NR 1/2002
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zastosowanie enzymów w chirurgii
witreoretinalnej
The use of enzymes in vitreoretinal surgery
Marcin Czajka, Krystyna Pecold
Katedra i Klinika Okulistyki Akademii Medycznej w Poznaniu
Kierownik: prof. dr hab. n. med. Krystyna Pecold |
|
|
| Summary: |
The aim of using enzymes in vitreoretinal surgery is to
facility PVD and create pharmacological vitrectomy. It can be achieved by liquefying the
gel structure of the vitreous (synchisis) and weakening of adherence of the posterior
vitreous cortex to retina (syneresis). The article reviews currently used enzymes in
vitreoretinal surgery (plasmin, hyaluronidase, dispase, chondroitinase, collagenase,
urokinase, TPA - tissue plasminogen activator) and presents potential profits and
side-effects related to their use. Although the day when vitreous surgery is replaced by
pharmacological vitreolisis remains still as a future, these enzymes hold great promise.
Additionaly it has been prooved that enzymes can be used succesfully as an intraoperative
adjuvant in vitrectomy. |
| Słowa kluczowe: |
enzymy, synchisis, syneresis, PVD - tylne odłączenie ciała
szklistego. |
| Key words: |
enzymes, synchisis, syneresis, PVD - posterior vitreous
detachment. |
|
|
|
Ciało szkliste jest zewnątrzkomórkową macierzą, która
wypełnia wnętrze oka, a dzięki przejrzystym tkankom wiskoelastycznym umożliwia
prawidłowe widzenie oraz chroni przed niepożądanymi skutkami związanymi z urazami oka
i głowy (12). Przeważającą część szklistki stanowi woda - 98%, jednakże
występowanie jej w formie żelu zależy od makromolekularnych składników. Wśród
wspomnianych makromolekuł najważniejszą rolę odgrywa kolagen i hialuronian, aczkolwiek
występujące w szklistce proteoglikany, glikoproteiny i mniejsze molekuły wydają się
odgrywać ogromną rolę w organizacji makromolekuł w strukturę przestrzenną (10).
Dodatkowo pośrednie molekuły mogą być również odpowiedzialne za przyleganie tylnej
kory c. szklistego do błony granicznej wewnętrznej siatkówki. Powyższa hipoteza wydaje
się być niezwykle istotna w próbach zmiany szklistki na poziomie molekularnym. Jeżeli
układ przestrzenny ciała szklistego i witreoretinalna "przestrzeń styku"
zależą od jednej grupy molekuł, to wydaje się, iż jeden czynnik może wystarczyć do
wywołania pożądanych zmian szklistki. Jeśli jednak wspomniane układy nie zależą od
jednakowych molekuł, to odosobniony czynnik nie wywoła oczekiwanych zmian. W ostatnich
latach zauważamy ogromny rozwój i udoskonalenie technik chirurgii witreoretinalnej.
Sukcesy osiągnięte w leczeniu są bezsporne, warto jednak pamiętać, iż postęp
ciągle wiąże się z wysokimi kosztami, a sama chirurgia nie jest pozbawiona
traumatyzującego charakteru. Można więc przyjąć, iż sukces osiągnięty za pomocą
chirurgii nigdy nie dorówna podobnemu - uzyskanemu przez stosowanie środków
farmakologicznych (12). Głównym celem chirurgii c. szklistego jest zwolnienie
szklistkowo-siatkówkowych trakcji lub adhezji oraz umożliwienie ponownego przyłożenia
siatkówki. Trudności powstające podczas zabiegu zależą od stopnia przylegania
szklistki do siatkówki oraz od występowania lub nie jej tylnego odłączenia (10).
Usunięcie tylnej szklistki podczas pars plana witrektomii jest często niezbędne,
szczególnie w przypadku otworu plamki, urazów penetrujących, witreoretinopatii
proliferacyjnej-PVR, proliferacyjnej retinopatii cukrzycowej-PDR. Mechaniczne usunięcie
kory c. szklistego może czasami być obciążone jatrogennym otworem siatkówki,
krwawieniem z naczyń siatkówki, a pozostające resztki tylnej kory mogą się stać
podłożem dla następowej proliferacji komórkowej i włóknistych trakcji (15).
