Conventional collagen cross-linking
La procedura convenzionale CXL come descritto nel protocollo di Dresda nel 2003 , la sua versione modificata nel 2008, e il protocollo di Siena si applica a cornee con uno spessore stromale minimo di 400 μm, e prevede la rimozione dei 7-9 mm centrali di epitelio corneale seguita dall’instillazione di soluzione isoosmolare di riboflavina 0.1 % in soluzione di destrano al 20 %. L’irradiazione UVA (370 nm) con 3 mW/cm2 di UVA per 30 minuti (5,4 J/cm2) su 8 mm di diametro della cornea centrale è iniziata dopo la saturazione stromale con riboflavina. L’efficacia di questo protocollo è supportata da numerosi studi dalla sua introduzione nel 2003.
Kymionis et al. hanno applicato la procedura convenzionale CXL in 14 cornee sottili con spessore corneale minimo inferiore a 400 μm (range 340-399 μm) dopo la rimozione epiteliale. Il miglioramento dell’acuità visiva a distanza non corretta (UDVA), dell’acuità visiva a distanza corretta (CDVA) e la riduzione delle letture cheratometriche medie sono stati registrati durante i 12 mesi di follow-up. Tuttavia, nonostante l’assenza di complicazioni clinicamente evidenti, è stata osservata una riduzione significativa della densità delle cellule endoteliali da 2733 a 2411 cellule/mm2 dopo l’intervento. La pellicola di riboflavina isoosmolare allo 0,1% con destrano al 20% è stata misurata con uno spessore di circa 70 μm dopo 1 minuto di instillazione ed è rimasta stabile per 22 minuti. Con il film di riboflavina-destrano, l’irradiazione UVA nello stroma corneale umano a 400 μm è stata misurata a 0,21 mW/cm2, che è molto inferiore al livello di citotossicità precedentemente menzionato su cui si basa la limitazione fissata di spessore stromale minimo deepithelialized di 400 μm. Quindi, l’assorbimento e la schermatura degli UVA da parte della pellicola di riboflavina possono aver impedito il danno all’endotelio. Tuttavia, un follow-up più lungo e una serie di pazienti più ampia sono essenziali per valutare la sicurezza e l’efficacia del CXL convenzionale nell’applicazione clinica in cornee sottili.
Soluzione ipoosmolare di riboflavina
La cornea ha una pressione di rigonfiamento inerte, il che significa che lo stroma corneale ha la tendenza ad aumentare il suo volume in un ambiente isooncotico. La cornea deepithelialized può gonfiarsi fino al doppio del suo spessore normale quando viene irrigata con una soluzione ipoosmolare. Hafezi e collaboratori hanno applicato questo metodo per aumentare lo spessore corneale prima del CXL nelle cornee sottili. Dopo la rimozione epiteliale, lo 0,1-20 % di destrano isoosmolare riboflavina è stato applicato alla cornea per 30 minuti. La riboflavina ipoosmolare senza destrano allo 0,1 % è stata poi somministrata fino a quando lo spessore corneale nel punto più sottile ha raggiunto i 400 μm, prima dell’inizio dell’irradiazione UVA. Gli autori hanno riportato una stabilizzazione della cheratectasia in 20 occhi trattati con questo approccio. Uno studio successivo di Raiskup et al. ha applicato la riboflavina ipoosmolare allo 0,1% dopo lo sbrigliamento epiteliale fino a quando la cornea satura di riboflavina ha raggiunto il minimo di 400 μm. In questo studio, un anno dopo il trattamento, la CDVA e il valore cheratometrico sono rimasti invariati e non è stato registrato alcun danno alla cornea sotto forma di lesioni cicatriziali rilevabili nello stroma. Risultati simili sono stati riportati da Wu et al. Al contrario, negli occhi trattati con soluzione isoosmolare di riboflavina, una cicatrice stromale permanente tendeva a svilupparsi nelle cornee sottili dopo il CXL. Gu et al. hanno usato la soluzione di riboflavina ipoosmolare allo 0,1% come soluzione di saturazione e gonfiore in 8 cornee sottili sottoposte a procedura CXL. Hanno riportato una leggera diminuzione della densità delle cellule endoteliali 3 mesi dopo il trattamento.
