Il trapianto di cornea: attualità e prospettive

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1 3/ 2005 RIASSUNTO Lo scopo di questa rassegna è di fornire una panoramica della situazione attuale e delle prospettive del trapianto di cornea in Italia. Il trapianto consiste nella sostituzione della porzione centrale della cornea con un lembo corneale omologo. L intervento è effettuato utilizzando cornee prelevate entro 24 ore dal decesso da donatori selezionati. Le cellule basali dell epitelio del limbus (la periferia corneale) sono le cellule staminali dell epitelio che riveste la cornea. In caso di deficit del limbus, il trapianto di cornea non è una misura sufficiente, perché fornisce solo un sostituto temporaneo dell epitelio del ricevente, senza ricostituire la funzionalità delle cellule staminali. Il successo del trapianto si identifica con la possibilità di restituire all occhio operato una capacità visiva migliore o paragonabile a quella dell occhio controlaterale. La percentuale complessiva di sopravvivenza del trapianto è circa 90% a un anno, 74% a 5 anni, 62% dopo 10 anni. La causa più frequente di fallimento è il rigetto immunologico, seguito dallo scompenso tardivo per esaurimento del lembo. Nessuno studio esteso è mai stato pubblicato sul risultato dei trapianti di cornea in Italia. Il CORneal Transplant Epidemiological Study, che Fondazione Banca degli Occhi sta conducendo da quattro anni, produrrà informazioni sui risultati a medio e lungo termine dei trapianti di cornea in Italia. Il compito di una banca degli occhi è raccogliere, selezionare, conservare e distribuire tessuti oculari per chirurgia elettiva o interventi urgenti. Diego Ponzin 1 Alessandro Galan 2 1 Fondazione Banca degli Occhi, Venezia-Mestre 2 U.O. Oculistica, Ospedale S. Antonio, Padova Parole chiave Trapianto di cornea, cheratoplastica perforante, cheratoplastica lamellare, superficie oculare, banche degli occhi. Corneal transplantation: present and perspectives SUMMARY The aim of this review is to provide an overview of the current status and the future perspectives of corneal transplantation in Italy. Corneal transplantation is performed by replacing the central portion of the recipient cornea with a donor button, retrieved from selected donors within 24 hours from the death. The basal cells of the limbus (the corneal periphery) are the corneal epithelial stem cells. In case of limbal deficiency, the corneal transplantation does not represent a sufficient measure, because it provides only a temporary replacement of the recipient epithelium, and it does not restore the limbal stem cells function. The success of the corneal transplantation can by defined by the possibility to restore in the operated eye a visual acuity better, or at least comparable, to the contra lateral eye. The overall survival rate of the transplanted corneas is about 90% (after 1 year), 74% (5 years), 62% (10 years). The most frequent cause of failure is the immunological rejection, followed by the late failure due to graft exhaustion. Up to now there are not published studies on the outcome of corneal transplantation in Italy. The CORneal Transplant Epidemiological Study, that the Veneto Eye Bank Foundation is performing since four years, will produce information on the intermediate and long term outcome of corneal transplantation in Italy. The aim of an eye bank is to procure, select, store and deliver ocular tissue for elective and urgent surgery. Key words Corneal transplantation, penetrating keratoplasty, lamellar keratoplasty, ocular surface, eye banks. 101

2 Introduzione Il primo tentativo di trapianto di cornea di cui esista documentazione è stato eseguito nel 1838 da Kissam, che trapiantò ad un paziente una cornea di maiale, senza l utilizzo di anestesia 1. Lo xenotrapianto fallì, come una serie di ulteriori tentativi. Tuttavia nel 1905 Edward Konrad Zirm, un oculista di Vienna ( ), eseguì il primo trapianto di cornea su di un paziente dell attuale Repubblica Ceca, Alois Glogar, che nell agosto del 1904 si era provocato una grave ustione da calce agli occhi. Nel 1905, Karl Brauer, un bimbo di 11 anni, ebbe un grave trauma da schegge metalliche in un occhio. Quattro mesi dopo, il piccolo fu portato nella clinica di Zirm a Olomouc, una zona rurale dell Austria. Zirm, non riuscendo a salvare l occhio di Brauer, lo enucleò e ne utilizzò il tessuto corneale per trapiantarlo negli occhi di Glogar. In uno dei due occhi il trapianto rimase funzionante, permettendo a Glogar un certo recupero visivo 2. Il dottor Zirm viene quindi ricordato come il pioniere che ha eseguito con successo il primo trapianto di cornea. Lo scopo di questa rassegna è di fornire una panoramica della situazione attuale e delle prospettive del trapianto di cornea in Italia. Anatomia e fisiopatologia della cornea e del limbus La cornea rappresenta la porzione anteriore del bulbo oculare. Grazie alla sua trasparenza e curvatura essa si comporta come una