Określenie "farmakologiczna witreoliza" odnosi się do użycia
"czynników", które zmieniają molekularny układ ciała szklistego, aby
wyeliminować jego udział w chorobie. Cel ten może być osiągnięty przez uwodnienie
szklistki (synchisis) i osłabienie jej przylegania do błony granicznej wewnętrznej
(syneresis). Oba procesy powinny zachodzić jednocześnie, ponieważ samo uwodnienie bez
zwolnienia trakcji może pogorszyć istniejący stan, np. w wysokiej krótkowzroczności,
zespołach szklistkowo-siatkówkowych i - być może - w powstawaniu otworu plamki (12).
Informacje na temat substancji enzymatycznych wykorzystywanych w doświadczalnej i
klinicznej chirurgii witreoretinalnej przedstawiono w tabeli I na podstawie
piśmiennictwa.
Plazmina
Plazmina jest niespecyficzną proteazą, która jest izolowana z własnej surowicy
pacjenta. Enzym ma zdolność lizy laminy i fibronektyny, dodatkowo aktywuje kilka
metaloproteinaz, dzięki czemu ułatwia powstawanie PVD. W badaniach Trese i wsp. (16)
plazmina znalazła zastosowanie w leczeniu 3. stadium otworu plamki. Autorzy podawali
plazminę, w dawce 0,4 IU, przez pars plana do c. szklistego z dodatkową wymianą
ciecz-gaz C3F8. W badanej grupie 9 gałek ocznych uzyskano średnią poprawę Vis o 4
rzędy na tablicy Snellena bez istotnych powikłań pooperacyjnych. Margherio i wsp. (9)
stosowali enzym w dawce 0,4 IU do stymulacji PVD przed planowaną witrektomią z gazem
C3F8. Badaniami objęto młodych pacjentów (<14 lat) z urazowym otworem plamki. We
wszystkich przypadkach (4 gałki oczne) zaobserwowano łatwiejsze odpreparowanie szklistki
od siatkówki, a Vis poprawił się o 4 do 8 rzędów tablicy Snellena. Wg Williamsa (19)
iniekcja plazminy do c. szklistego, bez witrektomii, może być również stosowana w
leczeniu cukrzycowego obrzęku plamki. Obecnie w USA trwa II i III faza badań klinicznych
nad tym enzymem.
Hialuronidaza
Hialuronidaza (HS) jest specyficznym enzymem, który poprzez przerwanie wiązania
pomiędzy kwasem glukuronowym i glikozaminą rozdziela hialuronian na 2 związki
disacharydowe. Hialuronidaza stosowana w przeszłości w dawce 150 IU prowadziła do
rozległej nekrozy siatkówki (13). Dzisiejsza wysoce oczyszczona HS, otrzymywana z
bydlęcych jąder, jest na szeroką skalę stosowana w znieczuleniu okołogałkowym do
lepszej penetracji leku. Według Harooni i wsp. (2) doszklistkowe podanie enzymu, w
małych dawkach (10-12 IU), nie powoduje nekrozy siatkówki i zmian ERG. Autorzy,
przeprowadzając badania na królikach, zaobserwowali powstawanie PVD po 5 tygodniach od
iniekcji. Późne PVD mogło być rezultatem pierwotnego działania HS w centrum
szklistki. Włókna kolagenowe pozbawione hialuronianu zapadają się, a odłączenie
tylnej szklistki jest prawdopodobnie wynikiem odległych zmian strukturalnych i ciągłych
ruchów gałki ocznej. Tanaka i wsp. (10) - w badaniach na królikach - wykazali, że
doszklistkowe podanie 10, 20 IU HS wiązało się z częściowym uwodnieniem i
niecałkowitym PVD, natomiast dawka 40 IU - chociaż bardziej skuteczna - prowadziła do
lokalnego obrzęku i odwarstwienia siatkówki oraz obniżenia amplitudy ERG. Autorzy
przedstawiają również korzyści wynikające ze stosowania enzymu w niewchłaniających
się krwotokach do c. szklistego. Obecnie trwają rozległe badania nad zastosowaniem HS u
ludzi.
