medsovetМедицинский СоветMeditsinskiy sovet = Medical Council2079-701X2658-5790REMEDIUM GROUP Ltd.10.21518/2079-701X-2021-21-2-110-117medsovet-6642Research ArticleОфтальмологияOphthalmologyГистоморфологическая картина роговицы по данным лазерной конфокальной микроскопии при кератопластикеHistomorphological view of the cornea investigated by laser confocal microscopy in keratoplastyhttps://orcid.org/0000-0002-4591-2367КрахмалеваД. А.KrakhmalevaD. A.

Крахмалева Дарья Александровна - младший научный сотрудник отдела оптических сред глаза.

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11а.

Daria A. Krakhmaleva - Junior Research Associate, Department of Ocular Media, Research Institute of Eye Diseases.

11a, Rossolimo St., Moscow, 119021.

eskess@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5692-1800СурнинаЗ. В.SurninaZ. V.

Сурнина Зоя Васильевна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отдела оптических сред глаза.

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11а.

Zoya V. Surnina - Cand. Sci. (Med.), Senior Research Associate, Department of Ocular Media, Research Institute of Eye Diseases.

11a, Rossolimo St., Moscow, 119021.

MEDZOE@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0534-1536МаложенС. А.MalzhoenS. A.

Маложен Сергей Андреевич - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела реконструктивной хирургии переднего отрезка глаза.

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11а.

Sergey A. Malzhoen - Dr. Sci. (Med.), Lead Research Associate, Department of Anterior Segment Reconstruction, Research Institute of Eye Diseases.

11a, Rossolimo St., Moscow, 119021.

smalozhen@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9192-449XГамидовА. A.GamidovA. A.

Гамидов Алибек Абдулмуталимович – доктор медицинских наук, старший научный сотрудник.

119021, Москва, ул. Россолимо, д. 11а.

Alibek A. Gamidov - Dr. Sci. (Med.), Senior Research Associate, Research Institute of Eye Diseases.

11a, Rossolimo St., Moscow, 119021.

eskess@mail.ruНаучно-исследовательский институт глазных болезнейРоссияResearch Institute of Eye DiseasesRussian Federation202109012022021-2110117Copyright © Крахмалева Д.А., Сурнина З.В., Маложен С.А., Гамидов А.A., 20222022Крахмалева Д.А., Сурнина З.В., Маложен С.А., Гамидов А.A.Krakhmaleva D.A., Surnina Z.V., Malzhoen S.A., Gamidov A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-sovet.pro/jour/article/view/6642Введение

Введение. Пересадка роговицы является наиболее успешной и часто выполняемой процедурой аллотрансплантации по сравнению с другими органами и тканями. В мире ежегодно осуществляется более 100 000 трансплантаций роговицы.

Цель исследования

Цель исследования. Провести при помощи лазерной конфокальной микроскопии роговицы анализ изменения клеточных структур и плотности иммунных клеток после сквозной кератопластики. Исследовать возможности конфокальной микроскопии в диагностике реакции отторжения трансплантата.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование вошло 34 пациента, перенесших сквозную кератопластику при помутнениях роговицы различной этиологии. Средний возраст пациентов 51,1 ± 13,6 года (от 23 до 76 лет). Срок наблюдения составил от 12 до 36 мес. (24,5 ± 4,84 мес.). Офтальмологическое обследование проводили всем пациентам через 1, 3, 6, 12 мес. и ежегодно после СКП. Всем пациентам для изучения прижизненной морфологии роговицы проводили КМР, при помощи которой оценивался базальный эпителий, суббазальный слой, строма и эндотелий. Иммунные клетки были идентифицированы и оценены  по форме, длине отростков и их плотности.

Результаты

Результаты. На протяжении всего срока наблюдения у пациентов, перенесших сквозную кератопластику, нами было зарегистрировано 7 случаев (20,5%) реакции отторжения. При возникновении реакции отторжения трансплантата у всех пациентов отмечалась аккумуляция гиперрефлективных древовидных структур, преимущественно в суббазальном слое. Кроме того, клетки приобретали более зрелую морфологию (степень 2–3). Плотность ДК составляла 809,17 ± 342,19 (р < 0,001). Была выявлена положительная корреляция между плотностью ДК и реакцией отторжения трансплантата (r-Спирмена = 709,  p < 0,001). Также у пациентов отмечались признаки несостоятельности эндотелия с низкой плотностью эндотелиальных клеток и плеоморфизмом, повышение светорассеяния и гиперрефлективность стромы.