potente lente, permettendo alla luce di raggiungere le strutture interne dell occhio e stimolare la retina. Il mantenimento della trasparenza e della fisiologica curvatura della cornea, che è priva di vasi sanguigni, è essenziale per la visione 3. La cornea è delimitata esternamente da un epitelio squamoso non cheratinizzato che poggia, mediante una membrana basale, su di uno stroma povero di acqua. Lo strato più interno, a contatto con l umore acqueo della camera anteriore, è costituito da un monostrato di cellule (endotelio), che forma un mosaico regolare di elementi esagonali. L epitelio, che viene costantemente rinnovato, è costituito da 3-4 strati esterni di cellule piatte, 1-3 strati intermedi e uno strato di cellule basali colonnari. Le cellule degli strati esterni ed intermedi sono postmitotiche, e si differenziano progressivamente fino a desquamarsi, mentre lo strato basale, costituito da transient amplifying cells variamente differenziate, rappresenta il comparto mitoticamente attivo. Lo stroma è composto principalmente da collagene, la cui disposizione in fibre di diametro e spaziatura uniformi è essenziale per la trasparenza della cornea; inoltre sono presenti glicoproteine e proteoglicani. L endotelio corneale della specie umana non possiede attività mitotica e il numero di cellule si riduce progressivamente con l età (0,5% per anno a partire dall età adulta). Inoltre, la perdita endoteliale può essere accelerata da patologie o insulti di varia natura. Una lesione dell endotelio provoca un aumento di spessore della cornea, 102

3 che diventa edematosa e perde la trasparenza 4. Il rigonfiamento della cornea è dovuto all ipertonicità dello stroma rispetto al film lacrimale e all umore acqueo. Poiché i fluidi e i soluti entrano continuamente nello stroma, lo spessore e la trasparenza della cornea devono essere mantenuti mediante una costante rimozione dei fluidi. Il meccanismo attraverso il quale l endotelio rimuove i fluidi dallo stroma, noto come pompa endoteliale, è costituito da trasportatori e canali ionici che promuovono un flusso di ioni dallo stroma all umore acqueo (soprattutto Na + e HCO 3- ), seguito da un movimento di acqua. Il limbus è la zona di transizione tra cornea e congiuntiva bulbare. Le cellule basali dell epitelio del limbus sono le cellule staminali dell epitelio corneale. Tali cellule sono scarsamente differenziate, hanno un alto potenziale proliferativo ed una bassa attività mitotica, e producono le transient amplifying cells, che si moltiplicano ma hanno un potenziale proliferativo limitato. La scoperta del ruolo delle cellule del limbus corneale ha contribuito alla definizione della superficie oculare, una unità anatomo-funzionale che comprende il film lacrimale, l epitelio corneale e l epitelio congiuntivale. Le patologie corneali e della superficie oculare Tutte le malattie che provocano una grave alterazione della trasparenza e della curvatura della cornea conducono alla cecità parziale o totale. Se queste malattie sono incurabili, o il danno da esse prodotto è irreversibile, il trapianto di cornea rappresenta l unica possibilità terapeutica. Secondo l Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), le patologie della cornea, a livello internazionale, sono responsabili del 20% dei casi di cecità, al secondo posto dopo la cataratta. Nei paesi in via di sviluppo prevalgono le patologie corneali secondarie ad infezioni, nei paesi occidentali il trapianto di cornea viene eseguito principalmente per patologie congenite o secondarie a interventi chirurgici. Le malattie che producono alterazioni di curvatura sono rappresentate dal cheratocono, un ectasia congenita che colpisce i giovani, provoca uno sfiancamento della cornea e ne compromette la struttura (tabella I). Le alterazioni della trasparenza comprendono: malattie conge- Indicazione Italia USA PK (%) LK (%) PK (%) LK (%) Cheratocono Ritrapianto Cheratopatia bollosa Cheratite Distrofia Trauma Cicatrice corneale Altro Tabella I. Principali indicazioni cliniche al trapianto di cornea in Italia (dati estratti dal data base di Fondazione Banca Occhi relativi a 2001 cornee distribuite per PK e 118 lenticoli distribuiti per LK) e in USA (Eye Bank Association of America, dati relativi a cornee distribuite per PK e 414 lenticoli distribuiti per LK) nel Il cheratocono si manifesta nei giovani (età media dei pazienti operati con cornee fornite da Fondazione: 36 anni). I soggetti affetti da cheratopatia bollosa sono in genere anziani (età media: 68 anni). Nel caso delle distrofie le conseguenze sulla visione diventano importanti in età adulta (età media: 59 anni). 103