Dyspaza
Dyspaza jest niespecyficzną proteazą, otrzymywaną z Bacillus polymyxa, która rozdziela
błony podstawne w różnych tkankach, m. in. skórze, jądrach, RPE. Enzym działa na IV
typ kolagenu i fibronektynę, natomiast V, VI typ kolagenu i lamina są odporne na jego
działanie. Tezel i wsp. (15) odkryli, iż doszklistkowa iniekcja enzymu w dawce 5-10 IU w
80-90% stymuluje całkowite PVD. Niższy procent PVD przy ilości 25 IU wynikał z
odłączenia RPE od błony Brucha. Badania histologiczne siatkówki poddanej działaniu
dysplazy (0,1 IU) 120 minut oraz 5 IU (15 minut) nie wykazują naruszenia struktury
siatkówki. W obrazie mikroskopu elektronowego w oczach poddanych działaniu dyspazy
widoczny jest brak włókien kolagenowych tylnej szklistki oraz brak blaszki zewnętrznej
błony granicznej wewnętrznej ILM, natomiast blaszka środkowa ILM stała się
amorficzną, ziarnistą warstwą. Autorzy sugerują możliwość użycia dyspazy do
indukcji PVD bez uwodnienia c. szklistego, jednocześnie - z uwagi na występowanie
fibronektyny i IV typu kolagenu w błonach nasiatkówkowych w przypadku "macular
pucker" i PVR - podanie dyspazy jako istotne uzupełnienie chirurgii tych schorzeń.
Trudności w wyciągnięciu ostatecznych wniosków wynikają z faktu przeprowadzenia
powyższych badań na świńskich i ludzkich enukleowanych gałkach, poza tym stwierdza
się brak - jak dotąd - badań na żywym materiale ludzkim.
Chondroitynaza
Chondroitynaza jest specyficznym enzymem, zdolnym do lizy siarczanu chondroityny, który
prawdopodobnie uczestniczy w witreoretinalnej adhezji. Hagemann i wsp. (1) przedstawili na
modelu zwierzęcym całkowite PVD wraz z podstawą c. szklistego, pojawiające się po
5-15 minutach od iniekcji enzymu w dawce 20-10000 U. Badacze nie zaobserwowali żadnych
działań ubocznych, ponadto wykazali udział siarczanu chondroityny w przyleganiu
patologicznych błon nadsiatkówkowych do ILM.
|
|
Kolagenaza
Kolagenaza jest specyficznym enzymem umożliwiającym trawienie włókien kolagenowych.
Moorhead i wsp. (11) wykorzystali enzym, w dawce 12 i 24 U, podczas witrektomii u 6
pacjentów (2 przypadki retinopatii wcześniaczej, 3 - PDR, 1 - PVR). Autorzy nie
zaobserwowali istotnych skutków ubocznych, natomiast zauważyli możliwość
łatwiejszego usuwania tkanki włóknistej podczas witrektomii. Niestety doniesienia
Moorheada nie potwierdziły badania Takahashi i wsp. (14), które wykazały poważne
powikłania w postaci trawienia naczyń siatkówkowych i krwotoków po doszklistkowej
iniekcji kolagenazy.
Urokinaza
Urokinaza jest specyficznym enzymem biorącym udział w przekształceniu plazminogenu w
plazminę. Rola plazminy została wcześniej omówiona, jednakże ciekawe doniesienia
przedstawili Unal i wsp. (17). Autorzy w badaniach na królikach dowiedli, iż
doszklistkowe podanie plazminogenu z urokinazą - w dawce 1,0-2,0 CU i 1000 IU odpowiednio
- wywołało całkowite PVD bez działań ubocznych i zmian strukturalnych siatkówki.
Obraz w mikroskopie elektronowym przedstawiał gładką wewnętrzną powierzchnię
siatkówki bez przylegania włókien kolagenowych c. szklistego. Jednocześnie, co
wykazano w tych samych badaniach, sama urokinaza bez plazminogenu nie była zdolna
wywołać PVD.
TPA
Tkankowy aktywator plazminogenu (TPA) jest specyficzną serynową proteazą, która
przerywa peptydowe wiązanie Arg 560 - Val 561 plazminogenu i bierze udział w aktywacji
plazminogenu w plazminę niemal wyłącznie w obecności włóknika (6). Oprócz podawania
enzymu w chorobach ogólnych, takich jak: zawał serca, choroba zakrzepowa, zatorowość
płucna, udar mózgu, na coraz szerszą skalę stosuje się TPA w okulistyce, szczególnie
w zaburzeniach witreoretinalnych. Według Johnsona i wsp. (5) iniekcja doszklistkowa TPA
może być skuteczna w leczeniu krwotoków do ciała szklistego. W przypadku krwotoków
podsiatkówkowych TPA wydaje się być niezwykle skuteczny. Potwierdzają to badania
Krepler (8) i Hassana (3). Do rozstrzygnięcia pozostaje sposób podawania enzymu. O ile
podsiatkówkowe podanie TPA (6) wydaje się najbardziej precyzyjne i skuteczne, nie jest
ono jednak pozbawione powikłań: blizna siatkówki (11%), nawrót krwotoku (5-18%), o. s.