Il rigonfiamento preoperatorio della cornea amplia lo spettro delle indicazioni CXL alle cornee più sottili. Tuttavia, Hafezi e colleghi hanno riportato un caso in cui il CXL non ha potuto fermare la progressione del cheratocono in una cornea molto sottile (spessore minimo di 268 μm dopo la rimozione dell’epitelio), nonostante il fatto che il rigonfiamento con soluzione di riboflavina ipoosmolare abbia aumentato lo spessore a 406 μm e non sia stata osservata alcuna reazione endoteliale avversa nel postoperatorio. Gli autori, quindi, hanno ipotizzato che ci sia uno spessore stromale minimo, ancora da determinare, necessario per un CXL efficace. Hanno suggerito uno spessore stromale minimo di 330 μm o più prima del rigonfiamento, quando si usa una soluzione ipoosmolare di riboflavina.
Kaya et al. e Soeters et al. hanno eseguito misurazioni intraoperatorie dello spessore corneale durante il CXL con soluzione ipoosmolare di riboflavina in cornee sottili. Hanno trovato che l’effetto di gonfiore artificiale era transitorio, e le letture pachimetriche più sottili sono diminuite significativamente dopo 10 e 30 minuti di applicazione di riboflavina isoosmolare (con destrano), con o senza irradiazione UVA. L’assottigliamento della cornea deepithelialized dopo l’instillazione di una soluzione isoosmolare di destrano 0,1-20% di riboflavina è stato riportato anche in altri studi. Gli autori hanno dedotto che la riduzione dello spessore corneale era indotta dall’effetto iperoncotico del destrano. Vetter et al. hanno valutato l’effetto modulatorio di varie composizioni di riboflavina 0,1 e 0,2 % sullo spessore corneale centrale in occhi freschi post mortem di maiale. Non è stata osservata alcuna correlazione tra l’osmolarità della composizione e il comportamento di gonfiore delle cornee trattate, mentre è stata verificata una correlazione inversa tra la concentrazione di destrano e l’effetto di gonfiore. Allo stesso tempo, un minore assorbimento ed effetto schermante del film ipoosmolare di riboflavina più sottile sulla cornea, con l’applicazione della riboflavina ipoosmolare senza destrano da sola, aumenterebbe il livello di irraggiamento nello stroma, mettendo l’endotelio a maggior rischio. Pertanto, la cornea dovrebbe essere gonfiata ad uno spessore superiore a 400 μm o la concentrazione di riboflavina nella soluzione ipoosmolare potrebbe essere aumentata. È stato quindi suggerito che lo sviluppo di nuove soluzioni di riboflavina con proprietà isooncotiche per creare un film stabile potrebbe aumentare la sicurezza del CXL . Inoltre, la mancanza della resistenza all’evaporazione fornita dall’epitelio corneale, e/o un aumento dell’attività della pompa endoteliale può anche contribuire all’assottigliamento corneale. È stato proposto che la rimozione dello speculum palpebrale durante la saturazione di riboflavina, e l’uso di dispositivi di irradiazione con un tempo di irradiazione più breve (e potenza più elevata) potrebbe essere vantaggioso. Anche il monitoraggio dello spessore corneale durante il trattamento CXL potrebbe essere importante. Ci si può aspettare che il CXL abbia meno effetto sulla biomeccanica delle cornee gonfiate artificialmente a causa della minore concentrazione relativa di collagene nello stroma idratato. Gli studi di follow-up a lungo termine che affrontano questo problema sono garantiti.
Crossinking del collagene transepiteliale
Sostanze come il cloruro di benzalconio, l’acido etilendiamminotetraacetico (EDTA) e il trometamolo, specialmente se combinati, aumentano la permeabilità epiteliale delle macromolecole idrofile, come la riboflavina. Aggiungendo i potenziatori per aiutare la riboflavina a penetrare nello stroma corneale attraverso l’epitelio intatto, il CXL può essere eseguito senza debridement epiteliale (CXL transepiteliale). Transepithelial CXL è stato proposto (ma non dimostrato) per ridurre il dolore postoperatorio precoce, peggioramento temporaneo della visione, così come le complicazioni come cheratite infettiva dopo CXL convenzionale. Inoltre, le cornee più sottili possono essere trattate in modo più sicuro con il CXL transepiteliale rispetto al CXL convenzionale, poiché l’endotelio è meglio protetto dall’effetto di filtraggio dei raggi UVA dell’epitelio intatto.