4 nite, le distrofie corneali (figura 1), patologie ereditarie che producono un danno all endotelio, o provocano l accumulo di sostanze anomale nello stroma, con conseguenze sulla visione che diventano importanti in età adulta; malattie infiammatorie, come l infezione prodotta dal virus Herpes; malattie degenerative, come la cheratopatia bollosa, manifestazione clinica della perdita della funzione endoteliale che può rappresentare la complicanza di interventi come l estrazione della cataratta e si verifica negli anziani; malattie traumatiche, come le perforazioni. Infine, un gruppo di pazienti è rappresentato da soggetti sottoposti a ritrapianto, sia come conseguenza di un rigetto, sia per esaurimento della funzionalità del lembo corneale. La superficie oculare può essere compromessa da traumi o patologie che distruggono le cellule staminali dell epitelio, o la congiuntiva. La perdita delle cellule staminali dell epitelio corneale (deficit limbare) determina difetti epiteliali persistenti o recidivanti, ulcere stromali, sostituzione della superficie corneale con epitelio congiuntivale e formazione di un danno neovascolare. Questo predispone alla formazione di leucomi, ulcere settiche o trofiche, melting e rischio di perforazioni corneali. Se in questa situazione si esegue un trapianto di cornea, l intervento è destinato all insuccesso, per problemi di riepitelizzazione. Il trapianto di cornea Il trapianto consiste nella sostituzione della porzione centrale della cornea con un lembo corneale omologo che in genere ha un diametro di 8,0 8,5 mm (cheratoplastica perforante, PK, figura 2). L intervento è effettuato utilizzando cornee prelevate entro 24 ore dal decesso da donatori selezionati, viene condotto in anestesia generale o locale e dura da 30 a 60 minuti. Il tessuto sano viene suturato alla porzione residua della cornea patologica mediante un filo di nylon 10/0, che viene lasciato in situ per mesi. L intervento comporta una degenza di pochi giorni o viene eseguito in day hospital, è seguito da un rapido recupero visivo e non richiede una terapia immunosoppressiva sistemica. I rischi di rigetto sono contenuti, perché la cornea è priva di vasi sanguigni. Se esso si manifesta, può essere controllato mediante una terapia topica a base di cortisonici. Quando si parla di trapianto di cornea, si intende normalmente l intervento di tipo perforante, Figura 1. Cornea di paziente di 51 anni, affetto da distrofia granulare, una patologia congenita, autosomica dominante, che produce un progressivo accumulo di proteina amiloide nello stroma centrale, prevalentemente anteriore, della cornea. In genere l acuità visiva risulta essere compromessa nel corso della quinta decade di vita. Lampada a fessura, 10 X. Archivio Fondazione Banca Occhi. Figura 2. Trapianto di cornea, 6 mesi dopo l intervento. Il lembo è trasparente, la riepitelizzazione è completa. La sutura, di tipo continuo, sarà rimossa dopo mesi dall intervento. Lampada a fessura, 16 X. Archivio dott. A Galan. 104

5 che viene eseguito in condizioni random, senza tipizzazione del donatore e del ricevente. Negli anni Quaranta Louis Paufique ( ), un eminente oculista francese, ha sviluppato la cheratoplastica lamellare (LK), con lo scopo di sostituire solo gli strati patologici superficiali di una cornea alterata, lasciando intatte le strutture sane più profonde. Come la PK, anche la LK può essere distinta in ottica (effettuata per ottenere la riabilitazione visiva dell occhio interessato), tettonica (serve a ristabilire lo spessore o l integrità della cornea) e terapeutica (ha lo scopo di rimuovere una patologia in atto, come una neoplasia o un infezione) 5. La LK tettonica o terapeutica può essere seguita, se necessario, da una cheratoplastica perforante a scopo ottico. In base al tipo di preparazione del tessuto e dell occhio ricevente, distinguiamo una LK manuale (lo stroma corneale viene dissezionato con una spatola smussa), meccanizzata (preparazione con microcheratomo), e con laser ad eccimeri. In base al tipo di tecnica chirurgica la LK può essere superficiale (viene sostituito lo stroma anteriore), a spessori differenziati (una LK superficiale in cui si innesta un lenticolo più spesso dello stroma che è stato asportato), profonda (sostituzione di tutto lo stroma, fino alla membrana di Descemet), posteriore (sostituzione di stroma posteriore, membrana di Descemet ed endotelio) L evoluzione della tecnica chirurgica ha migliorato i risultati visivi, ampliando le indicazioni della LK. L intervento viene condotto in anestesia generale o locale, e può durare fino a 90 minuti. Un lenticolo sano (figura 3) viene suturato al letto residuo della cornea, dalla quale sono stati rimossi gli strati patologici. Il filo di sutura viene lasciato in situ per 3-4 mesi 6. La LK presenta alcuni vantaggi rispetto alla PK. Poiché si tratta di una procedura extraoculare, le potenziali complicanze associate all apertura del bulbo (infezioni intraoculari, cataratta, ipertono, emorragia espulsiva) vengono eliminate. Inoltre l intervento è assai raramente seguito da reazioni di rigetto immunologico. In caso di deficit del limbus corneale, il trapianto di cornea non è una misura sufficiente, perché fornisce solo un sostituto temporaneo dell epitelio del ricevente, senza ricostituire la funzionalità