Выводы

Выводы. В комплексе диагностических мер конфокальная микроскопия может выступать в качестве метода ранней диагностики реакции отторжения трансплантата, определения тяжести патологического процесса, а также контроля эффективности и безопасности проводимого лечения.

Introduction

Introduction. Corneal transplantation is the most successful and commonly performed allotransplantation procedure as compared with other organs and tissues. Over 100,000 corneal transplantations are performed worldwide every year.

Purpose

Purpose. This study investigated whether in vivo confocal microscopy (IVCM) can aid in the diagnosis of a graft rejection reaction by detecting changes in cellular structures and density of immune cells after penetrating keratoplasty.

Materials and methods

Materials and methods. The study included thirty-four eyes of 34 patients who underwent penetrating keratoplasty (7 eyes with corneal graft rejection, 27 without rejection). The average age of patients is 51.1 ± 13.6 years (from 23 to 76 years). The follow-up period ranged from 12 to 36 months (24.5 ± 4.84 months). Follow-up was performed at 1, 3, 6, 12 months and annually after PKP. To study the morphology of the cornea all patients underwent IVCM to assess the basal epithelium, subbasal layer, stroma and endothelium. Immune cells were identified and evaluated for the shape, length of the processes and their density.

Results

Results. Patients with corneal graft rejection demonstrated significant accumulation of corneal dendritic-like immune cells compared to patients with non-rejected grafts. In addition, the cells acquired a more mature morphology (grade 2–3). The density of dendritic cells (DC) was 809.17 ± 342.19 (p < 0.001). A positive correlation was found between DC density and graft rejection (p < 0.001). As well the patients showed signs of endothelial failure with low endothelial cell density and pleomorphism, increased light scattering and hyperreflectivity of the stroma.

Conclusions

Conclusions. In a complex of diagnostic measures, confocal microscopy may provide a valuable clinical adjunctive tool in diagnosis and management of early corneal graft rejection.

