Die Hornhautvernetzung (CXL) ist ein Verfahren, bei dem UV-Licht (UV-A) und Riboflavin (Vitamin B2) kombiniert werden, um eine photochemische Reaktion in der Hauptstrukturschicht der Hornhaut, dem Stroma, auszulösen. Diese Reaktion führt zur Bildung chemischer Vernetzungen zwischen den Molekülen im Stroma, die sie miteinander verbinden und die Hornhaut mechanisch versteifen und stärken.
Die Wirkung von CXL tritt fast sofort ein und führt zu einer mechanischen Versteifung der Hornhaut - um etwa 450 Prozent. Der Effekt ist bereits wenige Stunden nach CXL nachweisbar. Die Erfolgsquote von CXL liegt laut medizinischer Fachliteratur bei weit über 90 Prozent.
Nach mehrjähriger Grundlagenforschung in Dresden, Deutschland, wurde CXL 1999 erstmals bei Patienten eingesetzt. Bei dem von ihnen entwickelten Verfahren, dem so genannten "Dresdner Protokoll", wurden die Epithelzellen an der Oberfläche der Hornhaut entfernt, damit Riboflavin in das darunter liegende Stroma eindringen konnte. Dadurch wurde das Dresden-Protokoll zu einem Epithel-Off- oder "Epi-Off"-Protokoll.
Im Jahr 2004 war CXL reif für die Klinik. Prof. Farhad Hafezi, MD, PhD, FARVO, war Teil des Züricher Teams, das die erste UV-Bestrahlungslampe, auch bekannt als "Vernetzungsgerät", entwickelte.
Seitdem hat sich CXL zum weltweiten Goldstandard für die Behandlung von Keratokonus und anderen Hornhautektasien entwickelt, wobei schätzungsweise 200.000 Behandlungen pro Jahr durchgeführt werden.
Die Sicherheit von CXL wurde in zahlreichen Studien immer wieder nachgewiesen. Derzeit (Stand Mai 2025) finden sich in der medizinischen Datenbank mehr als 3.000 von Experten begutachtete wissenschaftliche Artikel, von denen unsere Gruppe über 160 beigesteuert hat. Dies entspricht etwa 5 Prozent der weltweiten wissenschaftlichen Literatur allein über CXL.
Das größte Anliegen bei der Entwicklung von CXL war der Schutz der Endothelzellen an der Basis der Hornhaut. Diese haben die Aufgabe, den Rest der Hornhaut zu ernähren und sie transparent zu halten. Im Gegensatz zu den Epithelzellen an der Oberseite der Hornhaut wachsen diese Zellen, wenn sie einmal beschädigt oder abgetötet sind, nicht wieder nach.
Bei der CXL-Behandlung wird nicht nur ultraviolettes Licht eingesetzt, sondern auch eine Chemikalie, die UV-Licht absorbiert und wie ein Schutzschild für das darunter liegende Gewebe wirkt: Riboflavin. Riboflavin wird während der UV-Bestrahlung von oben nach unten verbraucht. Bei der Entwicklung des Dresdner Protokolls wurde berechnet, dass zum Schutz der Hornhautendothelzellen vor UV-bedingten Schäden eine effektive Sicherheitsmarge von 70 µm unvernetzter, mit Riboflavin getränkter Hornhaut an der Basis des Stromas erforderlich wäre.
Da das Dresdner Protokoll effektiv die oberen 330 µm der Hornhaut (von oben nach unten) vernetzt, bedeutete dies, dass die Mindestdicke der Hornhaut vor der Bestrahlung auf 400 µm begrenzt war.
Während die biomechanische Versteifung der Hornhaut die primäre und bekannteste Wirkung von CXL ist, hat das Verfahren noch mehrere andere klinisch wichtige Vorteile:
UV-A-aktiviertes Riboflavin erzeugt "reaktive Sauerstoffspezies" (ROS), die Bakterien, Pilze und verschiedene andere Mikroorganismen zerstören können. Diese antimikrobielle Wirkung ist die Grundlage für den Einsatz von CXL bei der Behandlung infektiöser Keratitis (PACK-CXL [Link zur PACK-CXL Seite]), die eine vielversprechende Ergänzung oder Alternative zu Antibiotika darstellen und zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz beitragen.