delle cellule staminali; quando le cellule epiteliali del donatore esauriscono la loro capacità mitotica, il trapianto fallisce. Se il limbus è solo parzialmente danneggiato, l applicazione di membrana amniotica può essere sufficiente a stimolare la riepitelizzazione della cornea, evitando interventi più impegnativi 6. La membrana amniotica, lo strato più interno delle membrane fetali, è costituita da uno strato di cellule epiteliali poggianti su di una mem- Figura 3. Lenticolo corneale preparato con microcheratomo, uno strumento che utilizza una lama che, con movimenti ad alta frequenza, taglia lo stroma corneale garantendo una buona regolarità della superficie. L aspetto è simile a quello di una lente a contatto. Generalmente il chirurgo utilizza la stessa tecnica per la preparazione del letto corneale del ricevente, sul quale innesterà il lenticolo. La qualità della superficie è un fattore importante per l acuità visiva dopo l intervento. Microscopio elettronico a scansione, 16 X. Archivio Fondazione Banca degli Occhi. 105

6 brana basale, a sua volta ancorata ad uno stroma avascolare, di natura collagenica. Si tratta di un tessuto non immunogenico (le cellule non esprimono antigeni HLA-A, -B, -C e -DR), dotato di proprietà trofiche, anti-dolorifiche e anti-infiammatorie. Dal 1995 la membrana amniotica viene utilizzata in chirurgia oculare ricostruttiva, nel trattamento di patologie corneali, della superficie oculare e di cheratalgie, nella chirurgia del glaucoma, da sola o in associazione con altre procedure. La ricostituzione della superficie corneale può essere seguita, a distanza di tempo, dalla PK a scopo ottico. I risultati Da quando è stato effettuato per la prima volta, il trapianto di cornea ha subito una costante evoluzione. Il successo del trapianto si identifica quasi sempre con la possibilità di restituire all occhio operato una capacità visiva migliore, o almeno paragonabile, a quella dell occhio controlaterale. Secondo dati di letteratura (gli unici due studi prospettici, multicentrici, disponibili a livello internazionale, che abbiano coinvolto un numero elevato di pazienti, sono quelli dell Australian Corneal Graft Registry e il Corneal Transplant Follow-up Study, eseguito nel Regno Unito), la percentuale complessiva di sopravvivenza della cornea trapiantata (capacità del lembo di rimanere trasparente) è circa 90% a un anno, 74% a 5 anni, 62% dopo 10 anni. Nel caso di occhi ad alto rischio, che presentano neovascolarizzazione corneale, infiammazione, o un deficit del limbus, la percentuale di sopravvivenza del lembo a 10 anni è inferiore al 35% 7. Questi dati sono simili alle percentuali di successo del trapianto di rene, un organo vascolarizzato. La causa più frequente di fallimento della cheratoplastica perforante è il rigetto immunologico, seguito dallo scompenso tardivo per esaurimento del lembo. Ciò induce a ritenere che il concetto di sito immunologicamente privilegiato sia da riconsiderare (la nozione che la cornea sia uno dei siti immunologicamente privilegiati dell organismo, derivata più di 100 anni fa da osservazioni sperimentali, è stata applicata all occhio da Medawar nel 1948, sulla base dell osservazione che tale organo non dispone di un drenaggio linfatico. L esistenza di un atipicità delle reazioni immunologiche che si svolgono nell occhio è stata successivamente confermata sperimentalmente e sviluppata concettualmente). La sopravvivenza del lembo non è il solo parametro che stabilisce il successo dell intervento (un lembo trasparente può non garantire una buona capacità visiva). Inoltre il risultato visivo non deve essere espresso solo come acuità visiva naturale e best corrected visual acuity, ma anche come migliore acuità visiva ottenuta con una correzione tollerabile dal paziente. La risoluzione di un eventuale sintomatologia dolorosa, il ripristino dell anatomia, il risultato estetico, la percezione del paziente relativamente al risultato funzionale 106

7 e all adeguatezza dell intervento sono altri indicatori utili. Inoltre, il giudizio sulla trasparenza corneale va accompagnato da dati come la pachimetria, la densità e la morfologia dell endotelio, lo stato dell epitelio. Infine, anche il monitoraggio di indicatori negativi, come gli eventi avversi e le complicanze, deve essere preso in considerazione. Alcuni fattori prognostici in grado di influenzare l esito di trapianti sono già stati individuati, ma il loro peso relativo rimane da stabilire. Essi comprendono la patologia del ricevente (infiammazione e vascolarizzazione della cornea al momento del trapianto), il grado di deterioramento dell endotelio e la dimensione lembo trapiantato, l esperienza del chirurgo (numero di trapianti eseguiti annualmente), il numero di trapianti subiti in precedenza dallo stesso occhio, l istocompatibilità nel caso di soggetti a rischio di rigetto. In letteratura non sono ancora stati pubblicati studi sufficientemente illustrativi dell esito a lungo termine