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Ziel: Entwicklung eines Ex-vivo-Modells, das durch Behandlung von Schweinehornhaut mit Kollagenase Typ II keratokonusähnliche Veränderungen der Hornhaut nachbildet.

Methoden: Ex-vivo-Schweinehornhäute wurden in sechs Gruppen aufgeteilt. Fünf Gruppen wurden für 4 Tage mit Kollagenase Typ II inkubiert, um keratokonusähnliche Schäden zu induzieren: (1) 5 U/ml, (2) 10 U/ml, (3) 15 U/ml, (4) 20 U/ml oder (5) 30 U/ml. Unbehandelte Hornhäute dienten als Kontrollgruppe (6). Alle sechs Untersuchungsgruppen wurden insgesamt vier Tage lang kultiviert. Dann wurde das Hornhautgewebe für die Histologie (H&E) sowie Immunfluoreszenzfärbungen aufbereitet (K12, ZO-1; n=8/Gruppe). Anschließend wurden die Gesamtdicke der Hornhaut sowie die Färbefläche von ZO-1 und K12 ermittelt. Zusätzlich wurden die Mediumüberstände der kultivierten Hornhäute mittels Enzym-Immunoassays auf die Immunglobulin E (IgE) und Galectin-1 Menge (n=8/Gruppe) untersucht.

Ergebnisse: Die Messung der Hornhautdicke zeigte eine signifikante Reduktion in der 20 U/ml-Gruppe (555,71±39,18 μm) im Vergleich zur Kontrollgruppe (799,01±24,81 μm; p=0,042). Alle anderen Gruppen zeigten keine signifikanten Veränderungen. Die K12-Färbefläche im Stroma der 20 U/ml-Gruppe (5,233±2,450 Fläche /Bild [%]) als auch in der 30 U/ml-Gruppe (2,959±2,245 Fläche/Bild [%]) im Vergleich zur Kontrollgruppe (16,53±3,74 Fläche/Bild [%]), 20 U/ml: p=0,034; 30 U/ml: p=0,008) signifikant erniedrigt. Im Gegensatz dazu war die ZO-1-Färbefläche in den beiden höchsten Konzentrationen (20 U/ml: 4,41±0,58 Fläche/Bild [%]; 30 U/ml: 5,59±0,59 Fläche /Bild [%]) im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht (2,60±0,33 Fläche /Bild [%]; 20 U/ml: p=0,023; 30 U/ml: p<0,001). Für Galectin-1 in den Mediumüberständen waren zwischen den sechs Gruppen keine signifikanten Unterschiede nachweisbar. Bezüglich der IgE-Werte war in den Überständen der 30 U/mL-Gruppe eine erhöhte Menge (183,14 ng/ml) im Vergleich zur Kontrollgruppe (2,30 ng/ml; p=0,014) zu beobachten.

Schlussfolgerung: Hohe Kollagenasekonzentrationen führten zu charakteristischen Veränderungen der Hornhautstruktur, spezifischer Marker und der Sekretionsprofile. Damit konnte ein erster Schritt zur Etablierung eines ex vivo Keratokonusmodells gezeigt werden, das neue Einblicke in die Krankheitsmechanismen ermöglicht und als Grundlage für die zukünftige kontrollierte Testung innovativer Therapiestrategien dienen kann .