Les 12 – deel 2
Tissue engineering in ophthalmology
1. The human eye
Het menselijk oog bestaat uit verschillende delen die samenwerken om licht om te zetten in
beelden die naar de hersenen worden gestuurd. Het oog kan worden verdeeld in twee delen:
een posterieur (achterste) en een anterieur (voorste) gedeelte, gescheiden door de lens. Het
voorste deel van het oog omvat de pupil en het hoornvlies (cornea), terwijl het achterste deel
bestaat uit de sclera (het witte gedeelte van het oog), de oogzenuw en het netvlies (retina).
Het hoornvlies breekt ongeveer twee derde van het licht dat ons oog binnenkomt, terwijl de
lens de resterende derde voor zijn rekening neemt. Wat de lens bijzonder maakt, is dat deze
van dikte kan veranderen, waardoor de optische sterkte varieert. Dit stelt het oog in staat om
objecten op verschillende afstanden scherp te zien, omdat de lens zich dynamisch aanpast.
Onder het netvlies bevindt zich de choroïde, een laag die veel pigment bevat en voorkomt dat
licht via de sclera het oog binnenkomt en de visuele waarneming beïnvloedt. Het hoornvlies
en de lens werken samen om het licht naar het netvlies te sturen. Het netvlies zet het licht om
in elektrochemische signalen, die via de oogzenuw naar de visuele cortex in de hersenen
worden gestuurd. Daar wordt het beeld omgekeerd zodat we het op de juiste manier
waarnemen.
De structuur van het oog is te vergelijken met een camera. In beide gevallen is het belangrijk
dat het licht effectief wordt gebroken en gefocust. De donkere laag in het oog voorkomt dat
ongewenst licht de waarneming verstoort, zoals het zwarte interieur van een camera dat de
binnenkant beschermt tegen licht.
2. Tissue engineering in ophthalmology
Tissue engineering of the cornea
Het hoornvlies wordt vaak aangeduid als het "raam" van het menselijke lichaam omdat het
volledig transparant is, waardoor licht erdoorheen kan en we duidelijk kunnen zien. Deze
transparantie maakt het hoornvlies bijzonder interessant voor weefseltechniek. We kunnen er
niet alleen doorheen kijken, maar ook ingrijpen om medische behandelingen toe te passen.
Bovendien is het hoornvlies avasculair, wat betekent dat het geen bloedvaten bevat. Dit maakt
het gemakkelijker om weefsels in het hoornvlies te transplanteren zonder dat het
immuunsysteem een afstotingsreactie veroorzaakt. De voorste oogkamer, achter het
hoornvlies, heeft zelfs systemische tolerantie, wat een kalme omgeving biedt voor
transplantatie. Hierdoor is hoornvliestransplantatie een van de meest succesvolle vormen van
transplantatie, zonder dat HLA-matching nodig is. Dit maakt het ook mogelijk om de voortgang
van de patiënt gemakkelijk te volgen.
Corneaziekten op verschillende niveaus
Het hoornvlies bestaat uit drie hoofdlagen: het epitheel, het stroma en het endotheel. Ziekten
kunnen zich op verschillende niveaus van het hoornvlies manifesteren:
• Epitheel: Defecten in het epitheel, zoals erosie, blootstellen de onderliggende lagen, wat
zorgt voor aanzienlijke irritatie. Het hoornvlies bevat de dichtste concentratie
zenuwuiteinden in het lichaam, waardoor het extreem gevoelig is. Oorzaken zoals het
1
, wrijven van de ogen of hooikoorts kunnen het epitheel beschadigen, wat ongemak
veroorzaakt.
• Stroma: Het stroma is een dikke laag, opgebouwd uit collageen lamellen die in een
gestructureerd patroon zijn gerangschikt. Bij verwondingen aan het oog door scherpe
voorwerpen kan er littekenweefsel in het stroma ontstaan. Er treedt echter geen
immuunrespons op in deze laag, wat voorkomt dat het hoornvlies troebel wordt. Littekens
in het stroma kunnen echter het gezichtsvermogen verstoren en mogelijk leiden tot
blindheid.
• Endotheel: Het endotheel is een dunne laag cellen aan de achterkant van het hoornvlies.
Als deze laag beschadigd raakt, kan water het hoornvlies binnendringen, waardoor het
opzwelt en troebel wordt. Een van de meest voorkomende aandoeningen die het
endotheel aantasten is Fuchs' dystrofie, een genetische aandoening die ervoor zorgt dat
de endotheliale cellen groter worden en polyclonaal worden, wat leidt tot zwelling en
vertroebeling van het hoornvlies.
Weefseltechniek in de oogheelkunde richt zich op het ontwikkelen van Advanced Therapy
Medicinal Products (ATMP's) voor de behandeling van corneaziekten. Door aandoeningen die
het epitheel en endotheel aantasten aan te pakken, willen wetenschappers effectievere
behandelingen creëren die de behoefte aan hoornvliestransplantaties verminderen en de
uitkomsten voor patiënten met corneaziekten verbeteren.