кератопластикареакция отторжения трансплантатаконфокальная микроскопия роговицыклетки Лангергансадендритиформные макрофагиcorneal transplantgraft rejectionconfocal microscopydendritic cellsLangerhans cellsReferencesCoster D., Williams K. Transplantation of the cornea. Med J Aust. 1992;157(6):405–408. https://doi.org/10.5694/j.1326-5377.1992.tb137253.x.Coster D., Williams K. Transplantation of the cornea. Med J Aust. 1992;157(6):405–408. https://doi.org/10.5694/j.1326-5377.1992.tb137253.x.George A., Larkin D. Corneal Transplantation: The Forgotten Graft. Amer J Transpl. 2004;4(5):678–685. https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2004.00417.x.George A., Larkin D. Corneal Transplantation: The Forgotten Graft. Amer J Transpl. 2004;4(5):678–685. https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2004.00417.x.Oliva M., Gulati M., Schottman T. Turning the tide of corneal blindness. Ind J Ophthal. 2012;60(5):423. https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2004.00417.x.Oliva M., Gulati M., Schottman T. Turning the tide of corneal blindness. Ind J Ophthal. 2012;60(5):423. https://doi.org/10.1111/j.1600-6143.2004.00417.x.Jerry Y. Niederkorn J.Y., Larkin D.P. Immune Privilege of Corneal Allografts. Ocul Immunol Inflamm. 2010;18(3):162–171. https://doi.org/10.3109/09273948.2010.486100.Jerry Y. Niederkorn J.Y., Larkin D.P. Immune Privilege of Corneal Allografts. Ocul Immunol Inflamm. 2010;18(3):162–171. https://doi.org/10.3109/09273948.2010.486100.Труфанов С.В., Маложен С.А., Крахмалева Д.А., Сурнина З.В., Пивин Е.А., Каспарова Е.А. Антиангиогенная терапия при кератопластике высокого риска. Вестник офтальмологии. 2020;136(4):11–18. https://doi.org/10.17116/oftalma202013604111.Trufanov S.V., Malozhen S.A., Krakhmaleva D.A., Surnina Z.V., Pivin E.A., Kasparova E.A. Antiangiogenic therapy in high-risk keratoplasty. Vestnik oftalmologii = The Russian Annals of Ophthalmology. 2020;136(4):11–18. (In Russ.) https://doi.org/10.17116/oftalma202013604111.Shapiro M.B., Mandel M.R., Krachmer J.H. Rejection. In: Bright B. (ed.). Corneal Surgery, Theory, Technique and Tissues. 2nd ed. St. Louis: CV Mosby; 1997, pp. 254–268.Shapiro M.B., Mandel M.R., Krachmer J.H. Rejection. In: Bright B. (ed.). Corneal Surgery, Theory, Technique and Tissues. 2nd ed. St. Louis: CV Mosby; 1997, pp. 254–268.Труфанов С.В., Суббот А.М., Маложен С.А., Саловарова Е.П., Крахмалева Д.А. Факторы риска, клинические проявления, методы профилактики и лечения реакции отторжения трансплантата роговицы Вестник офтальмологии. 2016;132(6):108–116. https://doi.org/10.17116/oftalma20161326108-116.Trufanov S.V., Subbot A.M., Malozhen S.A., Salovarova E.P., Krakhmaleva D.A. Risk factors, clinical presentations, prevention, and treatment of corneal graft rejection. Vestnik oftalmologii = The Russian Annals of Ophthalmology. 2016;132(6):108–116. (In Russ.) https://doi.org/10.17116/oftalma20161326108-116.Panda A., Vanathi M., Kumar A., Dash Y., Priya S. Corneal Graft Rejection. Surv Ophthalmol. 2007;52(4):375396. https://doi.org/10.1016/j.survophthal.2007.04.008.Panda A., Vanathi M., Kumar A., Dash Y., Priya S. Corneal Graft Rejection. Surv Ophthalmol. 2007;52(4):375396. https://doi.org/10.1016/j.survophthal.2007.04.008.Monnereau C., Bruinsma M., Ham L., Baydoun L., Oellerich S., Melles G.R. Endothelial cell changes as an indicator for upcoming allograft rejection following descemet membrane endothelial keratoplasty. Am J Ophthalmol. 2014;158:485–495. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2014.05.030.Monnereau C., Bruinsma M., Ham L., Baydoun L., Oellerich S., Melles G.R. Endothelial cell changes as an indicator for upcoming allograft rejection following descemet membrane endothelial keratoplasty. Am J Ophthalmol. 2014;158:485–495. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2014.05.030.Benetz B., Lass J., Gal R., Sugar A., Menegay H., Dontchev M. et al. Endothelial Morphometric Measures to Predict Endothelial Graft Failure After Penetrating Keratoplasty. JAMA Ophthalmol. 2013;131(5):601. https://doi.org/10.1001/jamaophthalmol.2013.1693.Benetz B., Lass J., Gal R., Sugar A., Menegay H., Dontchev M. et al. Endothelial Morphometric Measures to Predict Endothelial Graft Failure After Penetrating Keratoplasty. JAMA Ophthalmol. 2013;131(5):601. https://doi.org/10.1001/jamaophthalmol.2013.1693.Liu Y., Lwin N., Chan N., Mehta J. Use of Anterior Segment Optical Coherence Tomography to Predict Corneal Graft Rejection in Small Animal Models. Inves Ophthalmol Visual Science. 