Albrecht v. GraefesArch. klin. exp. Ophthal. 208, 269-277 (1978)
Graefes Archiv Kir klinische und experimentelle
Ophthalmologie 9 by Springer-Verlag 1978
Die Anwendung des Gewebeklebers Histoacryl | bei perforierenden Hornhautwunden am Kaninchen Histologische und histochemische Untersuchungen Roll Winter und Gerhard Pfilhorn Abteilung Ophthalmologie, Zentrum Operative Medizin II (Leitender Arzt: Prof. Dr. W. B6ke), Christian-Albrechts-UniversitfitKiel, Hegewischstr. 2, D-2300 Kiel, BundesrepublikDeutschland
Use of Adhesive Histoacryl | in Corneal Perforation in the Rabbit Histological and Histochemical Examinations Summary. Rabbit corneas were centrally trephined and the defect filled with Histoacryl | Tissue reactions were examined histologically and histochemically Healing of cornea wounds was delayed for two weeks, after which excessive granulomat6sen Narbenbildung. Die Grundsubstanz der Hornhaut weist decrease in acid mucopolysaccarides during the time of examination of 32 days. Zusammenfassung. Kaninchenhornhfiute wurden zentral trepaniert und der entstandene Defekt mit Histoacryl | aufgeffillt. Die Gewebsreaktionen wurden histologisch und histochemisch untersucht. Ffir ca. 2 Wochen ist die Wundheilung der Hornhaut gebremst, danach kommt es zu einer fiberschiel3enden granulomat6sen Narbenbildung. Die Grundsubstanz der Hornhaut weist wfihrend des Beobachtungszeitraumes yon 32 Tagen einen verminderten Gehalt an sauren Mucopolysacchariden auf. Seit 10 Jahren wurde zunehmend fiber die Anwendung von Gewebeklebern auf Acrylbasis in der Hornhautchirurgie berichtet (Bloomfield u. Mitarb., 1963; Ellis und Levine, 1963; Webster u. Mitarb., 1968; Reim, 1970). In Deutschland hat sich das butyl-2-cyanoacrylat als Gewebekleber durchgesetzt, nachdem sich gezeigt hatte, dab die frtiher verwandten Acrylkleber mit kiirzeren Seitenketten eine h6here Toxizitfit aufweisen (Lehmann u. Mitarb., 1966a). Der Einsatz dieser Klebstoffe ist indiziert bei Hornhautperforationen mit gr613eren Substanzdefekten, die mit einer Naht nicht ausreichend verschlossen werden k6nnen, insbesondere bei Defekten, die eine Keratoplastik ,,a chaud" erfordern wtirden, aber nicht sofort plastisch versorgt werden k6nnen. Dabei werden die Perforationen meist oberfl/ichlich mit dem Klebstoff verschlossen (Freund und Reim, 1969). Bei gr6Beren Wunden kann jedoch der Gewebekleber auch den gesamten Substanzdefekt ausfiillen und so Kontakt zu allen Hornhautschichten bekommen.
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R. Winter und G. Pfilhorn
Histologische Untersuchungen fiber Gewebereaktionen der H o r n h a u t a u f den Klebstoff bei tiefer Applikation und in Abh/ingigkeit von der Einwirkungszeit liegen unseres Wissens n o c h nicht vor. Besondere Berficksichtigung fand bei unseren Untersuchungen das Verhalten der H o r n h a u t g r u n d s u b s t a n z unter dem EinfluB des Gewebeklebers.
Material und Methode Bei 22 Kaninchen wurden beiderseits die Hornh/iute zentral mit einem 1,5 mm Trepan in voller Dicke perforiert. Nach weitgehendem Abtrocknen der Hornhaut und des Trepanationsloches wurde die Wunde jeweils des rechten Auges mit dem Gewebekleber ausgeffillt. Wir verwandten den Klebstoff Histoacryl| ein butyl-2-cyanoacrylat der Firma Braun, Melsungen. Ein Tropfen des Klebstoffes wurde mit einer Kanfile appliziert, was zum VerschluB der Perforation ausreichte. Zur besseren Stabilisierung des Verschlusses wurde etwas Klebstoff fiber den Perforationsrand hinaus appliziert, da andernfalls der Klebstoffpfropf leicht herausgespfilt werden konnte. Das linke Auge diente als Kontrollauge, der ausgestanzte Hornhautdefekt blieb der Spontanheilung fiberlassen. Der klinische Verlaufwurde fotografisch dokumentiert, die histologische Untersuchung erfolgte an formalinfixierten Bioloidschnitten in einem Zeitraum von 30 rain bis zu 32 Tagen postoperativ. Eine H~ilfte jeder Hornhaut wurde zur Darstellung der sauren Glycosaminoglycane ffir histochemische Untersuchungen prfipariert. Nach der von Piilhorn und Thiel (1973) angegebenen Methode ermittelten wir an unfixierten Kryostatschnitten die Stfirke der Metachromasie der Hornhaut dutch F~irbung mit wgssrigem Toluidinblau 0,01%ig im pH-Bereich von 3,8 bis 4,8. Als Vergleich diente die Fgrbung mit Alcianblau. In den Kryostatschnitten war das Histoacryl | direkt naehweisbar, da es bier nicht dutch vorangehende Fixierung herausgespfilt wurde. Spezialf~irbungen (Spitznas,/973) waren deshalb nicht erforderlich.
