion-derived cell line by cytokines, growth factors, glucocorticoids, and phorbolesters // Am. J. Reprod. Immunol. — 1997. — Vol. 38, №4. — P. 272-278.
36. Тлеубаев К.А. Культивированные ростковые клетки лимба в лечении ожогов роговицы: автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Алма-Ата, 2009. — 18 с.
37. Fagerholm P., Lagali N.S., Merrett K. et al. A biosynthetic alternative to human donor tissue for inducing corneal regeneration: 24-month follow-up of a phase 1 clinical study // Sci. Transl. Med. — 2010. — Vol. 2. (46). — P. 46-61.