2014;55(10):6736–6741. https://doi.org/10.1167/iovs.14-14475.Liu Y., Lwin N., Chan N., Mehta J. Use of Anterior Segment Optical Coherence Tomography to Predict Corneal Graft Rejection in Small Animal Models. Inves Ophthalmol Visual Science. 2014;55(10):6736–6741. https://doi.org/10.1167/iovs.14-14475.Abou Shousha M., Yoo S., Sayed M., Edelstein S., Council M., Shah R. et al. In Vivo Characteristics of Corneal Endothelium/Descemet Membrane Complex for the Diagnosis of Corneal Graft Rejection. Amer J Ophthalmol. 2017;178:27–37. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2017.02.026.Abou Shousha M., Yoo S., Sayed M., Edelstein S., Council M., Shah R. et al. In Vivo Characteristics of Corneal Endothelium/Descemet Membrane Complex for the Diagnosis of Corneal Graft Rejection. Amer J Ophthalmol. 2017;178:27–37. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2017.02.026.Chirapapaisan C., Abbouda A., Jamali A., Müller R.T., Cavalcanti B.M., Colon C. et al. In Vivo Confocal Microscopy Demonstrates Increased Immune Cell Densities in Corneal Graft Rejection Correlating With Signs and Symptoms. Am J Ophthalmol. 2019;203:26–36. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2019.02.013.Chirapapaisan C., Abbouda A., Jamali A., Müller R.T., Cavalcanti B.M., Colon C. et al. In Vivo Confocal Microscopy Demonstrates Increased Immune Cell Densities in Corneal Graft Rejection Correlating With Signs and Symptoms. Am J Ophthalmol. 2019;203:26–36. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2019.02.013.Resch M., Marsovszky L., Németh J., Bocskai M., Kovács L., Balog A. Dry Eye and Corneal Langerhans Cells in Systemic Lupus Erythematosus. J Ophthalmol. 2015;2015:1–8. https://doi.org/10.1155/2015/543835.Resch M., Marsovszky L., Németh J., Bocskai M., Kovács L., Balog A. Dry Eye and Corneal Langerhans Cells in Systemic Lupus Erythematosus. J Ophthalmol. 2015;2015:1–8. https://doi.org/10.1155/2015/543835.Shtein R., Kelley K., Musch D., Sugar A., Mian S. In Vivo Confocal Microscopic Evaluation of Corneal Wound Healing After Femtosecond Laser-Assisted Keratoplasty. Ophthalmic Surgery, Lasers and Imaging Retina. 2012;43(3):205–213. https://doi.org/10.3928/15428877-20120209-01.Shtein R., Kelley K., Musch D., Sugar A., Mian S. In Vivo Confocal Microscopic Evaluation of Corneal Wound Healing After Femtosecond Laser-Assisted Keratoplasty. Ophthalmic Surgery, Lasers and Imaging Retina. 2012;43(3):205–213. https://doi.org/10.3928/15428877-20120209-01.Tham V.M., Abbott R.L. Corneal graft rejection: recent updates. Int Ophthalmol Clin. 2002;42:105–113. https://doi.org/10.1097/00004397-200201000-00015.Tham V.M., Abbott R.L. Corneal graft rejection: recent updates. Int Ophthalmol Clin. 2002;42:105–113. https://doi.org/10.1097/00004397-200201000-00015.Kheirkhah A., Rahimi Darabad R., Cruzat A., Hajrasouliha A., Witkin D., Wong N. et al. Corneal Epithelial Immune Dendritic Cell Alterations in Subtypes of Dry Eye Disease: A Pilot In Vivo Confocal Microscopic Study. Investig Opthalmol Visual Science. 2015;56(12):7179. https://doi.org/10.1167/iovs.15-17433.Kheirkhah A., Rahimi Darabad R., Cruzat A., Hajrasouliha A., Witkin D., Wong N. et al. Corneal Epithelial Immune Dendritic Cell Alterations in Subtypes of Dry Eye Disease: A Pilot In Vivo Confocal Microscopic Study. Investig Opthalmol Visual Science. 2015;56(12):7179. https://doi.org/10.1167/iovs.15-17433.Chidambaranathan G., Mathews S., Panigrahi A., Mascarenhas J., Prajna N., Muthukkaruppan V. In vivo Confocal Microscopic Analysis of Limbal Stroma in Patients With Limbal Stem Cell Deficiency. Cornea. 2015;34(11):1478–1486. https://doi.org/10.1097/ico.0000000000000593.Chidambaranathan G., Mathews S., Panigrahi A., Mascarenhas J., Prajna N., Muthukkaruppan V. In vivo Confocal Microscopic Analysis of Limbal Stroma in Patients With Limbal Stem Cell Deficiency. Cornea. 2015;34(11):1478–1486. https://doi.org/10.1097/ico.0000000000000593.Müller R., Abedi F., Cruzat A., Witkin D., Baniasadi N., Cavalcanti B. et al. Degeneration and Regeneration of Subbasal Corneal Nerves after Infectious Keratitis. Ophthalmology. 2015;122(11):2200–2209. https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2015.06.047.Müller R., Abedi F., Cruzat A., Witkin D., Baniasadi N., Cavalcanti B. et al. Degeneration and Regeneration of Subbasal Corneal Nerves after Infectious Keratitis. Ophthalmology. 