Klinische Befunde Bei den Kontrollaugen verschliegt ein Fibrinpfropf 30 bis 6 0 m i n nach der Trepanation die Perforation; die V o r d e r k a m m e r stellt sich. Im weiteren Verlauf bildet sich ein weiBlich narbiger Trtibungsring (Abb. 1), bis schlieBlich eine h o m o g e n e weiBe N a r b e entsteht. Wird die Trepanations6ffnung sogleich mit Histoacryl | verschlossen, stellt sich die V o r d e r k a m m e r umgehend. Die H o r n h a u t zeigt zun/ichst keine nennenswerte Reaktion, es entwickelt sich aber ein m~13ig starker, konjunktivaler Reizzustand mit Schleimabsonderung. N a c h 2 bis 3 W o c h e n trfibt sich die H o r n h a u t in der U m g e b u n g des Klebstoffes leicht ein, und nach 32 Tagen besteht eine stark vaskularisierte H o r n h a u t mit einer dichten, gelbweigen Trfibung im Z e n t r u m (Abb. 2).
Histologisehe Befunde A n den Kontrollaugen 1/iBt sich auch histologisch der spontane WundverschluB durch einen granulozytenreichen Fibrinpfropf nachweisen (Abb. 3). Der Ausfall der histochemischen Reaktion entspricht zu allen frtihen Zeitpunkten dem einer normalen H o r n h a u t . Der weitere A b l a u f ist durch eine ungest6rte Wundheilung
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Abb. 1. Kontrollauge, 1 Woche nach der Perforation; es hat sich ein weiglich narbiger Tr/ibungsring gebildet Abb.2. 32 Tage nach VerschluB der Perforation mit Histoacryl| besteht eine stark vaskularisierte Hornhaut mit einer dichten, gelbweiBen Triibung im Zentrum
gekennzeichnet. Bereits nach 7 Tagen zeigt sich eine relativ feste, zellreiche Narbe, in deren Bereich abgeschwfichte Metachromasie und verminderte Ant-~irbbarkeit mit Alcianblau besteht. Nach 32 Tagen hat sich diese Narbe weitgehend gefestigt, sie wird nach vorn durch eine kompensatorisch verdickte Epithelleiste begrenzt (Abb. 4). Zur Vorderkammer hin wird sie bereits von Endothelzellen mit neugebildeter Descemet'scher Membran bedeckt. Die Anf/irbbarkeit der Grundsubstanz mit Toluidin- und Alcianblau nimmt weiterhin zu, entspricht aber noch nicht einer normalen Hornhaut.
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Abb. 3. Kontrollauge, 1 h nach der Perforation, granulozytenreicher Fibrinpfropf im Wundspalt. HEF/irbung, Vergr. 64fach
Die mit Histoacryl | abgedeckten Hornh~iute zeigen bis zu 3 h postoperativ keine zellul/ire Reaktion. Der Defekt ist mit Klebstoff ausgef/Jllt, welcher nicht zwischen die Hornhautlamellen eindringt, wie die Kryostatschnitte zeigen. Das Hornhautstroma ist leicht gequollen (Abb. 5). W/ihrend zu diesem Zeitpunkt die histochemischen Reaktionen noch unver/indert sind, schwficht sich nach 1 Tag die Anf/irbbarkeit der sauren Mukopolysaccharide in der Umgebung der Perforation bereits deutlich ab. Unter dem Klebstoff geht das Epithel zugrunde, die Hornhautstromaquellung nimmt zu. Anzeichen einer fibrin6sen Reaktion, wie bei den Kontrollaugen, finden sich nicht. In den folgenden Tagen ist keinerlei Narbenbildung nachweisbar, vielmehr kommt es in der n/ichsten Umgebung der Perforation zu einem auffallenden Zellschwund, und es entstehen gr6gere azellul/ire Areale (Abb. 6). Nach 7 Tagen beginnt zwar eine Epithelregeneration unter dem Klebstoff, jedoch noch keinerlei Narbenbildung (Abb. 7). Der Perforationsrand bleibt weiterhin auffallend zellarm, daneben bestehen kleinherdige reaktionslose Kollagennekrosen. In diesen Bereichen sind Metachromasie und Alcianblauf/irbung deutlich abgeschwS, cht. Am 14. postoperativen Tag nimmt die Metachromasie der 6demat6sen Hornhaut noch weiter ab, bei niedrigen pH-Stufen wird sie teilweise negativ. Erst jetzt wird im Defektbereich neben Histoacrylresten auch Fibrin sichtbar (Abb. 8), auBerdem eine leichte Vermehrung bindegewebiger Zellen mit wenig Kollagenbildung. Nach 3 Wochen ist die gesamte vordere
Abb. 4. Kontrollauge, 32 Tage nach der Perforation, die Narbe wird nach vom durch eine verdickte Epithelleiste, nach hinten von Endothel und neugebildeter Descemet'scher Membran begrenzt. PAS-Ffirbung, Vergr. 64fach Abb. 5. Histoacryl | abgedeckte Perforation nach 2,5 h, das Histoacryl | (Pfeile) dringt nicht zwischen die Stromalamellen ein. Die Metachromasie ist noch nicht abgeschw/icht (homogene Grauf'~irbung des Stroma). Metachromatische F~irbung mit Toluidinblau bei pH 4,4. Vergr. 64fach
Abb. 6. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 4. Tag, Perforation im Anschnitt. Azellulfire Areale (Sterne), PAS-Ffirbung, Vergr. 82fach
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Hornhauthfilfte stark von Lymphozyten, Plasmazellen und Granulozyten infiltriert, zudem besteht eine deutliche Vaskularisation. In den tieferen Bereichen der Perforation beginnt eine teilweise tiberschieBende Narbenbildung. Diese erreicht um den 32. Tag ein solches AusmaB, dab die gesamte zentrale Hornhaut in ein stark vaskularisiertes Narbengranulom umgewandelt wird (Abb. 9). Neben zahlreichen epitheloiden Zellformen finden sich auch vereinzelt Riesenzellen, jedoch keine Hinweise auf intrazellulfir phagozytiertes Histoacryl | Die Abf/irbbarkeit der Hornhautgrundsubstanz hat noch weiter abgenommen, gr6Btenteils ist sie gfinzlich negativ.
