Kurzzeitige Effekte von medizinischem Kaltplasma auf Hundehornhäute in einem ex vivo Air-Liquid Interface Kulturmodell

Kaltplasma hat in den letzten Jahrzehnten in der Medizin immer mehr an Bedeutung gewonnen. Im Vordergrund stehen der antimikrobielle Effekt, die wundheilungsfördernden Eigenschaften und die Zytotoxizität. Die Auswirkungen von medizinischem Kaltplasma auf korneales Gewebe sind nur wenig untersucht. Studien zur Anwendungssicherheit an gesunden Hornhäuten von Hunden gibt es bis jetzt nicht. Ziel der Studie war es, die Hornhäute von verstorbenen Hunden in einem ex vivo Air-Liquid-Interface-Modell zu kultivieren, um dann die kurzzeitigen Auswirkungen einer Kaltplasmabehandlung auf Epithel und Stroma zu untersuchen. Vor der Kultivierung erfolgte eine chirurgische Keratektomie, um den Heilungsverlauf der Epithelisierung zu beobachten. Die Kontrollgruppe c1 wurde keratektomiert und das Gewebe wurde sofort fixiert, ohne Kaltplasmaanwendung und Kultivierungsphase. Die Kontrollgruppe t0 wurde ohne Kaltplasmabehandlung kultiviert. Die Behandlungsgruppen t2 und t5 haben sich in der Anwendungsdauer des Kaltplasmas unterschieden: t2 = 2 Minuten, t5 = 5 Minuten. Danach folgte ebenfalls die Kultivierung. Die Kultivierungsphase dauerte 72 Stunden an, dann folgte die histologische und immunhistologische Auswertung.
Zuerst wurde der Kultivierungseffekt auf das Hornhautgewebe untersucht. Alle untersuchten Hornhäute waren nach der Kultivierungsphase vollständig reepithelisiert. Die immunhistochemische Auswertung zeigte keine signifikanten Folgen auf Epithel und Stroma aufgrund der ALI-Kultivierung. Die Hornhäute entwickelten alle ein geringgradiges Ödem, welches sich statisch verhielt. Dies ist am ehesten eine Folge der Keratektomie. Ohne Epithel kann Kulturmedium in die Hornhaut eindringen und ein Ödem verursachen.
Dann erfolgte die Auswertung der Kaltplasmaanwendung auf die epithelialen und stromalen Zellen. Die Epitheldicke nach der CAP-Behandlung und Kultivierung war in allen Gruppen ähnlich. Die Anzahl der Epithelzellen pro definierte Fläche in der Peripherie der Hornhaut war in t5 (10±4 Zellen) am geringsten im Vergleich zu t2 (15±5 Zellen) und t0 (13±5; p=0,0422). Dies spiegelt die physiologische Wundheilung der Kornea wider. Die Epithelzellen migrieren von der Peripherie in Richtung des Defektes, um sich dort anzusiedeln und zu hypertrophieren. Dies könnte jedoch auch für eine Hemmung der limbalen Stammzellen (durch die CAP-Behandlung) sprechen, sodass die Zellanzahl abnimmt. Zur Verifizierung wären weitere Versuche notwendig. Die Anzahl der Ki-67 positiven Zellen im Epithel war in allen Gruppen ähnlich. Der Proliferationsmarker zeigte jedoch Unterschiede in der Anzahl positiv gefärbter Keratozyten im Stroma. In Gruppe t2 (18±12 Zellen) wurden signifikant mehr positiv gefärbte Keratozyten gezählt, als in Gruppe t5 (10±7 Zellen; p=0,0111). Als Apoptosemarker wurde Caspase 3 gewählt. Hier gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Gruppen. Darüber hinaus konnte auch keine vermehrte Fibrotisierung der Hornhaut festgestellt werden (α-SMA).
Zusammenfassend zeigt die Studie also, dass eine CAP-Behandlung von bis zu zwei Minuten keine negativen Auswirkungen auf die epitheliale Wundheilung der caninen Hornhaut hat. Eine fünf-minütige CAP-Behandlung resultierte in einer geringeren Epithelzelldichte in dem peripheren Bereich der Hornhaut und in einer geringeren Proliferationsrate der Keratinozyten (Ki-67). Die Bedeutung dieses Ergebnisses ist unklar. Es sollten weitere Studien folgen, um die Auswirkungen längerer Behandlungsintervalle zu untersuchen.