del trapianto di cornea. Gli studi multicentrici relativi a un elevato numero di pazienti sono basati su un follow-up breve (un anno), e gli studi con follow-up lunghi comprendono pochi pazienti. Nessuno studio esteso è mai stato pubblicato sul risultato dei trapianti di cornea in Italia. Il CORneal Transplant Epidemiological Study, che Fondazione Banca degli Occhi sta conducendo da quattro anni, in collaborazione con l Università di Padova e numerosi centri di trapianto italiani, risponde ai requisiti elencati. Si tratta di uno studio longitudinale (prospettico), multicentrico che produrrà informazioni sui risultati a medio e lungo termine dei trapianti di cornea in Italia. Evento avverso o complicanza % Trasmissione di 0 patologia sistemica (da trentanni non si verificano casi) Trasmissione locale di patologia 0,1-2,0 (conservazione a 4 C) (cheratite, endoftalmite) 0,1 (conservazione in coltura) Fallimento precoce 1,2-2,1 (conservazione a 4 C) (lembo trapiantato diffusamente edematoso al primo giorno post-pk, mancata risoluzione dell edema nei giorni successivi e assenza di cause identificabili per il fallimento) 0,2 (conservazione in coltura) Fallimento tardivo 5 8 (graduale scompenso del trapianto in assenza di cause apparenti, con refrattarietà al trattamento con corticosteroidi e assenza di storia recente di episodi di rigetto) Rigetto 32 Glaucoma 6 Recidiva di patologia 1 Tabella II. Incidenza annuale di alcuni eventi avversi e complicanze nel trapianto di cornea. I dati relativi alla conservazione in coltura confermano che tale tecnica consente di distribuire cornee di qualità più affidabile. Fonte: Fondazione Banca Occhi. Eye Bank Association of America, Wilhelmus KR. Arch Ophtalmol 1995; Bourne WM. Cornea 2001; Ing JJ et al. Ophthalmology 1998; Waldock A, Cook SD. Br J of Ophthalmol 2000; Stechschulte SU, Azar DT. Int Ophthalmol Clin 2000; Australian Corneal Graft Registry 1996; Corneal Transplant Follow-up Study

8 Eventi avversi e complicanze del trapianto Si intende per evento avverso una patologia trasmissibile, correlata e attribuibile alla procedura di trapianto, comprese le infezioni (endoftalmiti, cheratiti e patologie virali sistemiche), oppure un problema relativo alla qualità biologica della cornea trapiantata, come lo scompenso precoce o un lembo con alterazioni distrofiche. Si parla di complicanza in presenza di un evento clinico in grado di compromettere l esito del trapianto. Si parla infine di fallimento quando il trapianto deve essere ripetuto per qualsiasi motivo, indipendentemente dalla trasparenza della cornea. Eventi avversi, complicanze e fallimenti, dal punto di vista clinico, possono essere ulteriormente distinti in precoci e tardivi 8. Gli eventi precoci sono: mancanza di tenuta o altri problemi della sutura, difetti epiteliali persistenti, cheratopatia filamentosa, pressione intraoculare elevata, emorragia della coroide, ipoema, cheratiti, endoftalmiti e scompenso precoce. Gli eventi tardivi comprendono la crescita dell epitelio in camera anteriore, gli errori di refrazione, il rigetto, il glaucoma, la trasmissione di patologie sistemiche e lo scompenso tardivo. Attualmente il trapianto di cornea è gravato da un incidenza molto bassa di eventi avversi, che comprendono lo scompenso precoce, il lembo con alterazioni distrofiche e la trasmissione locale di infezioni, che si verifica in una percentuale inferiore a quella di altri interventi sul segmento anteriore (tabella II). La maggior parte dei fallimenti è attribuibile a complicanze come il rigetto e lo scompenso tardivo. Le banche degli occhi Il compito di una banca degli occhi è raccogliere, selezionare, conservare e distribuire cornee idonee e altri tessuti oculari, per chirurgia elettiva o interventi urgenti 9. La prima banca degli occhi, costituita da Paton a New York nel 1944, ha posto le basi per lo sviluppo di numerose banche, sia negli Stati Uniti che nel resto del mondo. Le banche statunitensi sono riunite nella Eye Bank Association of America, un ente certificatore che associa 79 banche e impone ai suoi affiliati l osservanza di linee-guida. Nel 2004 tali banche hanno raccolto cornee, di cui (52%) sono state distribuite per PK, negli Stati Uniti (32.106), o esportate in altri paesi, anche europei. Le 83 banche degli occhi europee, riunite nella European Eye Bank Association, un organizzazione tecnico-scientifica che chiede agli affiliati di dichiarare i parametri di qualità adottati, nel 2003 hanno raccolto cornee, di cui (52%) distribuite per trapianto. La prima banca degli occhi italiana è stata Fondazione Banca degli Occhi nel Veneto che, dall inizio degli anni Novanta, opera sul territorio nazionale. In seguito sono nate altre strutture e, nel 2003, è stata costituita la Società Italiana Banche degli Occhi (SIBO), con l impegno di approfondire gli aspetti scientifici, elaborare linee-guida e in- 108