Krankheitserreger produzieren Enzyme, um das Gewebe der von ihnen infizierten Organismen zu verdauen, da das, was von diesen Enzymen produziert wird, als ihre Nahrungsquelle dient. Das Stroma besteht größtenteils aus Kollagenmolekülen, und so sind es bei Infektionen der Hornhaut ("infektiöse Keratitis") typischerweise vom Erreger produzierte Kollagenasen, die die Hornhaut verdauen. Dies äußert sich in Form von Hornhautgeschwüren, die, wenn sie schließlich abheilen, zu einer Vernarbung der Hornhaut führen.
Wenn jedoch PACK-CXL durchgeführt wird und diese Moleküle zusammenbindet, wird nicht nur die Hornhaut gestärkt, sondern auch ein Teil der Bindungsstellen für diese Proteasen verdeckt. In der Biochemie nennt man diesen Vorgang "sterische Hinderung", und in der Praxis bedeutet dies, dass es für Krankheitserreger schwieriger ist, die Hornhaut zu verdauen, und dass die Bildung von Hornhautgeschwüren (und die Größe der Narbe) verlangsamt und verringert wird. All dies kommt zu den erregerabtötenden Eigenschaften des Verfahrens hinzu.
Der letzte vorteilhafte Nebeneffekt der durch CXL erzielten Hornhautverstärkung besteht darin, dass das Hornhautödem reduziert werden kann, wodurch die Hornhaut ihre Form und Klarheit und letztlich auch die Sehschärfe der Patienten beibehält.
Quervernetzung (CXL)
Quervernetzung (CXL)
Quervernetzung (CXL)
Wie Sie weiter unten lesen werden, hat sich auch die CXL-Behandlung von Keratokonus und anderen Hornhautektasien seit den ersten Tagen des Dresdner Protokolls weiterentwickelt. Der behandelnde Augenarzt muss nicht nur mit all diesen neuen Techniken vertraut sein, sondern auch beurteilen, welche Technik wissenschaftlich fundiert genug ist, um sie von Fall zu Fall anzuwenden.
Im Folgenden werden die heute verfügbaren CXL-Behandlungsansätze für die Ektasie vorgestellt:
Das Epithel wird entfernt, damit das Riboflavin vor der UV-A-Bestrahlung vollständig eindringen kann. Dieses Verfahren ist für Patienten mit fortschreitendem Keratokonus oder Ektasie und ausreichender Hornhautdicke (≥400 µm) geeignet. Es gilt als der Goldstandard mit den umfangreichsten Langzeitdaten, die seine Wirksamkeit belegen. Allerdings kann dieses Verfahren etwas unangenehm sein und erfordert eine längere Heilungszeit, da die Epithelzellen nachwachsen und die Hornhaut wiederherstellen. Außerdem ist es langsam. Um die erforderliche Dosis (oder "Fluenz") an UV-Energie von 5,4 J/cm² abzugeben, sind 30 Minuten UV-Licht mit einer Intensität von 3 mW/cm² erforderlich.
Heute ist dieses Verfahren Patienten vorbehalten, die einen maximalen Vernetzungseffekt benötigen, wie z. B. Kinder mit besonders aggressiven Formen der Krankheit.
Verwendet UV-A mit höherer Intensität über einen kürzeren Zeitraum, um die Verfahrensdauer zu verkürzen, obwohl die Wirksamkeit abnimmt, je mehr das Verfahren beschleunigt wird. Der Kompromiss bei der Wirksamkeit ist jedoch relativ gering, wenn z. B. die 5,4 J/cm² UV-Energie des Dresdner Protokolls mit 9 mW/cm² für 10 Minuten in einer Epi-Off-Methode abgegeben wird.
Dies hat dazu geführt, dass dieses beschleunigte CXL-Protokoll heute für viele Augenärzte, die CXL durchführen, die Standard-Behandlungsoption ist, es sei denn, es gibt einen guten Grund, dies nicht zu tun.
Die Epithelschicht der Hornhaut besteht aus Epithelzellen, die durch "tight junctions" fest miteinander verbunden sind, was eine sehr wirksame Barriere für das Eindringen der Außenwelt in das Auge darstellt. Dazu gehört auch Riboflavin. Epithelium-on (epi-on) CXL erfordert daher einen zusätzlichen Schritt, damit das Riboflavin in das Stroma gelangen kann.
