Youtube
Folgen Sie uns auf  

100 Jahre Hornhaut-Transplantation

Lesezeit: 9 Min.

Hornhaut-Transplantation: Die Kornea-Bank an der Augenklinik der Universität Erlangen +++ Hornhautspenden retten Augenlicht...

Hornhaut


12.03.2008 - Transplantationen erstrecken sich nicht nur auf Herz und Nieren. Vor ungefähr 100 Jahren, am 7. Dezember 1905, führte Dr. Eduard Konrad Zirm die erste erfolgreiche penetrierende Hornhauttransplantation durch, die zugleich auch die erste gelungene vollständige Transplantation in der Medizin darstellte.

Bei verkrümmter oder eingetrübter Hornhaut (lat. Kornea) bedingt durch Infektion mit Viren, Bakterien, Pilzen, Amöben, durch Verletzungen, Dystrophien oder Degeneration wird versucht soweit möglich mit konservativen Mitteln, wie Augentropfen, einer Brille oder Kontaktlinsen zu helfen. Ist die Hornhaut jedoch sehr stark beschädigt, hilft häufig nur noch eine Operation.

Die korneale Erblindung rangiert weltweit auf Platz 2 nach dem Grauen Star. Reversible Blindheit nennen die Mediziner die Trübung der Hornhaut, denn sie ist heilbar. Das rettende Verfahren ist eine Hornhaut-Transplantation. Die alte Hornhaut wird ausgetauscht gegen eine neue. Und die stammt von einem anderen Menschen, einem Spender.

Die Hornhauttransplantation war die allererste erfolgreiche Transplantation beim Menschen überhaupt. Sie wird heute weltweit häufiger durchgeführt als alle übrigen Organtransplantationen zusammen, an der Universitäts-Augenklinik Erlangen 250 bis 350 mal pro Jahr. Tausenden von Menschen konnte damit allein in Erlangen das Augenlicht durch eine Operation zurückgegeben werden.

1905, also vor beinahe 100 Jahren, wurde die erste Hornhautverpflanzung am Menschen durchgeführt. Bis 1988 hatte sich an dem Prinzip dieser Operation nicht allzuviel verändert. Nach wie vor ist vielerorts ein metallisches Rundmesser das Instrument, mit dem die so genannte Trepanation der gerade mal 0,5 mm dicken Hornhaut durchgeführt wird. Die trübe oder verformte Hornhaut des Patienten wird damit ebenso herausgeschnitten wie ein entsprechendes Spenderscheibchen aus dem Auge eines Verstorbenen.

Das Prinzip der Transplantation ist einfach, doch der Teufel steckt im Detail, so der Leiter der Erlanger Hornhautbank, Prof. Berthold Seitz. Sind die verwendeten Messer auch sehr scharf geschliffen, kann es doch zu Verformungen am Transplantat und im Auge des Patienten kommen. Die Spenderhornhaut paßt also nicht exakt zum Auge des Patienten. Die neue Hornhaut muß sich "verkrümmt" an ihrem Platz zurechtfinden. Der Erfolg einer Hornhauttransplantation - der optimal mögliche Sehkraftanstieg - kann so deutlich geringer ausfallen.

Prof. Gottfried Naumann hat dieses Problem speziell erforscht und 1986 mit einer Gruppe von Forschern ein Verfahren entwickelt, das eine Lösung bietet für dieses wesentliche Problem bei Hornhauttransplantationen. Seit 1989 wird das Verfahren in Erlangen an Patienten erfolgreich angewendet. Geschnitten wird hier ohne jeden direkten Hornhaut-Kontakt, mit einem punktförmigen Excimerlaserstrahl entlang einer Metallmaske. Spender-Hornhaut und Empfänger-Auge werden so optimal einander angepasst.

Ein spezielles "Schlüssel-Schloß-Prinzip" beim Zuschnitt von Transplantat und Empfängerauge sorgt zudem für eine exakte Ausrichtung: 8 Zähnchen nach außen bei der Spenderhornhaut korrespondieren mit 8 Kerben beim Patienten. Eine Besonderheit, die als Erlanger "Orientierungszähnchen" bezeichnet wird. Das Verfahren ist weltweit einzigartig.