9 teragire con le istituzioni che regolano e rappresentano l attività di procurement e trapianto (Società Oftalmologica Italiana, Società Italiana Trapianto di Cornea, Ministero della Salute, Centro Nazionale Trapianti, Centri di Coordinamento Regionali e Interregionali). Grazie all esistenza della SIBO è stato possibile raccogliere i dati relativi all attività di procurement e trapianto di cornea in Italia. Nel 2004, le 14 banche degli occhi italiane hanno raccolto cornee, di cui 5387 (43%) sono state distribuite per PK e LK. Questi dati, negli ultimi quattro anni, sono rimasti stabili (tabella III). Sebbene non si conosca l epidemiologia delle malattie corneali nel nostro paese, è possibile stimare la necessità di trapianto e il fabbisogno di cornee in Italia confrontando la nostra situazione con quella di altre nazioni. I trapianti eseguiti ogni milione di abitanti sono 110 negli Stati Uniti, e 91 in Italia. Il confronto con gli Stati Uniti è interessante perché, nell ultimo decennio, il numero di trapianti/anno si è mantenuto costante, o in leggera flessione. Negli Stati Uniti, quindi, è stata raggiunta una situazione di equilibrio tra il numero dei pazienti che ogni anno necessitano di trapianto e la disponibilità di cornee. È possibile prevedere che il fabbisogno italiano potrà essere soddisfatto qualora sia raggiunto un tasso simile a quello degli Stati Uniti. Di conseguenza, per un tasso di 110 trapianti/ abitanti/anno, il procurement in Italia deve aumentare a cornee/anno, per assicurare la disponibilità, posto come riferimento l attuale percentuale di utilizzo del 43%, di cornee idonee. Alla luce dei miglioramenti organizzativi promossi dal Centro Nazionale Trapianti, dai Coordinamenti Regionali e Locali, e dalle singole banche degli occhi nella promozione della donazione delle cornee per trapianto, tale traguardo appare vicino. Nazione Popolazione Trapianti Tasso (milione di abitanti) (trapianti/milione abitanti/anno) Italia Alcune nazioni UE* Stati Uniti Selezione dei donatori Il successo del trapianto dipende anche dall applicazione di procedure volte a minimizzare il rischio di trasmissione di patologie sistemiche e infezioni oculari dal donatore al ricevente. Il rischio deve essere mantenuto a livelli tali da rendere favorevole il rapporto rischio/beneficio del trapianto di cornea, che non è un intervento salvavita ma ha lo scopo di migliorarne la qualità. Tabella III. Trapianti di cornea in Italia (2004), alcune nazioni della Unione Europea (2003) e Stati Uniti (2004). Fonte: Fondazione Banca Occhi. Eye Bank Association of America, ISTAT, US Census Bureau, * Le nazioni della Unione Europea considerate: Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Irlanda, Grecia, Regno Unito, Svezia, Spagna, Olanda (Directory 2005, European Eye Bank Association). 109

10 Gli agenti eziologici che possono essere potenzialmente trasmessi con la cornea comprendono batteri, funghi e protozoi (trasmissione locale), i virus e le cellule neoplastiche (trasmissione locale e sistemica), i prioni (trasmissione sistemica). In realtà i virus per cui esiste una trasmissione documentata sono il virus dell epatite B (due casi antecedenti al 1985, data di inizio dell applicazione dello screening sierologico per HBV) e il virus della rabbia (quattro casi). La possibilità di trasmissione di cellule neoplastiche è limitata al retinoblastoma, un raro tumore del tessuto retinico (un caso in letteratura). Inoltre è stata segnalata la presenza di cellule neoplastiche in cornee prelevate da donatori deceduti per leucemia. Questo, assieme ad una possibile eziologia virale, ha fatto sì che leucemie, linfomi, mielomi, nonché i tumori maligni del segmento anteriore dell occhio costituiscano criteri di esclusione. Tutte le altre neoplasie maligne non costituiscono una controindicazione all utilizzo delle cornee per trapianto e non è mai stato documentato un aumento di incidenza di tumori nei riceventi di cornee provenienti da donatori deceduti per neoplasia. Per quanto riguarda i prioni, sono documentati quattro casi di trasmissione di encefalopatia spongiforme (un solo caso definito, tre probabili), che risalgono agli anni 70, e quattro casi di innesti di tessuti oculari provenienti da un donatore affetto da encefalopatia spongiforme che, fino ad oggi, non hanno dato luogo a conseguenze cliniche. L OMS ha individuato nel 1997 i gruppi a rischio per la possibile trasmissione dell encefalopatia spongiforme, che sono persone affette da encefalopatia spongiforme e loro famigliari, persone che hanno assunto l ormone della crescita dal 1963 al 1985, o che hanno ricevuto innesti di dura madre, e persone affette da malattie neurologiche di eziologia sconosciuta. Il donatore di tessuti oculari viene selezionato attraverso l identificazione (che assicura la rintracciabilità perenne), la documentazione di ora, luogo, circostanze di decesso e prelievo, l intervallo post-mortem, l età (per motivi legati alla qualità dei tessuti oculari), la raccolta dell anamnesi patologica prossima e remota, l ispezione