In uno studio bilaterale, Filippello et al. hanno utilizzato trometamolo e sodio EDTA come potenziatori e applicato il CXL transepiteliale in 20 occhi cheratectasici con uno spessore corneale medio (compreso l’epitelio) di 412 ± 21 μm . Il trattamento CXL transepiteliale è sembrato arrestare la progressione del cheratocono in tutti gli occhi trattati in 18 mesi di follow-up. Ha anche prodotto miglioramenti statisticamente significativi in tutte le misure visive e topografiche, mentre gli occhi controlaterali non trattati hanno dimostrato un peggioramento di tutti i parametri. Spadea et al. che hanno usato un protocollo simile in cornee sottili, hanno confermato il suo effetto nella stabilizzazione degli occhi cheratoconici. Tuttavia, il miglioramento visivo e topografico era minimo. Nessun danno alle cellule endoteliali è stato osservato in nessuno dei due studi.
Wollensak et al. hanno stimato un aumento del 64% della rigidità corneale in cornee umane con CXL transepiteliale utilizzando anestetici topici e cloruro di benzalconio come potenziatori, contro un aumento del 320% quando si utilizza CXL con de-epitelizzazione . La sicurezza e la riproducibilità dello studio di Filippello et al. sono state recentemente messe in discussione dal momento che la profondità della linea di demarcazione postoperatoria nel loro studio era solo circa 100 μm, in contrasto con circa 300 μm nel CXL convenzionale con debridement epiteliale. Seiler e Hafezi hanno riportato per la prima volta la linea di demarcazione dopo il CXL e hanno messo in relazione la profondità della linea con quella della morte dei cheratociti dopo il CXL come misurato dalla microscopia confocale. Hanno suggerito che la linea rappresentava la zona di transizione tra lo stroma anteriore reticolato e quello posteriore non trattato. Non è chiaro se la linea di demarcazione meno profonda utilizzando l’approccio transepiteliale fosse dovuta alla limitata penetrazione della riboflavina nello stroma o che fosse il risultato di una ridotta penetrazione della luce UVA attraverso la schermatura dell’epitelio corneale intatto impregnato di riboflavina. Il CXL transepiteliale assistito dalla ionoforesi, utilizzando un sistema di erogazione non invasivo basato su una piccola corrente elettrica, è stato recentemente progettato per migliorare la penetrazione della riboflavina nello stroma corneale. I risultati preclinici hanno mostrato che la ionoforesi era in grado di aumentare la concentrazione di riboflavina nello stroma corneale rispetto al CXL transepiteliale assistito da enhancer, ma non ha raggiunto le concentrazioni precedentemente raggiunte con il CXL epitelio-off convenzionale. La linea di demarcazione dopo il CXL transepiteliale assistito da ionoforesi sembrava essere meno facilmente distinguibile e meno profonda rispetto al CXL convenzionale, tuttavia, ha dimostrato caratteristiche più simili a quella dopo il CXL convenzionale in termini di profondità e visualizzazione, rispetto al CXL transepiteliale assistito da enhancer.
Tecnica di debridement epiteliale personalizzata
Kymionis et al. hanno eseguito il CXL con debridement epiteliale personalizzato guidato dalla pachimetria in un occhio cheratoconico e un occhio cheratectatico post-LASIK con stroma più sottile di meno di 400 μm. In questo approccio CXL modificato, sono stati rimossi 8,0 mm di diametro di epitelio corneale, lasciando una piccola area localizzata di epitelio corneale corrispondente alla zona più sottile sopra l’apice del cono. Gli autori hanno suggerito l’uso di riboflavina ipoosmolare durante l’irradiazione UVA per evitare la disidratazione stromale corneale e per mantenere la concentrazione stromale di riboflavina. Nove mesi dopo l’intervento, la topografia è rimasta stabile e nessuna alterazione della densità delle cellule endoteliali è stata rilevata negli occhi trattati. Tuttavia, uno studio successivo di Kaya et al. ha suggerito che l’epitelio sopra l’area del cono ha risparmiato lo stroma sottostante dall’effetto del CXL. Quattro settimane dopo il trattamento, la foschia stromale e la linea di demarcazione sono state rilevate nelle aree corneali con debridement epiteliale, ma non nelle aree con epitelio intatto; lo stroma deepithelizzato al di fuori della regione del cono ha mostrato apoptosi totale dei cheratociti ed edema a nido d’ape, mentre era minimo sotto l’epitelio intatto. Al contrario, Mazzotta et al. hanno dimostrato l’apoptosi dei cheratociti ad una profondità media di 160 μm sotto l’isola epiteliale rispetto ai 250 μm sotto l’area de-epitelizzata in 10 occhi con un follow-up di 1 anno.
Uno studio precedente ha dimostrato che l’assorbimento stromale della riboflavina dopo il modello di griglia di debridement epiteliale a tutto spessore era eterogeneo, con piena penetrazione nello stroma immediatamente sotto le aree di debridement epiteliale e nessuna penetrazione nello stroma sotto l’epitelio intatto. Un’inadeguata saturazione di riboflavina insieme alla capacità dell’epitelio di assorbire le radiazioni UVA può portare ad un ridotto effetto CXL nella zona del cono e influenzare l’efficacia dell’intera procedura. L’efficacia a lungo termine di questa procedura CXL modificata con un maggior numero di pazienti deve essere valutata.
Contact lens-assisted collagen cross-linking
Contact lens-assisted CXL (CACXL) è stato introdotto da Jacob et al.6 mm di curvatura basale; Bausch & Lomb) di 90 μm di spessore in hilafilcon e senza filtro UV è stata immersa in riboflavina isoosmolare 0,1 % in destrano per 30 minuti, prima di essere applicata sulla cornea satura di riboflavina e profondamente itelizzata. L’irradiazione UVA di 3,0 mW/cm2 per 30 minuti è stata avviata dopo la conferma che lo spessore minimo della cornea, compresa la lente a contatto e il film di riboflavina, era superiore a 400 μm. La soluzione di riboflavina è stata instillata ogni 3 minuti durante la radiazione UVA per mantenere la saturazione corneale e per mantenere uniforme il film di riboflavina pre-corneale e pre-lente a contatto. Il film di riboflavina pre-corneale con la lente a contatto ha creato un mezzo di assorbimento nello spazio pre-corneale aumentando artificialmente lo spessore del “filtro di riboflavina”.
Nei 14 occhi trattati con CACXL, gli autori hanno riportato un aumento medio dello spessore corneale minimo di 108 μm se la lente a contatto e il film di riboflavina erano inclusi. Ad un tempo medio di follow-up di 6,1 ± 0,3 mesi (range: 6-7 mesi), la profondità media postoperatoria della linea di demarcazione stromale è stata misurata a 252,9 μm. Non sono state osservate perdite significative di endotelio o segni di danno endoteliale postoperatorio. Nessun cambiamento significativo nella CDVA o nel valore cheratometrico massimo medio è stato rilevato dopo l’intervento, anche se una diminuzione di 1 D del valore cheratometrico massimo è stata osservata in 4 occhi (28,5%).
Il vantaggio del CACXL è che non dipende dalle proprietà di gonfiore della cornea e che la cornea non è soggetta a edema, che può causare pieghe della membrana di Descemet e danni endoteliali. Tuttavia, l’irradiazione superficiale a livello dello stroma corneale è ridotta del 40-50 % in CACXL, a causa dell’assorbimento da parte del film di riboflavina e della lente a contatto impregnata. Inoltre, la diffusione dell’ossigeno, che ha dimostrato di essere cruciale nel processo CXL, potrebbe essere ostacolata dalla lente a contatto. Di conseguenza, l’effetto del CXL potrebbe essere ridotto. La piccola popolazione di pazienti, il breve follow-up e l’assenza di un gruppo di controllo sono i limiti dello studio.