Bei über 1.450 Patienten (Stand 10/2003) wurde diese Methode der "Nichtmechanischen Trepanation mit dem Excimerlaser" für die Kornea-Transplantation bereits mit Erfolg angewendet. Studien belegen die Sicherheit, Wirksamkeit und Überlegenheit dieser Methode.

Das ursprüngliche Verfahren wurde unter maßgeblicher Mitarbeit von Herrn Dipl.-Ing. Privatdozent Dr. Achim Langenbucher dabei immer mehr verfeinert. Der Excimer-Laser ist dennoch etwas sperrig, wartungsintensiv und mit rund 400.000 Euro auch teuer - dafür aber hochpräzise. Derzeit wird an der Universitäts-Augenklinik daran gearbeitet, kleinere, kostengünstigere und einfacher zu handhabende Lasergeräte so zu modifizieren, dass sie für Augenoperationen, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern, genutzt werden können. Gelingt dies, könnte das Verfahren schnell weltweite Verbreitung finden.

Neue Transplantationstechniken und die Entwicklung besserer Medikamente helfen keinem Patienten, wenn die Spenderhornhaut fehlt! In den vergangenen Jahren haben sich die Wartelisten für Hornhauttransplantationen nicht verkürzt, sondern mancherorts sogar verlängert. Nach wie vor können in Deutschland statt der jährlich erforderlich 7.000 bis 8.000 Keratoplastiken nur 4.700 durchgeführt werden. Nicht einmal für diese ungenügende Zahl von Operationen reichen die in Deutschland gewonnenen Spenderhornäute. Ein beträchtlicher Teil muß nach wie vor eingeführt werden, vor allem aus den Niederlanden und den USA. Eine internationale Schlüsselrolle bei Organtransplantationen spielt die BIS Foundation in Leiden.

Hornhautspender


Unverzichtbare Grundlage aller Fortschritte auf dem Gebiet der Hornhauttransplantation ist deshalb der Ausbau des Hornhautbanken-Systems in Deutschland bis zu einem Grad, der die volle Bedarfsdeckung sichert. Ein wesentliches Hindernis für den weiteren Aufbau und die zügige Versorgung der Patienten bleibt nach wie vor, dass für die Hornhaut und Hornhaut-Limbustransplantation keine gesicherte Finanzierung besteht. Es ist auch nicht abzusehen, wann die Spitzenverbände der Krankenkassen die Hornhauttransplantation den übrigen Organtransplantationen gleichstellen, bei denen die Finanzierung seit langem etabliert ist. Bisher sind die Hornhautbanken fast ausschließlich rudimentär drittmittelfinanziert.

Bereits Ende der 80er Jahre haben Augenkliniken weltweit so genannte Hornhautbanken eingerichtet. Die bekanntesten zentralen Stellen sind dafür in Europa die European Eye Bank Association und in Amerika die Eye Bank Association auf America. In den dort verzeichneten Hornhautbanken sind verfügbare Spenderhornhäute und deren Verbleib dokumentiert. Sie dienen aber auch dem wissenschaftlichen Austausch. Als der Bedarf stieg, wurde 1994 auch in Erlangen eine Hornhautbank eingerichtet. Mittlerweile gibt es in Deutschland 14 Kornea-Banken.

Was ist die Hornhaut?

Die Hornhaut (lat. Kornea) ist sozusagen die Windschutzscheibe des Auges, die äußere Schutzschicht. Trübt sich die Hornhaut durch Infektion von Viren, Bakterien, Pilzen, Amöben, durch Verletzungen, Dystrophien oder Degeneration ein, führt das zur Blindheit.

Was ist eine Hornhautbank?

Eine Hornhautbank verwaltet sowohl die Spender-Hornhäute als auch die Informationen über Patienten die auf ein passendes Organ warten. Nach der Qualitätsbestimmung einer frischen Hornhaut werden die Transplantate den Empfängern individuell zugeordnet, wobei in Erlangen der größte Anteil für die eigenen Patienten verwendet wird. Die Patienten werden in die Klinik bestellt und auf die Operation vorbereitet. Hornhautbanken sorgen aber auch für wissenschaftlichen Austausch, Forschung und Ausbildung. Hornhautbanken sind nicht kommerzielle Organisationen. Auch die Erlanger Hornhautbank finanziert sich zu einem Teil aus Spenden.