Diskussion
Beim Vergleich der Wundheilung mit und ohne Histoacryl | ffillt auf, dab die Wundheilung der sonst sehr regenerationsf~ihigen Kaninchenhornhaut in unserem Versuchsansatz unter Histoacryl | stark verzSgert abl/iuft. W/ihrend die Kontrollaugen bereits nach 7 Tagen einen relativ festen narbigen VerschluB der Trepanation aufweisen, wird durch den Klebstoffjegliche Narbenbildung ftir etwa 2 Wochen verhindert. Die Hornhaut verhfilt sich reaktionslos, und mit dem Schwund der zellulfiren Elemente tritt auch eine Verminderung der sauren Mucopolysaccharide im Stroma auf. Dieser Zellschwund k6nnte auf eine gewebstoxische Wirkung des Acrylatklebers zurtickzuffihren sein. Auf eine /ihnliche Histotoxizit/it haben schon Kutschera (1970) und Aronson u. Mitarb. (1970) hingewiesen. Sie sahen bei ausgiebigem Kontakt des Klebstoffes mit dem Stroma eine vermehrte Stromaquellung, Nekrosen und eine stfirkere entztindliche Reaktion an den Wundr/indern. Diese entziindliche Reaktion tritt bei unseren Versuchen erst nach 2 Wochen auf, vorher sahen wir lediglich eine fast reaktionslose Nekrose im Stroma. Die Ansicht der Gewebetoxizit/it wird durch die Tatsache gestfitzt, dab Lehmann u. Mitarb. (1966b) eine toxische Wirkung der Acrylate auf Bakterien nachweisen konnten, weshalb der Kleber ja auch nicht unbedingt sterilisiert werden mug. Nach etwa 2 Wochen beginnt auch bei den mit Klebstoff versorgten Hornhautperforationen die Heilung mit einer Proliferation des Epithels, das vom Rande her unter den Klebstoff vorw/ichst und das z.T. drucknekrotische Epithel ersetzt. Die reaktionslose Phase der Wundheilung wird jetzt ersetzt durch eine tiberschieBende Reaktion mit regelrechten Narbengranulomen, die sich im Verlauf weiterer 2 Wochen ausbilden. Zu diesem Zeitpunkt sahen auch Kutschera (1970), Aronson u. Mitarb. (1970) sowie Reim und Vogt (1969) eine vermehrte
Abb. 7. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 7. Tag, Epithelregenerationvom Rand her (Pfeile). HE-Ffirbung, Vergr. 64fach Abb. 8. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 14. Tag. Fibrin (Stern) im Wundspalt, Descemetbruchstfick(Pfeil). PAS-Fgrbung, Vergr. 40fach Abb. 9. Histoacryl| abgedecktePerforation am 32. Tag (Perforation links im Bild) fiberschieBende Narbenbildung, Descemet' Membran (Pfeil). HE-F/irbung, Vergr. 40fach
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R. Winterund G. Piilhorn
Narbenbildung mit Vaskularisation der Hornhaut. Ob der Reiz zu dieser tiberschiel3enden Reaktion vom Klebstoff selbst, der noch im Wundspalt nachweisbar ist, ausgeht, oder durch die Stromanekrosen ausgel6st wird, 1/iBt sich nicht entscheiden. Jedenfalls sahen wir keine eindeutige Fremdk6rperreaktion wie Reim und Vogt (1969) sie beschrieben hatten. Die von uns stets beobachtete weiBlichgelbe, stark vaskularisierte Narbe wird von den anderen Autoren nur in Ausnahmet'fillen beschrieben (Refojo u. Mitarb., 1968; Reim und Vogt, 1969; Kutschera, 1970). Verglichen mit unseren Ergebnissen sahen die erwfihnten Autoren eher einen giinstigen Heilverlauf der mit Acrylatklebern abgedeckten Hornhautwunden, was offensichtlich durch eine etwas andere Versuchsanordnung bedingt ist. Refojo u. Mitarb. (1968) wfihlten zwar ebenfalls eine kreisrunde, zentrale 1,5 mm messende Hornhautperforation, der Klebstoff wurde dann aber mit einem speziellen Applikator nur oberfl~chlich aufgetragen und der Kontakt von Stroma und Klebstoff wurde bewul3t vermieden. Reim und Vogt