Gescheidenis cornea transplantatie
Cornea transplantatie heeft een lange geschiedenis die al teruggaat tot de 18de eeuw, waarbij
oogtransplantaties sindsdien intensief zijn bestudeerd. In de 19de eeuw werd er veel
technische vooruitgang geboekt, waaronder de ontwikkeling van een cirkelvormig mes
waarmee het hoornvlies van zowel de donor als de ontvanger op dezelfde maat kon worden
uitgesneden. Dit maakte de procedure veel preciezer en effectiever.
In 1905 werd de allereerste succesvolle hoornvliestransplantatie uitgevoerd. Een man die door
een chemische brandwond zijn hoornvlies had beschadigd, maar verder gezond was, werd
geholpen. Het hoornvlies van een 8-jarig jongetje, dat een scherp object in zijn oog had
gekregen, werd gebruikt voor de transplantatie. Het hoornvlies werd in twee kleine stukjes
gesneden en getransplanteerd in het oog van de man. De procedure was succesvol, hoewel
er bij de ontvanger van het hoornvlies afstoting optrad, wat destijds een zeldzaam fenomeen
was, aangezien men nog niet begreep dat het immuunsysteem hierbij een rol speelde.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werden er veel gevechtspiloten behandeld die gewond waren
geraakt door beschietingen. Bij deze patiënten kwamen glas- of plexiglasfragmenten in hun
ogen terecht, maar er trad geen afweerreactie op tegen het vreemde materiaal. Dit leidde ertoe
dat plexiglas later werd gebruikt in intra-oculaire operaties.
Tegenwoordig is het uitvoeren van een hoornvliestransplantatie veel eenvoudiger. Het
hoornvlies kan met een mes worden verwijderd en een nieuw hoornvlies kan in het oog worden
geplaatst, waarna het wordt vastgezet met hechtingen. Sinds 2000-2002 is er echter een
verschuiving naar laminaire of partiële hoornvliestransplantaties, waarbij niet het hele
hoornvlies wordt vervangen, maar alleen het binnenste gedeelte, het endotheel.
Corneal donor
Het donortekort blijft wereldwijd een groot probleem: voor elke 70 patiënten is er slechts één
beschikbaar hoornvlies. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van complexe
biobankinfrastructuren, waarbij het hoornvlies van overleden patiënten kan worden gebruikt
voor transplantatie. In sommige culturen is orgaantransplantatie echter nog steeds niet
geaccepteerd, wat de beschikbaarheid van donorhoornvliezen verder beperkt.
2
Tissue engineering in ophthalmology
1. The human eye
Het menselijk oog bestaat uit verschillende delen die samenwerken om licht om te zetten in
beelden die naar de hersenen worden gestuurd. Het oog kan worden verdeeld in twee delen:
een posterieur (achterste) en een anterieur (voorste) gedeelte, gescheiden door de lens. Het
voorste deel van het oog omvat de pupil en het hoornvlies (cornea), terwijl het achterste deel
bestaat uit de sclera (het witte gedeelte van het oog), de oogzenuw en het netvlies (retina).
Het hoornvlies breekt ongeveer twee derde van het licht dat ons oog binnenkomt, terwijl de
lens de resterende derde voor zijn rekening neemt. Wat de lens bijzonder maakt, is dat deze
van dikte kan veranderen, waardoor de optische sterkte varieert. Dit stelt het oog in staat om
objecten op verschillende afstanden scherp te zien, omdat de lens zich dynamisch aanpast.
Onder het netvlies bevindt zich de choroïde, een laag die veel pigment bevat en voorkomt dat
licht via de sclera het oog binnenkomt en de visuele waarneming beïnvloedt. Het hoornvlies
en de lens werken samen om het licht naar het netvlies te sturen. Het netvlies zet het licht om
in elektrochemische signalen, die via de oogzenuw naar de visuele cortex in de hersenen
worden gestuurd. Daar wordt het beeld omgekeerd zodat we het op de juiste manier
waarnemen.
De structuur van het oog is te vergelijken met een camera. In beide gevallen is het belangrijk
dat het licht effectief wordt gebroken en gefocust. De donkere laag in het oog voorkomt dat
ongewenst licht de waarneming verstoort, zoals het zwarte interieur van een camera dat de
binnenkant beschermt tegen licht.
2. Tissue engineering in ophthalmology
Tissue engineering of the cornea
Het hoornvlies wordt vaak aangeduid als het "raam" van het menselijke lichaam omdat het
volledig transparant is, waardoor licht erdoorheen kan en we duidelijk kunnen zien. Deze
transparantie maakt het hoornvlies bijzonder interessant voor weefseltechniek. We kunnen er
niet alleen doorheen kijken, maar ook ingrijpen om medische behandelingen toe te passen.