Ist Transplantation sinnvoll?

Ja. Blindheit durch Hornhauterkrankungen ist medizinisch meist sehr gut therapierbar. Eine Transplantation der Hornhaut ist die häufigste und erfolgreichste Art einer Organtransplantation. An der Augenklinik der Universität Erlangen werden jährlich bis zu 320 Hornhautverpflanzungen durchgeführt, seit 1980 mehr als 5.000. Wenn die eigene Hornhaut der Augen nicht mehr "funktioniert", also extrem gekrümmt oder getrübt ist, dann ist eine Transplantation oft die einzige Möglichkeit wieder annähernd normal zu sehen.

Bei leichteren Verletzungen (zum Beispiel durch grobe Sandkörner oder glühende Metallsplitter beim Schweißen) sind die Zellen der Hornhaut nach augennotärztlicher Hilfe in der Lage, mit eigenen Reparaturmechanismen Beschädigungen zu beseitigen. Oft bleiben aber kleine Narben oder Trübungen bestehen die verhindern, daß das Licht ungehindert in das Innere des Auges gelangen kann. Auch Infektionen durch Viren, Bakterien, Pilze, Amöben sowie Dystrophien oder Degeneration können zu Trübungen, Narben oder Veränderungen der Hornhaut führen. In Deutschland besteht ungefähr ein Bedarf von 7.000 bis 8.000 Spenderhornhäuten pro Jahr, während bisher durchschnittlich nur 3.000 bis 4.000 zur Verfügung stehen.

Wie verläuft die Operation?

Der Operationsverlauf ist relativ einfach. Aus der Spenderhornhaut wird ein Scheibchen ausgeschnitten, das in die passende Lücke beim Patienten eingesetzt und dort vernäht wird. In den meisten Fällen wird nur der zentrale Teil der Hornhaut übertragen. Der Patient ist bei der Operation unter Vollnarkose. Genäht wird mit Nadel und Faden im Miniaturformat. Das Präzisionsinstrument ist gerade mal drei Millimeter lang und gebogen. Der Faden besteht aus Nylon und hat einen Durchmesser von 30 Mikrometern - halb soviel wie ein menschliches Haar. Die Fäden werden erst nach 12 bis 18 Monaten gezogen, da die Wundheilung bei Hornhauttransplantationen extrem langsam verläuft.

Weltweit erstmalig setzt die Erlanger Augenklinik seit 1989 zur Verminderung der Hornhautverkrümmung und zur Verbesserung der Sehschärfe nach Hornhautverpflanzungen, neben dem metallischen Rundmesser, auch den punktförmigen Excimerlaser ein. Die Lasermethode ermöglicht noch exaktere Schnittkanten und eine optimale Passgenauigkeit. Dazu kommt eine Besonderheit mit dem Namen "Erlanger Orientierungszähnchen". 8 je 0,2 Millimeter messende Zacken korrespondieren mit ebensovielen Kerben im Rand der verbliebenen Hornhaut des Empfängers. Dadurch kann sich das Transplantat nicht drehen und die ersten 8 Situationsnähte können sehr exakt gesetzt werden.

Erfolgsquote

Im Durchschnitt liegt die Erfolgsquote bei Hornhauttransplantationen im Bereich von 90 bis 95%. Diese "medizinische" Prozentangabe bezieht sich in erster Linie auf das Einwachsen der neuen Hornhaut ohne Komplikationen durch immunologische Abstoßungsreaktionen. Im Vergleich zur Häufigkeit von Komplikationen bei anderen Transplantationen wie zum Beispiel Herz, Niere etc. ist das eine enorm hohe Erfolgsrate, die noch dazu fast ohne die sonst übliche systemische Immunsuppression erreicht wird. Den eigentlichen Erfolg kann ein Arzt allerdings kaum beurteilen. Denn die "ungetrübte" Sicht nach der Hornhauttransplantation erscheint so manchem Patient als kleines Wunder.