bevorzugten schnittfihnliche Wunden, die auch nur oberflfichlich mit Histoacryl | abgedeckt wurden. Wir dagegen ftillten den ganzen Trepanationsdefekt bis zu den tiefen Hornhautschichten mit Klebstoff aus (s. Abb. 5). Daraus ergeben sich folgende Unterschiede zu den genannten Autoren: 1. Der Klebstoff bekommt innigen Kontakt zum Hornhautstroma und z.T. zum Endothel, 2. die applizierte Klebstoffmenge ist wesentlich gr6Ber als bei anderen Versuchsanordnungen. Nach Beobachtungen von Webster u. Mitarb. (1968) sowie Refojo u. Mitarb. (1968) geht die Wundheilung nach oberfl/ichlicher Abdeckung von den tieferen Anteilen der Perforation aus. Die tiefen Wundrfinder bekommen unter dem Schutz des ,,Klebstoffdeckels" direkten Kontakt, oder ein Fibrinpfropf setzt sich in die hinteren Anteile der Perforation (Freund und Reim, 1969). Der Klebstoff hat dann lediglich die vortibergehende Funktion, die Perforation nach auBen abzuschliegen, den Abflul3 des Kammerwassers zu verhindern und die Wundheilung unter dem ,,Deckel" zu erm6glichen. Nach 3 bis 4 Tagen kann der Klebstoff dann entfernt werden, eine ausreichende Narbe hat sich in der Tiefe der Wunde gebildet. Dies entspr/iche ungeffihr dem Ablauf bei unseren Kontrollaugen. Bei der tiefen Klebstoffapplikation in unseren Versuchen wird der Kontakt der Wundrfinder und die Anlagerung eines Fibrinpfropfes zunfichst verhindert. Aul3erdem verz6gert sich die Reepithelisierung des Defektes. Allein diese Faktoren k6nnen schon eine schlechte Wundheilung erklfiren. Die gr6gere Menge Klebstoff, die zum vollstfindigenAuffiillen der Trepanation in unserem Versuch erforderlich war, kann auch eine erh6hte Gewebstoxizitfit zur Folge haben. Eine Abh/ingigkeit der Narbenbildung, der Vaskularisation und der entztindlichen Reaktionen der Hornhaut von der Menge des verwandten Klebstoffes wurde auch von Reim (1969), Spitznas (1973), Refojo u. Mitarb. (1968) sowie Ellis u. Mitarb. (1963) beschrieben. Geringe Klebstoffmengen k6nnen demgegentiber offenbar resorbiert werden (Heiss u. Mitarb., 1964), ohne die Narbenbildung nachteilig zu beeinflussen. Prinzipiell scheint uns die Abdeckung der Hornhautwunden mit Histoacryl| m6glich, es sollte jedoch nur eine geringe Menge des Klebstoffes oberflfichlich appliziert werden, so dab in tieferen Hornhautschichten eine ungest6rte Narbenbildung erfolgen kann. Der Klebstoff sollte m6glichst nur solange auf der Hornhaut verbleiben, bis bessere plastische MaBnahmen durchgeftihrt werden k6nnen. Ftir
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tief ausgestanzte Hornhautdefekte, wie z.B. nach perforiertem Hornhautulcus, ist der Kleber nur zur baldigen Wiederherstellung der aufgehobenen Vorderkammer sinnvoll zu verwenden. Dabei sollte nut die akute Notsituation fiberbrfickt werden, ein Belassen des Klebers in der Perforation, um eine dauerhafte Heilung zu erreichen, ist nicht ratsam. Die lange Verweildauer der Substanz fiihrt, wie unsere Versuche und die B eobachtung von Ferry u. Mitarb. (19 71) gezeigt haben, stets zur Ausbildung grol3er Narbengranulome mit starker Vaskularisation der Hornhaut. Dadurch verschlechtert sich die Gesamtsituation sowohl in funktioneller Hinsicht als auch in Hinsicht auf weitere operative Mal3nahmen. Daneben tritt nach unseren histochemischen Befunden eine zunehmende Schfidigung der Hornhautgrundsubstanz au~ die die Erfolgsaussichten einer sp~teren Keratoplastik erheblich beeintr/ichtigen kann (Pfilhorn, unver6ffentlichte Befunde).