Ein Ansatz ist die Verwendung von Penetrationsverstärkern, die vorübergehend die engen Verbindungen, die die Epithelzellen zusammenhalten, abbauen, so dass Riboflavin durch die Lücken gelangen kann. Ein anderer Ansatz ist die Ionotophorese, bei der ein spezielles Gerät verwendet wird, das das Riboflavin elektrisch auflädt, so dass es elektrostatisch durch das Epithel und in das Stroma gelangt. Dazu wird eine mit Riboflavin gefüllte Kammer mit einer Elektrode über der Hornhaut angebracht und eine weitere Elektrode an einer anderen Stelle am Kopf befestigt, um den Stromkreis zu schließen.
Beide Methoden sind weniger invasiv als Epi-Off-CXL und haben kürzere Erholungszeiten
Diese Methode ist weniger invasiv und besser für Patienten mit dünneren Hornhäuten oder Erkrankungen der Augenoberfläche geeignet. Sie führt in der Regel zu einer schnelleren Heilung, bietet aber möglicherweise weniger biomechanische Versteifung als Epi-Off - aber ELZA arbeitet daran, diese Lücke in der Wirksamkeit zu schließen... [Link zur Seite Epi-on vs. Epi-off]
ELZA-PACE ist ein individuelles CXL-Protokoll der zweiten Generation, das auf eine starke Abflachung der Hornhaut abzielt, um das Sehvermögen von Menschen mit Keratokonus und anderen damit verbundenen Hornhautektasien zu rehabilitieren. Bei ELZA-PACE werden mit dem SCHWIND AMARIS Excimer-Laser selektiv Epithelzellen über dem Konus auf der Basis von Epithelzellkarten des CSO MS-39 abgetragen. Der AMARIS führt dies mit einer solchen Präzision durch, dass absolut kein Stromagewebe entfernt wird, so dass die Hornhaut ihre gesamte strukturelle Integrität beibehält. Auf diese Weise entsteht ein partielles Epi-on und Epi-off-Vernetzungsverfahren, und der Unterschied in der Vernetzungswirkung zwischen den beiden Regionen ist die Grundlage für diesen beeindruckenden Hornhautabflachungseffekt.
Das ELZA-sub400-Protokoll ist die modernste Methode zur Durchführung von CXL bei dünnen Hornhäuten. Ältere Protokolle für dünne Hornhäute (wie z. B. das Anschwellen der Hornhaut mit hypoosmolarem Riboflavin oder die Verwendung einer mit Riboflavin getränkten Kontaktlinse, um die Hornhaut aufzuschwemmen) brachten Nachteile mit sich, wie z. B. unvorhersehbare Schwellungsreaktionen oder eine deutlich schlechtere Vernetzungseffizienz. Das ELZA-sub400-Protokoll ist das Ergebnis jahrelanger Arbeit an der Modellierung der CXL-Reaktion zwischen Hornhautgewebe, Riboflavin, UV-Licht und Sauerstoff und ermöglicht dem Chirurgen die sichere Durchführung von CXL bei Hornhäuten mit einer Dicke von nur ~200 µm, wobei der unvernetzte Sicherheitsabstand von ~70 µm an der Basis des Stromas zum Schutz des Endothels erhalten bleibt. Das Prinzip ist einfach: Jede Hornhaut wird kurz vor der UV-Bestrahlung an ihrer dünnsten Stelle gemessen, und die maßgeschneiderte UV-Fluenz wird berechnet, um die gewünschte Vernetzungstiefe zu erreichen. In der Praxis ist dies einfach: Es muss lediglich die Dauer der Bestrahlung angepasst werden.
Bei ELZA erhält jeder Patient eine detaillierte Untersuchung, die eine Hornhautabbildung mit modernen Hornhautbiometern wie der Pentacam und dem MS-39 sowie eine umfassende biomechanische Bewertung mit dem CorVis ST umfasst.
Anhand dieser Informationen können unsere Experten das sicherste und wirksamste CXL-Protokoll empfehlen, das auf den individuellen Zustand und die Bedürfnisse des Patienten zugeschnitten ist. Unser Ziel ist es, den Nutzen der Behandlung zu maximieren und die Risiken zu minimieren, und mit Hilfe dieser detaillierten Bildgebung und Hornhautuntersuchungen können wir dies erreichen.
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