Elektrophysiologische Toxizitätsuntersuchungen von schweren Farbstoffen für die vitreoretinale Chirurgie am Modell der isolierten und umströmten Vertebratennetzhaut

Abstract

Pathologien im Bereich der vitreretinalen Grenzschicht können insbesondere bei Beteiligung der Makula zu erheblicher Visusminderung führen. Ursächlich für die Ausbildung eines Makulaforamens oder einer epiretinalen Gliose sind semitransparente Membranen, die häufig nur eine Dicke von wenigen Mikrometern aufweisen. Die Entfernung dieser Strukturen („Peeling“) stellt daher eine chirurgische Herausforderung dar. Hilfreich sind Farbstoffe zur selektiven Kontrastierung, um eine restlose Entfernung zu gewährleisten und iatrogene Schäden an der sensiblen neurosensorischen Retina zu vermeiden. Bei Indocyaningrün, das zuvor bereits bei Angiographien verwendet worden war und als sicher galt, führte eine epiretinale Anwendung unter anderem zum Auftreten von Gesichtsfelddefekten. Vor der klinischen Anwendung neuer Farbstoffe sollte daher eine sorgfältige Prüfung der retinalen Biokompatibilität erfolgen. In dieser Arbeit wurden Farbstoffe bzw. Farbstoffgemische auf retinale Toxizität getestet, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnen, in der intraokularen Spülflüssigkeit auf die Netzhaut abzusinken. Dies führt zu einer besseren Anfärbung der Zielstrukturen und Umgehung des ansonsten notwendigen Flüssigkeits-Gas-Austauschs. Über die Ableitung eines Elektroretinogramms (ERG) vor und nach Exposition mit der jeweiligen Testsubstanz konnten Rückschlüsse auf die Biokompatibilität gezogen werden. Hierfür wurde das Modell der isolierten und perfundierten Netzhaut verwendet, das sich in der Vergangenheit bereits als verlässliches Werkzeug für toxikologische Prüfungen intravitrealer Pharmaka bewährt hat. BBG Brilliant Peel® gemischt mit Glukose erschien in Konzentrationen bis 4,4% als sichere off-label-Anwendung. Höhere Konzentrationen sollten vermieden werden, da sich ab einer Glukosekonzentration von 8% eine signifikante Reduktion der b-Welle zeigte. BBG Brilliant Peel (Deuteriumoxide)® zeigte bis zu einer Expositionszeit von 120 s keine Toxizität. Die klinisch gebräuchliche Färbedauer liegt normalerweise bei weniger als einer Minute, sodass die klinische Anwendung in unserem Modell sicher scheint. Für ILM-Blue® und MembraneBlue-Dual® konnte eine eindeutige Toxizität durch die Messungen ebenfalls nicht gefunden werden. ILM-Blue® könnte aber durch das Fehlen von Trypanblau eine bessere Biokompatibilität aufweisen. Polyethylenglykol als Zusatz zeigte Hinweise auf neuroprotektive Eigenschaften und stellt damit einen interessanten Zusatz auch für weitere intraokuläre Farbstoffe bzw. Pharmaka dar.

Durch die elektrophysiologische Toxizitätsprüfung von Farbstoffen vor der intraoperativen klinischen Anwendung kann für die Patienten ein großer Sicherheitsgewinn erreicht werden. Die verwendete Methode bietet eine hohe Sensitivität für toxische Effekte, da die funktionelle Integrität des retinalen Gewebes durch die Ableitung eines ERG unmittelbar geprüft wird. Für die Zukunft kann mit der Entwicklung neuer hoch spezifischer Farbstoffe gerechnet werden. Beispielsweise könnten Antikörper oder Aptamere gegen spezifische Strukturen im Auge entwickelt und mit einem Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt werden. Eine elektrophysiologische Untersuchung dieser Substanzen vor der klinischen Anwendung wäre wünschenswert.