i PVR (4-14%), tworzenie błon nasiatkówkowych (14%), zaćma (12-13%) (6). Iniekcja
enzymu do szklistki jest obarczona mniejszym ryzykiem powikłań, kontrowersje natomiast
wzbudza zdolność przenikania TPA do przestrzeni podsiatkówkowej. Doświadczalne badania
Kamei i wsp. (7) wykluczają możliwość przenikania TPA przez niezmienioną siatkowkę,
jednakże Krepler (8) w leczeniu podplamkowych krwotoków związanych z AMD z powodzeniem
stosowała TPA z gazem SF6. Obiecujące są również doniesienia związane z
bezpośrednim podawaniem TPA do żyły siatkówkowej w przypadku jej zakrzepu (18).
Według Hesse i Krola (4) doszklistkowe podanie TPA może z powodzeniem indukować PVD,
należy jednak odpowiednio wcześnie podać enzym, około 8. tygodnia przed planowaną
witrektomią.
PODSUMOWANIE
Na zakończenie należy podkreślić, że celem stosowania większości przedstawionych
enzymów, w leczeniu chorób witreoretinalnych, jest uwodnienie c. szklistego oraz
osłabienie adhezji tylnej kory szklistki do błony granicznej wewnętrznej. Opierając
się na przedstawionej koncepcji, enzymy mogą ułatwić i poprawić wyniki chirurgii
witreoretinalnej. Jeśli techniki związane z użyciem enzymów zostaną udoskonalone, to
być może chirurgia szklistki zostanie - w niektórych chorobach - zastąpiona techniką
nieinwazyjną. Wydaje się, że najbliższe lata przyniosą więcej informacji na temat
efektywności stosowania enzymów u ludzi, jednakże możliwość zastąpienia
mechanicznej witrektomii farmakologiczną witreolizą jest ciągle dość odległą
przyszłością.
Piśmiennictwo: 1. Hageman G. S., Ressel S. R.: Chondroitinase-mediated
disinsertion of the primate vitreous body. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1994; 35 (s): 1260
(abstr.). 2. Harooni M., McMillan T., Refojo M.: Efficacy and safety of enzymatic
posterior vitreous detachment by intravitreal injection of hyaluronidase. Retina. 1998;
18:16-22. 3. Hassan A.S., Johnson M.W., Schneiderman T.E., et al.: Management of
submacular hemorrhage with intravitreous tissue plasminogen activator injection and
pneumatic displacement. Ophthalmology Vol 106, No 10, October 1999: 1900-1907. 4. Hesse
L., Kroll P.: Enzymatically induced posterior vitreous detachment in proliferative
diabetic vitreoretinopathy. Klin Monatsbl. Augenheilkd. 1999; 214: 84-89. 5. Johnson R.N.,
Olsen K.R., Hernandez E.: Intravitreal tissue plasminogen activator treatment of
experimental vitreous hemorrhage. Arch. Ophthalmol. 1989; 107: 891-894. 6. Kamei M.,
Estafanous M., Lewis H.: Tissue plasminogen activator in the treatment of vitreoretinal
diseases. Seminars in Ophthalmology, Vol 15, No 1 (March), 2000: 44-50. 7. Kamei M.,
Misono K., Lewis H.: A Study of the ability of tissue plasminogen activator to diffuse
into the subretinal space after intravitreal injection in rabbits. AJO. 1999; 128, 6:
739-746. 8. Krepler K., Kruger A., Tittl. M., et al.: Intravitreal injection of tissue
plasminogen activator and gas in subretinal hemorrhage caused by age-related macular
degeneration. Retina. 2000; 20: 251-256. 9. Margherio A.R., Margherio R.R., Hartzer M.K.,
et al.: Plasmine enzyme-assisted vitrectomy in traumatic pediatric macular holes.
Ophthalmology. Vol 105, No 9, September 1998: 1617-1620. 10. Minoru Tanaka, Hui Qui:
Pharmacological Vitrectomy. Seminars in Ophthalmology, Vol 15, No 1 (March), 2000: 51-61.