Transplantationen


Probleme

Drei Probleme ergeben sich bei, bzw. nach einer Hornhauttransplantation: das Oberflächenproblem, das immunologische und das optische Problem. Prof. Gottfried Naumann, Leiter der Universitäts-Augenklinik Erlangen, und sein Oberarzt, Prof. Berthold Seitz, haben das optische Problem speziell erforscht. Nach einer Hornhauttransplantation kann ein hoher Astigmatismus - eine stark verkrümmte Hornhaut - den Erfolg der Keratoplastik erheblich schmälern. Als Ursache gelten nicht kongruente Schnittkanten am Transplantat und in der Empfängerhornhaut und eine so genannte "vertikale Verkippung" des Transplantats. Einfluß darauf haben auch die unterschiedlichen Krümmungen der Transplantathornhaut und des Empfängerauges. 1986 hat Prof. Naumann mit einer Gruppe von Forschern ein Verfahren entwickelt, das eine Lösung bietet für dieses wesentliche Problem bei Hornhauttransplantationen.

Seit 1989 wird das Verfahren in Erlangen auch angewendet. Geschnitten wird hier ohne jeden direkten Kontakt mit der Hornhaut, entlang von Metallmasken, mit einem punktförmigen Excimerlaser. Spender-Hornhaut und Empfänger-Auge werden so optimal einander angepasst. Probleme durch Verkrümmungen am Transplantat werden so deutlich vermindert.

Ein weiteres Problem bei Hornhauttransplantationen war das Oberflächenproblem. Die zunächst klaren Transplantate trübten sich bei vielen Patienten mit oberflächlich vernarbten Hornhäuten immer wieder schnell ein. Diese schlechten Voraussetzungen bestanden vor allem nach Hornhautverletzungen mit Kalk, Laugen oder Säure, nach Verbrennungen, aber auch nach jahrelangen massiven Entzündungen, zum Beispiel bei Patienten mit schwerem endogenen Ekzem. Gleichermaßen problematisch waren Transplantationen bei chronisch "idiopathisch" fortschreitender Bindehautüberwachsung der Hornhaut und einigen anderen Krankheiten.

Jetzt weiß man, dass sie alle eine gemeinsame Ursache haben: Die Limbusstammzellen an der Grenze zwischen klarer Hornhaut und weißer Lederhaut fehlen - sei es, dass sie aufgrund eines genetischen Defekts nicht gebildet wurden, oder dass sie infolge einer inneren oder äußeren Schädigung zu Grunde gegangen sind oder weitgehend funktionslos wurden. Die Limbusstammzellen sind für den Erhalt einer durchsichtigen Hornhaut unerlässlich, weil nur sie die klare Oberflächenschicht, das Hornhautepithel, bilden können. Fehlen sie, so wachsen alternativ Bindehautzellen mit ihren Gefäßen auf das Transplantat. Eine Limbus-Hornhaut-Transplantation kann bedingt Abhilfe schaffen.

Bei Hornhaut-Transplantationen stellt die immunologische Abstoßreaktion nur ein geringes Problem dar. Bei "normalen" Organtransplantationen wie z.B. bei einer Herz- oder Nierenübertragung besteht das größte Risiko für ein Mißlingen der Operation in der Abstoßung des fremden Gewebes. Eine Abstoßung erfolgt, wenn die immunologischen Merkmale von Spender- und Empfängergewebe nicht übereinstimmen. Die Zellen und Proteine, die die Merkmale für diese Immunreaktionen tragen, befinden sich fast alle im Blutkreislauf. Die Hornhaut im Auge ist normalerweise aber nicht an das Blutgefäßsystem des Körpers angeschlossen.

Anders sieht es aus, wenn aufgrund einer Erkrankung Blutgefäße in die Hornhaut eingesprosst sind (Vaskularisation). In solchen Fällen müssen die Spenderhornhäute sorgfältig analysiert und so ausgesucht werden, dass sie in möglichst vielen Eigenschaften mit dem körpereigenen Gewebe des Empfängers übereinstimmen. Die Koordination von Empfänger und Spendereigenschaften übernimmt die Hornhautbank.

Woher kommen die Spendegewebe?

Nationale und internationale Hornhautbanken haben eine Schlüsselrolle in der Beschaffung, Konservierung und Verteilung von Spenderhornhäuten. Bei einem Todesfall setzen sich die Ärzte mit den Angehörigen des Verstorbenen in Verbindung. Sie erklären die Möglichkeit der Organspende und natürlich insbesondere der Hornhautspende. Im Falle der Hornhautspende ist, im Gegensatz zu der Entscheidung über eine Spende anderer Organe, keine schnelle Entscheidung notwendig. Die Hornhaut kann noch bis zu 48 Stunden nach dem Tod als Spendermaterial genutzt werden. Als Spender kommt prinzipiell jeder in Frage. Eine Altersbegrenzung besteht nicht. Auch spricht kaum eine Krankheit gegen die Entnahme der Hornhaut.