Literatur Aronson, S.B., McMaster, P.R.B., Moore, T.E., Coon, M.A.: Toxicity of the Cyanoacrylates. Arch. Ophthal (Chic.) 84, 342-349 (1970) Bloomfield, S., Barnett, A.H., Kanter, P.: The use of Eastman-910 Monomer as an adhesive in ocular surgery. Amer. J. Ophthal. 55, 946-952 (1963) Ellis, R.A., Levine, A.M. : Experimental sutureless ocular surgery. Amer. J. Ophthal. 55, 733-741 (1963) Ferry, A.P., Barnert, A.H.: Granulomatous Keratitis resulting from Use of Cyanoacrylate adhesive for closure of perforated corneal ulcer. Amer. J. Ophthal. 72, 538-541 (1971) Freund, J., Reim, M.: Histologische Befunde bei geklebten Hornhautwunden im Tierexperiment. Ber. Dtsch. ophthal. Ges. 70, 320 324 (1970) Heiss, W.H., Guthy, E., Becker, H.M. : Experimentelle Untersuchungen zum Ersatz der chirurgischen Naht durch Klebstoff. Langenbecks Arch. klin. Chit. 308, 793-798 (1964) Kutschera, E. : Gewebekleber in der Chirurgie des vorderen Augenabschnittes. Klin. Mbl. Augenheilk. 156, 248-251 (1970) Lehmann, A.W., Hayes, G.J., Leonhard, F.: Toxicity of alkyl-2-cyanoacrylates. Arch. Surg. 93, 441-446 (1966a) Lehmann, A.W., West, R.L., Leonhard, G.: Toxicity of alkyl-2-cyanoacrylates. II. Bacterial growth. Arch. Surg. 93, 447-450 (1966b) PiJlhorn, G., Thiel, H.J.: Die St/irke der Metachromotrophie der menschlichen Hornhaut und der Schweinecornea. Albrecht v. Graefes Arch. klin. exp. Ophthal. 188, 285-295 (1973) Refojo, M.F., Dohlmann, C.H., Ahmad, B., Caroll, J.M., Allen, J.C.: Evaluation of Adhesives for Corneal Surgery. Arch. Ophthal. (Chic.) 80, 645-656 (1968) Reim, M.: Behandlung von Hornhautperforationen mit Gewebekleber. Klin. Mbl. Augenheilk. 156, 56~568 (1970) Reim, M., Vogt, M.: Das Kleben yon Hornhautwunden im Kaninchenversuch. Albrecht v. Graefes Arch. klin. exp. Ophthal. 179, 53-64 (1969) Spitznas, M., Lossagk, H., Vogel, M., Meyer-Schwickerath, G.: Retinal Surgery Using Cyanoacrylates as a Routine Procedure. Albrecht v. Graefes Arch. klin. exp. Ophthal. 187,89 101 (1973) Webster, R.G., Slansky, H.H., Refojo, M.F., Boruchoff, S•., Dohlman, C.H.: The use of Adhesive for the Closure of Corneal Perforations. Arch. Ophthal. (Chic.) 80, 705-709 (1968)
Received June 26, 1978
Graefes Archiv Kir klinische und experimentelle
Ophthalmologie 9 by Springer-Verlag 1978
Die Anwendung des Gewebeklebers Histoacryl | bei perforierenden Hornhautwunden am Kaninchen Histologische und histochemische Untersuchungen Roll Winter und Gerhard Pfilhorn Abteilung Ophthalmologie, Zentrum Operative Medizin II (Leitender Arzt: Prof. Dr. W. B6ke), Christian-Albrechts-UniversitfitKiel, Hegewischstr. 2, D-2300 Kiel, BundesrepublikDeutschland
Use of Adhesive Histoacryl | in Corneal Perforation in the Rabbit Histological and Histochemical Examinations Summary. Rabbit corneas were centrally trephined and the defect filled with Histoacryl | Tissue reactions were examined histologically and histochemically Healing of cornea wounds was delayed for two weeks, after which excessive granulomat6sen Narbenbildung. Die Grundsubstanz der Hornhaut weist decrease in acid mucopolysaccarides during the time of examination of 32 days. Zusammenfassung. Kaninchenhornhfiute wurden zentral trepaniert und der entstandene Defekt mit Histoacryl | aufgeffillt. Die Gewebsreaktionen wurden histologisch und histochemisch untersucht. Ffir ca. 2 Wochen ist die Wundheilung der Hornhaut gebremst, danach kommt es zu einer fiberschiel3enden granulomat6sen Narbenbildung. Die Grundsubstanz der Hornhaut weist wfihrend des Beobachtungszeitraumes yon 32 Tagen einen verminderten Gehalt an sauren Mucopolysacchariden auf. Seit 10 Jahren wurde zunehmend fiber die Anwendung von Gewebeklebern auf Acrylbasis in der Hornhautchirurgie berichtet (Bloomfield u. Mitarb., 1963; Ellis und Levine, 1963; Webster u. Mitarb., 1968; Reim, 1970). In Deutschland hat sich das butyl-2-cyanoacrylat als Gewebekleber durchgesetzt, nachdem sich gezeigt hatte, dab die frtiher verwandten Acrylkleber mit kiirzeren Seitenketten eine h6here Toxizitfit aufweisen (Lehmann u. Mitarb., 1966a). Der Einsatz dieser Klebstoffe ist indiziert bei Hornhautperforationen mit gr613eren Substanzdefekten, die mit einer Naht nicht ausreichend verschlossen werden k6nnen, insbesondere bei Defekten, die eine Keratoplastik ,,a chaud" erfordern wtirden, aber nicht sofort plastisch versorgt werden k6nnen. Dabei werden die Perforationen meist oberfl/ichlich mit dem Klebstoff verschlossen (Freund und Reim, 1969). Bei gr6Beren Wunden kann jedoch der Gewebekleber auch den gesamten Substanzdefekt ausfiillen und so Kontakt zu allen Hornhautschichten bekommen.
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R. Winter und G. Pfilhorn
Histologische Untersuchungen fiber Gewebereaktionen der H o r n h a u t a u f den Klebstoff bei tiefer Applikation und in Abh/ingigkeit von der Einwirkungszeit liegen unseres Wissens n o c h nicht vor. Besondere Berficksichtigung fand bei unseren Untersuchungen das Verhalten der H o r n h a u t g r u n d s u b s t a n z unter dem EinfluB des Gewebeklebers.