in situ dei tessuti oculari e i test sierologici (ricerca di anti-hiv 1 e 2, anti- HCV, antigene HBs e TPHA). L esistenza di un periodo finestra, durante il quale non è possibile rilevare alcuna risposta sistemica alla presenza del virus, impone la raccolta dell anamnesi sociale e un ispezione fisica, per escludere la presenza di comportamenti a rischio. La fonte delle informazioni deve essere documentata ed è costituita dalla cartella clinica e/o dal medico curante, personale infermieristico, patologo, referto autoptico, medico di famiglia, famigliari o conoscenti vicini al deceduto. Poiché da più di 30 anni non viene documentato un caso di trasmissione di patologia sistemica, si può concludere che, con l applicazione delle attuali linee-guida, il rischio di trasmissione di patologie sistemiche associato al trapianto di cornea è teorico, oppure molto basso. 110

11 La conservazione della cornea La conservazione della cornea ha lo scopo di mantenere inalterate le caratteristiche del tessuto, in particolare il numero e la vitalità delle cellule endoteliali, dal prelievo al trapianto. Il più antico metodo, introdotto da Filatov nel 1935, consiste nella conservazione del bulbo oculare del donatore in una camera umida. Il bulbo viene avvolto in una garza inumidita con soluzione salina sterile e conservato in un contenitore ermetico. Questo metodo è affidabile per 24 ore. Gli svantaggi sono emersi quando, a partire dagli anni Cinquanta, è stata riconosciuta l importanza dell endotelio corneale. Poiché nella camera anteriore dell occhio del cadavere sono presenti enzimi idrolitici e metaboliti tossici, in concentrazione proporzionale alla durata dell intervallo post-mortem, la cornea deve essere al più presto isolata dal bulbo oculare, e conservata in condizioni idonee. Per questi motivi, tale metodo è oggi utilizzato solo in combinazione con altri sistemi di conservazione. Nel 1974, McCarey e Kaufman hanno proposto un liquido per la conservazione a 4 C della cornea. A 4 C il metabolismo delle cellule corneali è ridotto e la funzione della pompa endoteliale è assente. A causa dell ipertonicità dello stroma, una cornea immersa in un liquido di coltura assume acqua e si rigonfia. Tale fenomeno ritarda il ripristino della trasparenza dopo l intervento e può impedire una corretta sutura del lembo. Il liquido di McCarey e Kaufman contiene destrano (peso molecolare KD), che trattiene l acqua e mantiene lo spessore e la trasparenza corneale per ore. Il liquido è stato seguito da altre formulazioni, tutte derivate da esso e costituite da un medium per colture cellulari, antibiotici (gentamicina da sola o in associazione), agenti deturgescenti (destrano e condroitin solfato), substrati metabolici, antiossidanti, fattori di crescita. Poiché le cornee conservate a 4 C vanno incontro a fenomeni degenerativi, esse vengono in genere trapiantate entro 5 giorni anche se, in particolari situazioni, è possibile arrivare fino a 10 giorni di conservazione. Tale tecnica è semplice e la bassa temperatura, assieme agli antibiotici presenti, limita la crescita di eventuali specie microbiche contaminanti. In questo lasso di tempo, tuttavia, non è possibile fare controlli microbiologici e, talvolta, si ha difficoltà a programmare l intervento. Negli anni Settanta è stata introdotta anche la conservazione della cornea in coltura a C. La cornea viene inizialmente mantenuta in un liquido per colture cellulari, contenente antibiotici, un antimicotico, L-glutamina e fattori di crescita. Questa fase può durare anche quattro settimane. Il tessuto si rigonfia e pertanto, prima dell intervento, viene trasferito in un liquido contenente destrano ad alto peso molecolare ( KD) che, in 24 ore, riporta lo spessore corneale a valori paragonabili a quelli primitivi. Il lungo periodo di conservazione consente di programmare gli interventi, avere tessuti disponibili per interventi urgenti, effettuare test di istocompatibilità e controlli microbiologici, che consentono di distribuire tessuti esenti da crescita 111

12 di micororganismi. Un altro aspetto interessante è dato dalla possibilità di fare più controlli dell endotelio. Infine, a questa temperatura la cornea risponde ai fattori di crescita ed esibisce fenomeni riparativi. I tessuti che contengono alterazioni iniziali possono quindi essere recuperati. Gli svantaggi sono attribuibili alla complessità del metodo. Non esistono studi clinici che dimostrino una differenza nell esito a lungo termine del trapianto eseguito con cornee conservate a 4 C o in coltura; entrambi le tecniche, correttamente applicate, sembrano garantire risultati sovrapponibili. In Italia la conservazione in coltura è stata introdotta da Fondazione Banca degli Occhi a partire dal Da allora è stata progressivamente adottata anche dalle altre banche e oggi la maggior parte dei trapianti di cornea italiani viene eseguita con questa metodologia. La selezione della cornea La selezione della cornea si basa sulla ricerca