Nach der Änderung des Transplantationsgesetzes können nun die Angehörigen über eine Anfrage zur Organspende entscheiden. Alle Gespräche mit den Angehörigen werden dokumentiert, ebenso wie - soweit notwendig - die Feststellung des Todes von unabhängigen Ärzten, wobei die Angehörigen bei dieser Untersuchung anwesend sein können. Nur so bleiben die Entscheidungen transparent und nachvollziehbar, um jeglichen Mißbrauch auszuschließen.

Was geschieht mit der entnommenen Hornhaut?

Zunächst muß festgestellt werden, ob die Hornhaut auch voll funktionsfähig ist. Das geschieht durch eingehende Untersuchung am Spenderauge mit der Spaltlampe. Zusätzlich wird das Blut serologisch auf Hepatitis B und C sowie auf HIV-Antikörper getestet um eine mögliche Übertragung auszuschließen. Dann werden die Hornhautscheiben präpariert und in eine Nährlösung eingelegt. Sie werden 'kultiviert': Der Hornhaut wird vorgespielt, daß sie weiterlebt. Das Medium, in dem die Hornhaut schwimmt, ist einerseits eine Nährlösung, welche das Gewebe weiterversorgt, andererseits enthält die Lösung aber auch antibiotische Stoffe, um das Transplantat frei von infektiösen Bakterien zu halten. Die Kultivierung der Spenderhornhaut in einer Nährlösung stellt auch eine Art "Testfall" dar, in der nicht lebensfähige oder kontaminierte Hornhäute aussortiert werden können.

Zwei gängige Verfahren zur Kultivierung werden in der Erlanger Universitäts-Augenklinik angewendet: Zum einen die Kurzzeit-Konservierung: Die Hornhaut wird in ein synthetisches Fertigmedium gelegt, bei einer Temperatur von 4 Grad. Dann werden die Zellen der Hornhautrückseite - des Hornhautendothels - unter dem Mikroskop untersucht. Art des Endothels und Anzahl der Zellen pro Quadratmillimeter geben Auskunft über die Qualität des Transplantats. Dann wird die Hornhaut steril in ein neues Mediumgefäß überführt. Die Hornhautscheibchen bleiben bis zur Operation - beim oben genannten Verfahren bis zu 12 Tage - in dieser Nährlösung.

Eine zweite Möglichkeit der Aufbewahrung von Spenderhornhäuten, die in Erlangen ebenfalls praktiziert wird, ist die Organkultur. Hierbei wird das präparierte und endotheluntersuchte Hornhautscheibchen in eine Zellkulturflasche mit halbsynthetischem Medium I gehängt und bei 36 Grad inkubiert. Die maximale Kulturdauer beträgt in diesem Fall 28 bis 30 Tage. Nach 10 Tagen erfolgt auch hier ein Mediumwechsel. Noch einmal wird das Hornhautendothel untersucht und eine Sterilitätsprobe entnommen. 48 Stunden vor der Transplantation wird die Hornhaut in ein zweites Medium umgebettet. Das erste Medium ist für die längere Aufbewahrung gedacht. Dabei quillt die Hornhaut auf. Die zweite Flüssigkeit ist dem Zustand im menschlichen Auge näher angepaßt. Sie entquillt die Hornhaut wieder, entzieht ihr also Wasser. Nur wenn eine weitere Sterilitätsprobe zu diesem Zeitpunkt negativ ausfällt, wird die Hornhaut auch zur Operation freigegeben. Die Hornhäute bleiben bei der Organkultur bis zu 4 Wochen funktionsfähig bleiben. Ein deutlicher Vorteil ist die genügende Zeit für die Gewebetypisierung und die Empfängersuche. Beide Verfahren der Hornhautkonservierung gewährleisten Transplantate von optimaler Qualität.

Letzte Aktualisierung am 18.04.2012.
War dieser Artikel hilfreich?