Material und Methode Bei 22 Kaninchen wurden beiderseits die Hornh/iute zentral mit einem 1,5 mm Trepan in voller Dicke perforiert. Nach weitgehendem Abtrocknen der Hornhaut und des Trepanationsloches wurde die Wunde jeweils des rechten Auges mit dem Gewebekleber ausgeffillt. Wir verwandten den Klebstoff Histoacryl| ein butyl-2-cyanoacrylat der Firma Braun, Melsungen. Ein Tropfen des Klebstoffes wurde mit einer Kanfile appliziert, was zum VerschluB der Perforation ausreichte. Zur besseren Stabilisierung des Verschlusses wurde etwas Klebstoff fiber den Perforationsrand hinaus appliziert, da andernfalls der Klebstoffpfropf leicht herausgespfilt werden konnte. Das linke Auge diente als Kontrollauge, der ausgestanzte Hornhautdefekt blieb der Spontanheilung fiberlassen. Der klinische Verlaufwurde fotografisch dokumentiert, die histologische Untersuchung erfolgte an formalinfixierten Bioloidschnitten in einem Zeitraum von 30 rain bis zu 32 Tagen postoperativ. Eine H~ilfte jeder Hornhaut wurde zur Darstellung der sauren Glycosaminoglycane ffir histochemische Untersuchungen prfipariert. Nach der von Piilhorn und Thiel (1973) angegebenen Methode ermittelten wir an unfixierten Kryostatschnitten die Stfirke der Metachromasie der Hornhaut dutch F~irbung mit wgssrigem Toluidinblau 0,01%ig im pH-Bereich von 3,8 bis 4,8. Als Vergleich diente die Fgrbung mit Alcianblau. In den Kryostatschnitten war das Histoacryl | direkt naehweisbar, da es bier nicht dutch vorangehende Fixierung herausgespfilt wurde. Spezialf~irbungen (Spitznas,/973) waren deshalb nicht erforderlich.
Klinische Befunde Bei den Kontrollaugen verschliegt ein Fibrinpfropf 30 bis 6 0 m i n nach der Trepanation die Perforation; die V o r d e r k a m m e r stellt sich. Im weiteren Verlauf bildet sich ein weiBlich narbiger Trtibungsring (Abb. 1), bis schlieBlich eine h o m o g e n e weiBe N a r b e entsteht. Wird die Trepanations6ffnung sogleich mit Histoacryl | verschlossen, stellt sich die V o r d e r k a m m e r umgehend. Die H o r n h a u t zeigt zun/ichst keine nennenswerte Reaktion, es entwickelt sich aber ein m~13ig starker, konjunktivaler Reizzustand mit Schleimabsonderung. N a c h 2 bis 3 W o c h e n trfibt sich die H o r n h a u t in der U m g e b u n g des Klebstoffes leicht ein, und nach 32 Tagen besteht eine stark vaskularisierte H o r n h a u t mit einer dichten, gelbweigen Trfibung im Z e n t r u m (Abb. 2).
Histologisehe Befunde A n den Kontrollaugen 1/iBt sich auch histologisch der spontane WundverschluB durch einen granulozytenreichen Fibrinpfropf nachweisen (Abb. 3). Der Ausfall der histochemischen Reaktion entspricht zu allen frtihen Zeitpunkten dem einer normalen H o r n h a u t . Der weitere A b l a u f ist durch eine ungest6rte Wundheilung
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Abb. 1. Kontrollauge, 1 Woche nach der Perforation; es hat sich ein weiglich narbiger Tr/ibungsring gebildet Abb.2. 32 Tage nach VerschluB der Perforation mit Histoacryl| besteht eine stark vaskularisierte Hornhaut mit einer dichten, gelbweiBen Triibung im Zentrum
gekennzeichnet. Bereits nach 7 Tagen zeigt sich eine relativ feste, zellreiche Narbe, in deren Bereich abgeschwfichte Metachromasie und verminderte Ant-~irbbarkeit mit Alcianblau besteht. Nach 32 Tagen hat sich diese Narbe weitgehend gefestigt, sie wird nach vorn durch eine kompensatorisch verdickte Epithelleiste begrenzt (Abb. 4). Zur Vorderkammer hin wird sie bereits von Endothelzellen mit neugebildeter Descemet'scher Membran bedeckt. Die Anf/irbbarkeit der Grundsubstanz mit Toluidin- und Alcianblau nimmt weiterhin zu, entspricht aber noch nicht einer normalen Hornhaut.
