Optimierung der Kalt-Lagerungskonservierung für Cornea-Transplantate am Schweineauge - Schmalz, Miriam; Justus Liebig University Giessen (My University, 2009)
Ziel unserer Versuche war der Vergleich von zwei hypothermen Konservierungsmedien (Optisol- und Chen-Medium) und einem Organkulturmedium bezüglich der Qualität und Integrität des Corneaendothels nach erfolgter Lagerung. Dazu wurde aus am Schlachthof enukleierten Schweinebulbi die Cornea mit 2 mm breitem Sklerarand excidiert. Die Lagerung der Corneae erfolgte in Organkulturmedium bei 34°C oder in Optisol- oder Chen-Medium bei 4°C für jeweils 7 oder 14 Tage. Nach anschließender 1-tägiger Entquellung bei 34°C in speziellem Organkulturmedium wurden die Endothelien der Corneae der mikroskopischen Untersuchung nach Trypanblau und Alizarin-rot Färbung oder der Adeninnukleotidmessung mittels HPLC unterzogen. Bei der mikroskopischen Untersuchung wurden die intakten Teilbereiche der Gesamtcornea, die Zahl der intakten und defekten Zellen und die Corneadicke ermittelt. Als Kontrollgruppe dienten Corneae nach 1-tägiger Lagerung in Entquellmedium ohne vorangegangene Konservierung. In unseren Versuchen mit 7- und 14-tägigen Lagerungen wiesen die Lagerungen in Optisol-Medium mit 69, 5% und 27, 2% die geringsten intakten Bereiche der Gesamtcornea auf. Auch war die Anzahl der vollständig defekten Corneae (kleiner gleich 10% intakte Teilbereiche) mit 3 nach 7 Tagen und 9 nach 14 Tagen am höchsten. Die Zellzählung intakter und defekter Zellen war ausschließlich innerhalb der intakten Teilbereiche möglich und vernachlässigte die defekten Teilbereiche, sowie die vollständig defekten Corneae. Sie war daher nur begrenzt relevant. Die im Inkubator gelagerten Corneae quollen signifikant stärker auf als nach hypothermer Lagerung in Chen- oder Optisol-Medium. Die metabolische Erholungsfähigkeit der Endothelzellen nahm bei allen Lagerungen ab, bei der Lagerung in Optisol-Medium stärker als bei den anderen beiden Lagerungen. Entsprechend war auch der ATP-Gehalt nach Erholung im Entquellmedium in den Optisolgruppen am niedrigsten. Das energy charge potential (ECP) war am Ende der 24-stündigen Erholung im Entquellmedium nach allen Lagerungsbedingungen weitgehend unverändert gegenüber der Kontrollgruppe. Unsere Untersuchungen haben somit gezeigt,dass die Lagerung in Chen-Medium bezüglich der Qualität, Integrität und energetischer Situation des Corneaendothels der Lagerung in Optisol-Medium überlegen ist. Wie die Auswertung klinischer Publikationen zeigt, werden in den Hornhautbanken Lagerungszeiten von 3-5 Tagen in Optisol-Medium, trotz der vom Hersteller als sicher bezeichneten Lagerungszeit von 14 Tagen, nicht überschritten, was auf die schlechte Zellintegrität nach längeren Lagerungen in Optisol-Medium zurückzuführen sein könnte. Die Lagerungin Chen-Medium könnte somit eine längere Konservierungsdauer bei guter Zellintegrität und Erholungsfähigkeit des Corneaendothels gegenüber der Lagerung in Optisol-Medium ermöglichen und eine echte Alternative zur klinisch weitgehend verbreiteten Organkulturlagerung darstellen.

Aim of this study was to compare two hypothermic preservation media and one cell culture medium concerning the quality and integrity of the corneal endothelium after preservation. Corneae were excised with a 2 mm scleral rim out of pig globes enucleated in the slaughterhouse. Corneae were either stored in organ culture medium at 34°C or in Optisol or Chen medium at 4°C, for 7 or 14 days each. After subsequent de-swelling for one day in specific organ culture medium at 34°C, the corneal endothelia were examined under the microscope after staining with Trypanblue and Alizarin-red or the adenine nucleotides were determined by means of HPLC. The microscopic examination consisted of the determination of the intact areas of the whole corneal endothelium, the number of intact and defective cells as well as the corneal swelling. Corneae after de-swelling for 1 day without preceding preservation served as control group. With 69, 5% and 27, 2% the Optisol medium showed the lowest number of intact areas of the corneal endothelium out of the 7- and 14-days preservations. Also the number of completely defective corneae (≤10% intact areas) was highest with 3 after 7 days and 9 after 14 days. Cell counts of intact and defective cells were only possible within the intact areas and neglected the defective areas as well as the completely defective corneae.Therefore the relevance of this counting was limited. The swelling of corneae stored in organ culture medium was significantly higher than after hypothermic storage in Chen or Optisol medium. The metabolic recovering ability of the endothel cells decreased in all preservations, during preservation in Optisol medium more than during the two other types of preservation. Accordingly also the ATP content after recovery in the de-swelling medium was lowest within the Optisol groups. The energy charge potential (ECP) was largely unchanged by the end of the 24 hour recovery in de-swelling medium following all preservations comparedto the control group. Thus our studies showed that storage in Chen medium is superior to the storage in Optisol medium regarding quality, integrity and energetic situation of the corneal endothelium. In spite of a storage time of 14 days which is described as safe by the manufacturer, published data from clinical eyebanks show that storage times of 3-5 days in Optisol medium are not exceeded, which could be attributed to the bad cell integrity after longer storage in Optisol medium. Therefore, storage in Chen medium could enable a longer preservation time with good cell integrity and recovering ability of corneal endothelium compared to the storage in Optisol medium, and could be a high qualitiy alternative to the clinically largely utilized storage in organ culture medium.
Keywords: ddc:630