11. Moorhead L.C., Redtke N.: Enzyme-assisted vitrectomy with bacterial collagenase. Pilot
human studies. Retina. 1985; 5: 98-100. 12. Sebag J.: Pharmacologic Vitreolisis.
(editorial) Retina. 1998; 18: 1-3. 13. Stankiewicz A., Goś R.: Experimental
depolymerization of hyaluronic acid in rabbit vitreous body. Klinika Oczna 1974; 14:
1005-1010. 14. Takahashi K., Nakagawa M., Ninomiya H., et al.: Enzyme assisted vitrectomy
with collagenase. Jpn. J. Clin. Ophthalmol. 1993; 47: 802-803. 15. Tezel T.H., Priore
L.V.D., Kaplan H.J.: Posterior vitreous detachment with dispase. Retina 1998; 18: 7-15.
16. Trese M.T., Williams G.A., Hartzer M.K.: A New approach to stage 3 macular holes.
Ophthalmology. Vol. 107, No 8, August 2000: 1607-1611 17. Unal M., Peyman G.A.: Thne
Efficacy of plasminogen-urokinase combination in inducing posterior vitreous detachment.
Retina. 2000: 20: 69-75. 18. Weiss J.N.: Treatment of central retinal vein occlusion by
injection of tissue plasminogen activator into retinal vein. AJO. 1998; 126: 142-144. 19.
Williams G.A.: A re-appraisal of the macular vitroretinal interface; Clinical inplication
for enzyme-assisted vitreous surgery. Ophthalmology Times Japan Symposium. 1998; 2:3.
Praca wpłynęła do Redakcji 14.07.2001 r. (27).
Adres do korespondencji (Reprint request to):
lek. Marcin Czajka
Os. Jagiełły 22/38
60-694 Poznań |
|
|
|
Enzymy
Enzymes |
Charakterystyka
Characteristics |
Miejsce działania
Place of action |
Przypuszczalna
bezpieczna dawka
Presumed safe dose |
Zastosowanie
Use |
Plazmina
Plasmin |
Proteaza niespecyficzna
Nonspecific protease |
-lamina
-fibronektyna
-lamin
fibronectin |
0,4 IU |
-indukcja PVD
-otwór plamki
-cukrzycowy obrzęk plamki
-induction of PVD
-macular hole
-diabetic macular edema |
Hialuronidaza
Hyaluronidase |
Specyficzny enzym
Specific enzyme |
-hialuronian
-hyaluronan |
10, 20 IU |
-uwodnienie szklistki z częściowym PVD
-vitreous liquefaction with partial PVD
-niewchłannialne krwotoki do c. szklistego
-nonclearing vitreous hemorrhage |
Dyspaza
Dispase |
Proteaza niespecyficzna
Nonspecyfic protease |
-IV typ kolagenu
-fibronektyna
-type IV collagen
-fibronectin |
0,1-5 U |
-indukcja PVD
-macular pucker
-PVR
-induction of PVD
-macular pucker
-PVR |
Chondroitynaza
Chondroitinase |
Specyficzny enzym
Specific enzyme |
-siarczan chondroityny
-chondroitin sulfate |
20-10000 U |
-indukcja PVD
-błony nasiatkówkowe
-otwór plamki
-induction of PVD
-epiretinal membranes
-macular hole |
Kolagenaza
Collagenase |
Specyficzny enzym
Specific enzyme |
-kolagen
-collagen |
12-24 U |
-łatwiejsze usuwanie prolif. błon
włóknistych
-facilitation of removal of fibroproliferative tissue |
Urokinaza
Urokinase |
Specyficzny enzym
Specific enzyme |
-plazminogen
-plasminogen |
1000 IU |
-indukcja PVD
-induction of PVD |
TPA
TPA |
Specyficzny enzym
Specific enzyme |
-wiązanie peptydowe
Arg 560-Val561 plazminogenu
-Arg 560-Val 561
-peptide bond of plasminogen |
25-50 mg/ml |
-ułatwia PVD
-krwotok do c. szklistego
-krwotok podsiatkówkowy
-zakrzep ż.ś. siatkówki
-facilitation of PVD
-vitreous hemorrhage
-subretinal hemorrhage
-retinal vein occlusion |
Tabela I. Substancje enzymatyczne stosowane w chirurgii
witreoretinalnej.
Table I. Enzymatic substances used in vitreoretinal surgery.
|
|
|