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Abb. 3. Kontrollauge, 1 h nach der Perforation, granulozytenreicher Fibrinpfropf im Wundspalt. HEF/irbung, Vergr. 64fach
Die mit Histoacryl | abgedeckten Hornh~iute zeigen bis zu 3 h postoperativ keine zellul/ire Reaktion. Der Defekt ist mit Klebstoff ausgef/Jllt, welcher nicht zwischen die Hornhautlamellen eindringt, wie die Kryostatschnitte zeigen. Das Hornhautstroma ist leicht gequollen (Abb. 5). W/ihrend zu diesem Zeitpunkt die histochemischen Reaktionen noch unver/indert sind, schwficht sich nach 1 Tag die Anf/irbbarkeit der sauren Mukopolysaccharide in der Umgebung der Perforation bereits deutlich ab. Unter dem Klebstoff geht das Epithel zugrunde, die Hornhautstromaquellung nimmt zu. Anzeichen einer fibrin6sen Reaktion, wie bei den Kontrollaugen, finden sich nicht. In den folgenden Tagen ist keinerlei Narbenbildung nachweisbar, vielmehr kommt es in der n/ichsten Umgebung der Perforation zu einem auffallenden Zellschwund, und es entstehen gr6gere azellul/ire Areale (Abb. 6). Nach 7 Tagen beginnt zwar eine Epithelregeneration unter dem Klebstoff, jedoch noch keinerlei Narbenbildung (Abb. 7). Der Perforationsrand bleibt weiterhin auffallend zellarm, daneben bestehen kleinherdige reaktionslose Kollagennekrosen. In diesen Bereichen sind Metachromasie und Alcianblauf/irbung deutlich abgeschwS, cht. Am 14. postoperativen Tag nimmt die Metachromasie der 6demat6sen Hornhaut noch weiter ab, bei niedrigen pH-Stufen wird sie teilweise negativ. Erst jetzt wird im Defektbereich neben Histoacrylresten auch Fibrin sichtbar (Abb. 8), auBerdem eine leichte Vermehrung bindegewebiger Zellen mit wenig Kollagenbildung. Nach 3 Wochen ist die gesamte vordere
Abb. 4. Kontrollauge, 32 Tage nach der Perforation, die Narbe wird nach vom durch eine verdickte Epithelleiste, nach hinten von Endothel und neugebildeter Descemet'scher Membran begrenzt. PAS-Ffirbung, Vergr. 64fach Abb. 5. Histoacryl | abgedeckte Perforation nach 2,5 h, das Histoacryl | (Pfeile) dringt nicht zwischen die Stromalamellen ein. Die Metachromasie ist noch nicht abgeschw/icht (homogene Grauf'~irbung des Stroma). Metachromatische F~irbung mit Toluidinblau bei pH 4,4. Vergr. 64fach
Abb. 6. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 4. Tag, Perforation im Anschnitt. Azellulfire Areale (Sterne), PAS-Ffirbung, Vergr. 82fach
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Hornhauthfilfte stark von Lymphozyten, Plasmazellen und Granulozyten infiltriert, zudem besteht eine deutliche Vaskularisation. In den tieferen Bereichen der Perforation beginnt eine teilweise tiberschieBende Narbenbildung. Diese erreicht um den 32. Tag ein solches AusmaB, dab die gesamte zentrale Hornhaut in ein stark vaskularisiertes Narbengranulom umgewandelt wird (Abb. 9). Neben zahlreichen epitheloiden Zellformen finden sich auch vereinzelt Riesenzellen, jedoch keine Hinweise auf intrazellulfir phagozytiertes Histoacryl | Die Abf/irbbarkeit der Hornhautgrundsubstanz hat noch weiter abgenommen, gr6Btenteils ist sie gfinzlich negativ.
Diskussion
Beim Vergleich der Wundheilung mit und ohne Histoacryl | ffillt auf, dab die Wundheilung der sonst sehr regenerationsf~ihigen Kaninchenhornhaut in unserem Versuchsansatz unter Histoacryl | stark verzSgert abl/iuft. W/ihrend die Kontrollaugen bereits nach 7 Tagen einen relativ festen narbigen VerschluB der Trepanation aufweisen, wird durch den Klebstoffjegliche Narbenbildung ftir etwa 2 Wochen verhindert. Die Hornhaut verhfilt sich reaktionslos, und mit dem Schwund der zellulfiren Elemente tritt auch eine Verminderung der sauren Mucopolysaccharide im Stroma auf. Dieser Zellschwund k6nnte auf eine gewebstoxische Wirkung des Acrylatklebers zurtickzuffihren sein. Auf eine /ihnliche Histotoxizit/it haben schon Kutschera (1970) und Aronson u. Mitarb. (1970) hingewiesen. Sie sahen bei ausgiebigem Kontakt des Klebstoffes mit dem Stroma eine vermehrte Stromaquellung, Nekrosen und eine stfirkere entztindliche Reaktion an den Wundr/indern. Diese entziindliche Reaktion tritt bei unseren Versuchen erst nach 2 Wochen auf, vorher sahen wir lediglich eine fast reaktionslose Nekrose im Stroma. Die Ansicht der Gewebetoxizit/it wird durch die Tatsache gestfitzt, dab Lehmann u. Mitarb. (1966b) eine toxische Wirkung der Acrylate auf Bakterien nachweisen konnten, weshalb der Kleber ja auch nicht unbedingt sterilisiert werden mug. Nach etwa 2 Wochen beginnt auch bei den mit Klebstoff versorgten Hornhautperforationen die Heilung mit einer Proliferation des Epithels, das vom Rande her unter den Klebstoff vorw/ichst und das z.T. drucknekrotische Epithel ersetzt. Die reaktionslose Phase der Wundheilung wird jetzt ersetzt durch eine tiberschieBende Reaktion mit regelrechten Narbengranulomen, die sich im Verlauf weiterer 2 Wochen ausbilden. Zu diesem Zeitpunkt sahen auch Kutschera (1970), Aronson u. Mitarb. (1970) sowie Reim und Vogt (1969) eine vermehrte