di malattie intrinseche dell occhio, congenite o acquisite, segni di precedente chirurgia intraoculare, e sulla valutazione di densità, vitalità, presenza di alterazioni morfologiche (pleiomorfismo, polimegatismo, distrofie, degenerazioni) dell endotelio corneale. È opinione diffusa che la cornea per trapianto debba avere una densità endoteliale non inferiore a cellule/mm 2. L età non è un parametro affidabile per selezionare la cornea. A partire da 40 anni, un numero significativo di donatori ha una densità endoteliale inferiore a 2000 cellule/mm 2 e può presentare alterazioni distrofiche dell endotelio, mentre donatori di età superiore a 80 anni possono fornire cornee idonee al trapianto. Per questi motivi il limite superiore e inferiore dell età del donatore può variare da centro a centro, e dipende anche da considerazioni di efficienza. La distribuzione Le banche degli occhi devono distribuire i tessuti secondo principi etici (coloro che erogano servizi sanitari hanno il dovere di accertarsi che essi siano di buona qualità e disponibili per tutti coloro che ne hanno bisogno). Il trapianto di cornea rappresenta quasi sempre una procedura elettiva e, nell attuale situazione italiana, il problema dei tempi di attesa è ridimensionato. Nelle regioni che fanno riferimento a banche degli occhi efficienti il tempo di attesa è 1-3 mesi, e viene garantita la disponibilità immediata di tessuti nel caso di situazioni cliniche urgenti (perforazione corneale in atto o imminente, dolore, fallimento di precedente trapianto), o particolari, come l età pediatrica del paziente. Conclusioni e prospettive future Il trapianto di cornea rappresenta il più vecchio, il più comune e forse il più efficace trapianto di tessuto. Se si pensa che il primo intervento è stato eseguito circa trent anni dopo la scoperta dei microbi, e 112

13 trent anni prima dell arrivo degli antibiotici nella pratica clinica, si capisce come la storia del trapianto di cornea comprenda anche qualche grave incidente e numerosi insuccessi. Attualmente, nel mondo, si eseguono più di trapianti di cornea all anno. Si tratta di una procedura sicura, associata ad un basso tasso di morbilità. Le linee-guida internazionali e nazionali garantiscono un riferimento per operare con elevati livelli di qualità e, anche nel nostro paese, le possibilità di trapianto e l attività delle banche degli occhi sono presenti in molte regioni. I trapianti sono pianificati e i tempi di attesa sono diminuiti, anche se ci sono ancora differenze tra le diverse regioni. Il monitoraggio permanente degli esiti dei trapianti rappresenta una tappa obbligata nell evoluzione della chirurgia e delle banche degli occhi italiane, e consentirà un ulteriore miglioramento dell efficacia ed efficienza di tutte le attività. Le sfide che chirurghi e banche degli occhi sono chiamati a raccogliere dipendono dal progresso delle conoscenze. I concetti di patologia della superficie oculare e deficit delle cellule staminali limbari hanno, in alcune situazioni cliniche, trasformato il ruolo del trapianto, passato da procedura con scarse probabilità di successo a momento finale di una serie di interventi (innesto di membrana amniotica o di cellule staminali, trattamento con fattori di crescita) che consentono di curare patologie corneali per le quali, fino a qualche anno fa, non esistevano terapie. La possibilità in futuro di disporre di cellule staminali autologhe della congiuntiva, oltre a quelle del limbus corneale, allargherà le applicazioni di queste tecnologie e consentirà di eseguire il trapianto anche in patologie al momento difficilmente trattabili. La superficie oculare, infine, si presta all applicazione di tecniche di terapia genica; la scoperta che il gene responsabile di alcune distrofie corneali viene espresso dall epitelio offre la possibilità di manipolare il genoma delle cellule staminali della cornea che, una volta innestate, potrebbero arrestare o curare la patologia. BIBLIOGRAFIA 1. Kissam RS. Cheratoplastice in man. NY J Med 1844; 2: Zirm E. Eine erfolgreiche totale Keratoplastik. Graefes Arch Ophthalmol 1906; 64: Gipson IL. Anatomy of the conjunctiva, cornea, and limbus. In: Smolin G, Thoft RA, eds. The cornea. Boston: Little, Brown and Company publisher; 1994: Edelhauser HF. Physiology. In: Smolin G, Thoft RA, eds. The cornea. Boston: Little, Brown and Company publisher; 1994: Terry M. The evolution of lamellar grafting techniques over twenty-five years. Cornea 2000; 19: Rama P, Giannini R, Bruni A, Gatto C, Tiso R, Ponzin D. Further evaluation of amniotic membrane banking for transplantation in ocular surface diseases. Cell Tissue Bank 2001; 2: Waldock A, Cook SD. Corneal transplantation: how successful are we? Br J Ophthalmol 2000; 84: Stechschulte SU, Azar DT. Complications after penetrating keratoplasty. Int Ophthalmol Clin 2000; 40: Ponzin D. Eye banking at the Fondazione Banca degli Occhi del Veneto: present and perspectives. Organs and Tissues 2003; 2: