Ma sarà vero che basta un’iniezione di cellule endoteliali per tornare a vedere?

A Maggio 2022 questa notizia è apparsa su molti media nazionali e ha fatto molto clamore.

[ Guarda dove è apparsa la notizia dai risultati della ricerca articoli fatta con Google ]

Molti avranno pensato, leggendo l’articolo, che con la semplice iniezione di cellule, magari staminali, si potrà adesso evitare il trapianto di cornea. Altri hanno forse associato l’idea dell’iniezione di cellule ad un minor rischio di rigetto rispetto a un trapianto tradizionale.
Ebbene, entrambi queste supposizioni sono errate.

Stiamo parlando della possibilità di iniettare cellule endoteliali, prelevate dalla cornea di un donatore, anziché trapiantarle, come si fa oggi, con l’intervento lamellare posteriore di cornea, DSAEK o DMEK.

Cosa sono le cellule endoteliali

L’endotelio è lo strato posteriore della cornea, composto da un singolo strato di cellule esagonali, che nell’insieme appaiono come un mosaico.

Ha la funzione di mantenere la cornea correttamente idratata e prevenire così l’edema stromale, attraverso un meccanismo di pompa sodio-potassio ATP dipendente. L’umor acqueo dalla camera anteriore penetra nello stroma corneale passivamente allo scopo di nutrire il tessuto, che essendo avascolare non riceve sangue.  Una volta terminato il rilascio delle sostanze necessarie l’umor acqueo viene attivamente pompato nuovamente in camera anteriore dalle cellule endoteliali.

L’endotelio umano ha capacità rigenerative molto basse, raramente si osservano mitosi nella cornea dell’adulto e non sono presenti cellule staminali. Le lesioni e la graduale perdita di cellule per senescenza sono compensate dall’allargamento delle cellule adiacenti o per migrazione di cellule dalla periferia.

La densità cellulare di 3000-4000 cellule/mm² nel bambino si riduce gradualmente negli anni per assestarsi intorno alle 2.000-2600 cellule/mm² nell’adulto, con una riduzione della densità centrale di circa 0.6 % all’anno in cornee normali. Non è raro osservare cornee perfettamente trasparenti con densità endoteliale inferiore alle 1.000 cell/mm², o lembi di cheratoplastica con densità endoteliale inferiore alle 500 cellule/mm² senza alcun segno di scompenso, mentre si può osservare edema in cornee con la distrofia guttata anche con densità più alta.

Si potrebbe concludere che più della densità sia importante l’integrità dello strato, la regolarità morfologica e la funzione delle cellule. Quando lo strato endoteliale non svolge più la sua funzione in modo adeguato lo stroma corneale trattiene umor acqueo in eccesso, il cosiddetto edema stromale, che riducendo la trasparenza della cornea causa un offuscamento della vista.

Quali sono le malattie che coinvolgono l’endotelio corneale

La malattia più comune è la distrofia guttata di Fuchs.

E’ una distrofia congenita ereditaria che si manifesta di solito nella IV-V decade di vita con un graduale e lento offuscamento della vista. La distrofia guttata comporta la graduale perdita di cellule endoteliali e la formazione di escrescenze, dette gutte, che in microscopia speculare assomigliano a dei crateri (foto sotto FIG 1), quando in realtà sono delle escrescenze (foto sotto FIG 2).

Le gutte alterano la regolarità del profilo posteriore della cornea causando distorsioni e disturbi della vista (Adamis AP et al. Endothelial dystrophy of the cornea. Surv Ophthalmol 1993). Recentemente è stato inoltre ipotizzato che le gutte abbiano anche un effetto “tossico” sulle cellule endoteliali (Kocaba V et al. Association of the gutta-induced microenvironment with corneal endothelial cell behavior and demise in Fuchs endothelial corneal dystrophy. JAMA Ophthalmol 2018).

Già da questo si capisce quindi che non è sufficiente iniettare cellule endoteliali per risolvere tutti i problemi della cornea: nella distrofia guttata, ad esempio, per risolvere il problema va anche rimossa la membrana di Descemet con le gutte.

Quando l’endotelio viene compromesso per altri motivi, la patologia viene chiamata cheratopatia bollosa. Cause di cheratopatia bollosa possono essere alcuni interventi particolarmente complicati di cataratta, alcuni impianti di cristallino artificiale per correggere vizi di refrazione e alcuni casi di chirurgia del distacco di retina che preveda l’utilizzo di olio di silicone. L’uveite , soprattutto quella erpetica, può comportare lo scompenso dell’endotelio e anche il glaucoma acuto.

Nel caso di edema corneale per scompenso dell’endotelio oggi non si ricorre più al trapianto di cornea tradizionale, la cosiddetta cheratoplastica perforante, ma si rimuove la membrana di Descemet con l’endotelio compromesso e si inserisce un lembo parziale di cornea prelevato da un donatore. Questo lembo può essere composto della sola membrana di Descemet ed endotelio (DMEK) o avere un sottile strato di stroma con Descemet ed endotelio (DSAEK). Entrambi gli interventi danno risultati eccellenti con bassissimo rischio di rigetto.

Quali sono i limiti di questi due interventi, DSAEK e DMEK

Innanzitutto la necessità di un donatore per ogni paziente. Per compensare i limiti della donazione di cornee è stato proposto di utilizzare una stessa cornea per due riceventi, un paziente che riceva un lembo di Descemet/endotelio (DMEK) e un secondo paziente che riceva la parte anteriore di stroma per una cheratoplastica lamellare anteriore profonda (DALK) (Heindl LM et al. Split cornea transplantation for 2 recipients – review of the first 100 consecutive patients. Am J Ophthalmol 2011).

E’ anche stato proposto da Gerrit Melles di Rotterdam che la membrana di Descemet/endotelio di un donatore, divisa in quattro parti, possa essere trapiantata in quattro riceventi (Birbal RS et al. Quarter-Descemet Membrane Endothelial Keratoplasty: One- to Two-Year Clinical Outcomes. Cornea 2020). Ci sono poi le difficoltà dell’intervento e la possibilità che il lembo inserito e spinto ad aderire alla cornea con l’aria o il gas non si attacchi e richieda nuove iniezioni con i disagi di un nuovo piccolo intervento e di prolungare l’inattività per aspettare che il lembo aderisca alla cornea.

Vantaggi della iniezione di cellule endoteliali

Il vantaggio principale è la possibilità di “staccare” le cellule endoteliali dalla cornea donata e quindi poterle utilizzare tutte, quando invece nelle due tecniche, DSAEK e DMEK, si utilizza la sola parte centrale dell’endotelio e tutte le restanti cellule endoteliali, che sono la maggior parte, vengono eliminate. Inoltre l’iniezione di cellule è sicuramente più semplice e rapida degli attuali interventi lamellari/endoteliali di cornea.

In cosa consiste l’intervento di iniezione delle cellule endoteliali: limiti e prospettive future

La notizia riportata sopra fa riferimento a un lavoro pubblicato nel 2018 in cui gli autori, i giapponesi Kinoshita e collaboratori, dimostravano la possibilità di trattare la cheratopatia bollosa, non la distrofia guttata, con l’iniezione di cellule endoteliali coltivate, fatte aderire alla faccia posteriore della cornea mantenendo la posizione prona per 3 ore dopo l’iniezione (Kinoshita S et al. Injection of cultured cells with a ROCK inhibitor for bullous keratopathy. N Engl J Med 2018).

Nella distrofia guttata, che è l’indicazione principale al trapianto di endotelio, le gutte causano distorsioni ed inoltre sono “tossiche” per le cellule endoteliali iniettate e quindi la membrana di Descemet con le gutte deve essere rimossa. Però è stato dimostrato che la membrana di Descemet intatta è indispensabile per il corretto attecchimento delle cellule endoteliali iniettate (Rizwan M et al. In vitro topographical model of Fuchs dystrophy for evaluation of corneal endothelial cell monolayer formation. Adv Healthc Mater 2016; Peh GSL et al.

Functional evaluation of two corneal endothelial cell-based therapies: tissue-engineered construct and cell injection. Sci Rep 2019) e quindi la tecnica della iniezione delle cellule endoteliali coltivate, pubblicizzata nell’articolo, non sarebbe indicata nella distrofia guttata.

Per la distrofia guttata si sta studiando la possibilità di preparare lembi di DMEK utilizzando la membrana di Descemet di donatori non idonei per bassa densità endoteliale su cui far aderire la giusta densità di cellule endoteliali “staccate” dalla cornea del donatore (Ong HS et al. Evolution of therapies for the corneal endothelium: past, present and future approaches. Review. Br J Ophthalmol 2021; clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04319848). Questa tecnica avrebbe il vantaggio di utilizzare tutte le cellule endoteliali di una cornea donata, potendo preparare più lembi da un donatore, non consentendo però di semplificare la chirurgia e aumentando sicuramente i costi.

Le conclusioni

I progressi fatti dalla scienza nel campo della terapia cellulare e della ingegneria dei tessuti sono sicuramente il futuro per il trattamento anche delle malattie che compromettono l’endotelio della cornea tenendo però presente che i risultati che si ottengono già oggi che le tecniche di trapianto di cornea lamellare, DSAEK e DMEK, garantiscono eccellenti risultati con bassi rischi.

Ritengo che il vantaggio principale di queste tecniche sarà quello di ottenere il maggior numero di lembi da innestare da un singolo donatore, riducendo le liste di attesa per avere una cornea e forse anche una semplificazione dell’intervento.