Abb. 7. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 7. Tag, Epithelregenerationvom Rand her (Pfeile). HE-Ffirbung, Vergr. 64fach Abb. 8. Histoacryl| abgedeckte Perforation am 14. Tag. Fibrin (Stern) im Wundspalt, Descemetbruchstfick(Pfeil). PAS-Fgrbung, Vergr. 40fach Abb. 9. Histoacryl| abgedecktePerforation am 32. Tag (Perforation links im Bild) fiberschieBende Narbenbildung, Descemet' Membran (Pfeil). HE-F/irbung, Vergr. 40fach
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R. Winterund G. Piilhorn
Narbenbildung mit Vaskularisation der Hornhaut. Ob der Reiz zu dieser tiberschiel3enden Reaktion vom Klebstoff selbst, der noch im Wundspalt nachweisbar ist, ausgeht, oder durch die Stromanekrosen ausgel6st wird, 1/iBt sich nicht entscheiden. Jedenfalls sahen wir keine eindeutige Fremdk6rperreaktion wie Reim und Vogt (1969) sie beschrieben hatten. Die von uns stets beobachtete weiBlichgelbe, stark vaskularisierte Narbe wird von den anderen Autoren nur in Ausnahmet'fillen beschrieben (Refojo u. Mitarb., 1968; Reim und Vogt, 1969; Kutschera, 1970). Verglichen mit unseren Ergebnissen sahen die erwfihnten Autoren eher einen giinstigen Heilverlauf der mit Acrylatklebern abgedeckten Hornhautwunden, was offensichtlich durch eine etwas andere Versuchsanordnung bedingt ist. Refojo u. Mitarb. (1968) wfihlten zwar ebenfalls eine kreisrunde, zentrale 1,5 mm messende Hornhautperforation, der Klebstoff wurde dann aber mit einem speziellen Applikator nur oberfl~chlich aufgetragen und der Kontakt von Stroma und Klebstoff wurde bewul3t vermieden. Reim und Vogt bevorzugten schnittfihnliche Wunden, die auch nur oberflfichlich mit Histoacryl | abgedeckt wurden. Wir dagegen ftillten den ganzen Trepanationsdefekt bis zu den tiefen Hornhautschichten mit Klebstoff aus (s. Abb. 5). Daraus ergeben sich folgende Unterschiede zu den genannten Autoren: 1. Der Klebstoff bekommt innigen Kontakt zum Hornhautstroma und z.T. zum Endothel, 2. die applizierte Klebstoffmenge ist wesentlich gr6Ber als bei anderen Versuchsanordnungen. Nach Beobachtungen von Webster u. Mitarb. (1968) sowie Refojo u. Mitarb. (1968) geht die Wundheilung nach oberfl/ichlicher Abdeckung von den tieferen Anteilen der Perforation aus. Die tiefen Wundrfinder bekommen unter dem Schutz des ,,Klebstoffdeckels" direkten Kontakt, oder ein Fibrinpfropf setzt sich in die hinteren Anteile der Perforation (Freund und Reim, 1969). Der Klebstoff hat dann lediglich die vortibergehende Funktion, die Perforation nach auBen abzuschliegen, den Abflul3 des Kammerwassers zu verhindern und die Wundheilung unter dem ,,Deckel" zu erm6glichen. Nach 3 bis 4 Tagen kann der Klebstoff dann entfernt werden, eine ausreichende Narbe hat sich in der Tiefe der Wunde gebildet. Dies entspr/iche ungeffihr dem Ablauf bei unseren Kontrollaugen. Bei der tiefen Klebstoffapplikation in unseren Versuchen wird der Kontakt der Wundrfinder und die Anlagerung eines Fibrinpfropfes zunfichst verhindert. Aul3erdem verz6gert sich die Reepithelisierung des Defektes. Allein diese Faktoren k6nnen schon eine schlechte Wundheilung erklfiren. Die gr6gere Menge Klebstoff, die zum vollstfindigenAuffiillen der Trepanation in unserem Versuch erforderlich war, kann auch eine erh6hte Gewebstoxizitfit zur Folge haben. Eine Abh/ingigkeit der Narbenbildung, der Vaskularisation und der entztindlichen Reaktionen der Hornhaut von der Menge des verwandten Klebstoffes wurde auch von Reim (1969), Spitznas (1973), Refojo u. Mitarb. (1968) sowie Ellis u. Mitarb. (1963) beschrieben. Geringe Klebstoffmengen k6nnen demgegentiber offenbar resorbiert werden (Heiss u. Mitarb., 1964), ohne die Narbenbildung nachteilig zu beeinflussen. Prinzipiell scheint uns die Abdeckung der Hornhautwunden mit Histoacryl| m6glich, es sollte jedoch nur eine geringe Menge des Klebstoffes oberflfichlich appliziert werden, so dab in tieferen Hornhautschichten eine ungest6rte Narbenbildung erfolgen kann. Der Klebstoff sollte m6glichst nur solange auf der Hornhaut verbleiben, bis bessere plastische MaBnahmen durchgeftihrt werden k6nnen. Ftir
Gewebekleber Histoacryl |
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tief ausgestanzte Hornhautdefekte, wie z.B. nach perforiertem Hornhautulcus, ist der Kleber nur zur baldigen Wiederherstellung der aufgehobenen Vorderkammer sinnvoll zu verwenden. Dabei sollte nut die akute Notsituation fiberbrfickt werden, ein Belassen des Klebers in der Perforation, um eine dauerhafte Heilung zu erreichen, ist nicht ratsam. Die lange Verweildauer der Substanz fiihrt, wie unsere Versuche und die B eobachtung von Ferry u. Mitarb. (19 71) gezeigt haben, stets zur Ausbildung grol3er Narbengranulome mit starker Vaskularisation der Hornhaut. Dadurch verschlechtert sich die Gesamtsituation sowohl in funktioneller Hinsicht als auch in Hinsicht auf weitere operative Mal3nahmen. Daneben tritt nach unseren histochemischen Befunden eine zunehmende Schfidigung der Hornhautgrundsubstanz au~ die die Erfolgsaussichten einer sp~teren Keratoplastik erheblich beeintr/ichtigen kann (Pfilhorn, unver6ffentlichte Befunde).
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Received June 26, 1978