2015;122(11):2200–2209. https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2015.06.047.Hamrah P., Sahin A., Dastjerdi M., Shahatit B., Bayhan H., Dana R. et al. In Vivo Confocal Microscopic Changes of the Corneal Epithelium and Stroma in Patients With Herpes Zoster Ophthalmicus. Amer J Ophthalmol. 2015;159(6):1036–1044.e1. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2015.03.003.Hamrah P., Sahin A., Dastjerdi M., Shahatit B., Bayhan H., Dana R. et al. In Vivo Confocal Microscopic Changes of the Corneal Epithelium and Stroma in Patients With Herpes Zoster Ophthalmicus. Amer J Ophthalmol. 2015;159(6):1036–1044.e1. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2015.03.003.Niederer R., Sherwin T., McGhee C. In Vivo Confocal Microscopy of Subepithelial Infiltrates in Human Corneal Transplant Rejection. Cornea. 2007;26(4):501–504. https://doi.org/10.1097/ico.0b013e3180318107.Niederer R., Sherwin T., McGhee C. In Vivo Confocal Microscopy of Subepithelial Infiltrates in Human Corneal Transplant Rejection. Cornea. 2007;26(4):501–504. https://doi.org/10.1097/ico.0b013e3180318107.Hamrah P., Dana M.R. Corneal antigen-presenting cells. Chem Immunol Allergy. 2007;92:58–70. https://doi.org/10.1159/000099254.Hamrah P., Dana M.R. Corneal antigen-presenting cells. Chem Immunol Allergy. 2007;92:58–70. https://doi.org/10.1159/000099254.Hamrah P., Liu Y., Zhang Q., Dana M. The Corneal Stroma Is Endowed with a Significant Number of Resident Dendritic Cells. Investig Opthalmol Visual Science. 2003;44(2):581. https://doi.org/10.1167/iovs.02-0838.Hamrah P., Liu Y., Zhang Q., Dana M. The Corneal Stroma Is Endowed with a Significant Number of Resident Dendritic Cells. Investig Opthalmol Visual Science. 2003;44(2):581. https://doi.org/10.1167/iovs.02-0838.Zhivov A., Stave J., Vollmar B., Guthoff R. In vivo confocal microscopic evaluation of Langerhans cell density and distribution in the normal human corneal epithelium. Graefe’s Arch Clinic Exp Ophthalmol. 2005;243(10):1056–1061. https://doi.org/10.1007/s00417-004-1075-8.Zhivov A., Stave J., Vollmar B., Guthoff R. In vivo confocal microscopic evaluation of Langerhans cell density and distribution in the normal human corneal epithelium. Graefe’s Arch Clinic Exp Ophthalmol. 2005;243(10):1056–1061. https://doi.org/10.1007/s00417-004-1075-8.Eckard A., Stave J., Guthoff R. In Vivo Investigations of the Corneal Epithelium With the Confocal Rostock Laser Scanning Microscope (RLSM). Cornea. 2006;25(2):127–131. https://doi.org/10.1097/01.ico.0000170694.90455.f7.Eckard A., Stave J., Guthoff R. In Vivo Investigations of the Corneal Epithelium With the Confocal Rostock Laser Scanning Microscope (RLSM). Cornea. 2006;25(2):127–131. https://doi.org/10.1097/01.ico.0000170694.90455.f7.Hadden O., Patel D., Gray T., Morris A., Ring C. Multifocal lamellar keratitis following laser in situ keratomileusis. J Cat Refr Surg. 2007;33(1):144–147. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2006.07.043.Hadden O., Patel D., Gray T., Morris A., Ring C. Multifocal lamellar keratitis following laser in situ keratomileusis. J Cat Refr Surg. 2007;33(1):144–147. https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2006.07.043.Alsuhaibani A., Sutphin J., Wagoner M. Confocal Microscopy of Subepithelial Infiltrates Occurring After Epidemic Keratoconjunctivitis. Cornea. 2006;25(7):778–780. https://doi.org/10.1097/01.ico.0000220773.04155.7a.Alsuhaibani A., Sutphin J., Wagoner M. Confocal Microscopy of Subepithelial Infiltrates Occurring After Epidemic Keratoconjunctivitis. Cornea. 2006;25(7):778–780. https://doi.org/10.1097/01.ico.0000220773.04155.7a.Hattori T., Takahashi H., Dana R. Novel Insights Into the Immunoregulatory Function and Localization of Dendritic Cells. Cornea. 2016;35(1 Suppl.):49–54. https://doi.org/10.1097/ICO.0000000000001005.Hattori T., Takahashi H., Dana R. Novel Insights Into the Immunoregulatory Function and Localization of Dendritic Cells. Cornea. 2016;35(1 Suppl.):49–54. https://doi.org/10.1097/ICO.0000000000001005.Wang D., Song P., Wang S., Sun D., Wang Y., Zhang Y., Gao H. Laser Scanning In Vivo Confocal Microscopy of Clear Grafts after Penetrating Keratoplasty. BioMed Res Inter. 2016;2016:1–6. https://doi.org/10.1155/2016/5159746.Wang D., Song P., Wang S., Sun D., Wang Y., Zhang Y., Gao H. Laser Scanning In Vivo Confocal Microscopy of Clear Grafts after Penetrating Keratoplasty. BioMed Res Inter. 2016;2016:1–6. https://doi.org/10.1155/2016/5159746.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.