Bovendien is het hoornvlies avasculair, wat betekent dat het geen bloedvaten bevat. Dit maakt
het gemakkelijker om weefsels in het hoornvlies te transplanteren zonder dat het
immuunsysteem een afstotingsreactie veroorzaakt. De voorste oogkamer, achter het
hoornvlies, heeft zelfs systemische tolerantie, wat een kalme omgeving biedt voor
transplantatie. Hierdoor is hoornvliestransplantatie een van de meest succesvolle vormen van
transplantatie, zonder dat HLA-matching nodig is. Dit maakt het ook mogelijk om de voortgang
van de patiënt gemakkelijk te volgen.
Corneaziekten op verschillende niveaus
Het hoornvlies bestaat uit drie hoofdlagen: het epitheel, het stroma en het endotheel. Ziekten
kunnen zich op verschillende niveaus van het hoornvlies manifesteren:
• Epitheel: Defecten in het epitheel, zoals erosie, blootstellen de onderliggende lagen, wat
zorgt voor aanzienlijke irritatie. Het hoornvlies bevat de dichtste concentratie
zenuwuiteinden in het lichaam, waardoor het extreem gevoelig is. Oorzaken zoals het
1
, wrijven van de ogen of hooikoorts kunnen het epitheel beschadigen, wat ongemak
veroorzaakt.
• Stroma: Het stroma is een dikke laag, opgebouwd uit collageen lamellen die in een
gestructureerd patroon zijn gerangschikt. Bij verwondingen aan het oog door scherpe
voorwerpen kan er littekenweefsel in het stroma ontstaan. Er treedt echter geen
immuunrespons op in deze laag, wat voorkomt dat het hoornvlies troebel wordt. Littekens
in het stroma kunnen echter het gezichtsvermogen verstoren en mogelijk leiden tot
blindheid.
• Endotheel: Het endotheel is een dunne laag cellen aan de achterkant van het hoornvlies.
Als deze laag beschadigd raakt, kan water het hoornvlies binnendringen, waardoor het
opzwelt en troebel wordt. Een van de meest voorkomende aandoeningen die het
endotheel aantasten is Fuchs' dystrofie, een genetische aandoening die ervoor zorgt dat
de endotheliale cellen groter worden en polyclonaal worden, wat leidt tot zwelling en
vertroebeling van het hoornvlies.
Weefseltechniek in de oogheelkunde richt zich op het ontwikkelen van Advanced Therapy
Medicinal Products (ATMP's) voor de behandeling van corneaziekten. Door aandoeningen die
het epitheel en endotheel aantasten aan te pakken, willen wetenschappers effectievere
behandelingen creëren die de behoefte aan hoornvliestransplantaties verminderen en de
uitkomsten voor patiënten met corneaziekten verbeteren.
Gescheidenis cornea transplantatie
Cornea transplantatie heeft een lange geschiedenis die al teruggaat tot de 18de eeuw, waarbij
oogtransplantaties sindsdien intensief zijn bestudeerd. In de 19de eeuw werd er veel
technische vooruitgang geboekt, waaronder de ontwikkeling van een cirkelvormig mes
waarmee het hoornvlies van zowel de donor als de ontvanger op dezelfde maat kon worden
uitgesneden. Dit maakte de procedure veel preciezer en effectiever.
In 1905 werd de allereerste succesvolle hoornvliestransplantatie uitgevoerd. Een man die door
een chemische brandwond zijn hoornvlies had beschadigd, maar verder gezond was, werd
geholpen. Het hoornvlies van een 8-jarig jongetje, dat een scherp object in zijn oog had
gekregen, werd gebruikt voor de transplantatie. Het hoornvlies werd in twee kleine stukjes
gesneden en getransplanteerd in het oog van de man. De procedure was succesvol, hoewel
er bij de ontvanger van het hoornvlies afstoting optrad, wat destijds een zeldzaam fenomeen
was, aangezien men nog niet begreep dat het immuunsysteem hierbij een rol speelde.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werden er veel gevechtspiloten behandeld die gewond waren
geraakt door beschietingen. Bij deze patiënten kwamen glas- of plexiglasfragmenten in hun
ogen terecht, maar er trad geen afweerreactie op tegen het vreemde materiaal. Dit leidde ertoe
dat plexiglas later werd gebruikt in intra-oculaire operaties.
Tegenwoordig is het uitvoeren van een hoornvliestransplantatie veel eenvoudiger. Het
hoornvlies kan met een mes worden verwijderd en een nieuw hoornvlies kan in het oog worden
geplaatst, waarna het wordt vastgezet met hechtingen. Sinds 2000-2002 is er echter een
verschuiving naar laminaire of partiële hoornvliestransplantaties, waarbij niet het hele
hoornvlies wordt vervangen, maar alleen het binnenste gedeelte, het endotheel.
Corneal donor
Het donortekort blijft wereldwijd een groot probleem: voor elke 70 patiënten is er slechts één
beschikbaar hoornvlies. Dit heeft geleid tot de ontwikkeling van complexe
biobankinfrastructuren, waarbij het hoornvlies van overleden patiënten kan worden gebruikt
voor transplantatie. In sommige culturen is orgaantransplantatie echter nog steeds niet
geaccepteerd, wat de beschikbaarheid van donorhoornvliezen verder beperkt.
2
