Margarete E. Reich

Loss of corneal Langerhans cells during storage in organ culture medium, optisol and McCarey-Kaufman medium

Purpose This study compares the influence of different corneal preservation media on HLA-DR positive corneal Langerhans cells (LCs).Methods Using fluorescence-associated immunohistochemistry, corneal sections were stained for HLA-DR antigens after preserving corneal-scleral discs in three different storage media: organ culture medium, Optisol and McCarey-Kaufman medium. HLA-DR positive LCs were present in corneal epithelium and upper stroma of fresh corneas.Results A storage period of even 3 days had a significant influence on the number of HLA-DR positive corneal LCs. The number of LCs decreased at the limbus from 15.3 ± 4.1 LCs/0.25 mm2 to 11.8 ± 1.2 LCs/0.25 mm2 (p<0.01) during preservation in McCarey-Kaufman medium, to 11.2 ± 1.9 LCs/0.25mm2 (p<0.01) during preservation in organ culture medium and to 12.7 ± 3.4 LCs/0.25 mm2 (p<0.01) during preservation in Optisol. A greater loss was detected after 7 days and we found a cell number of 1.6 ± 1.1 LCs/0.25 mm2 (p<0.001) after storage in organ culture medium and of 1.4 ± 1.5 LCs/0.25 mm2 (p<0.001) after storage in Optisol. The donor tissues entirely lacked HLA-DR positive LCs, regardless of the preservation medium used, when stored for up to 14 days.Conclusion These results demonstrate that loss of HLA-DR antigens is mainly related to storage period and is independent of the type of preservation medium and preservation temperature.

Bedeutung der Gewebslagerzeit für den Erfolg nach kornealer Transplantation

Hintergrund: Das HLA-DR-Antigen nimmt in der Transplantationsimmunologie eine Schlüsselrolle ein. Die Organkulturlagerung führt zum Verlust HLA-DR-positiver kornealer Langerhans-Zellen. Die voriegende Arbeit untersucht die Bedeutung einer verlängerten kornealen Lagerzeit für den Erfolg einer perforierenden Keratoplastik.Patienten und Material: 84 Patienten mit 99 perforierenden kornealen Transplantationen wurden retrospektiv untersucht. Wir unterteilten das Patientenkollektiv in 2 Gruppen: Die Patienten aus der Gruppe 1 erhielten Spendermaterial mit einer durchschnittlichen Hornhautlagerzeit von 1,9 Tagen (±1,4), die Lagerzeit in Gruppe 2 betrug 9,8 Tage (±4,7).Ergebnisse: Nach 18 Monaten waren bei den Hochrisikopatienten in der Gruppe 1 34,4% (±8,7), in der Gruppe 2 69,2% (±12) (p<0,01) der Transplantation erfolgreich. Bei den Niedrigrisikopatienten war die Erfolgsrate 72,7% (±8,2) in Gruppe 1 und 91% (±6,1) in Gruppe 2 (p<0,01).Schlußfolgerung: Wir hatten signifikant bessere Ergebnisse bei Patienten mit einer längeren Gewebslagerzeit (9,8 Tage) verglichen mit denen der Gruppe 1 (1,9 Tage). Diese Resultate dürften auf den Verlust HLA-DR-positiver Zellen während der verlängerten Hornhautkonservierungszeit zurückzuführen sein.Background: HLA-DR antigen plays a key role in transplantation immunology. Organ culture storage leads to loss of HLA-DR-positive corneal Langerhans cells. This study investigates the importance of prolonged storage period for the success rate after penetrating keratoplasty.Patients and material: Eighty-four patients with 99 penetrating corneal transplantations were examined retrospectively. Group 1 represented keratoplasty patients with an average corneal storage period of 1.9 days (±1.4) and in group 2 the patients received tissues stored for 9.8 days (±4.7).Results: The success rate of high-risk patients was 34.4% (±8.7) in group 1 and 69.2% (±12) in group 2 after 18 months (p<0.01). In non-risk patients we had a success quota of 72.7% (±8.2) in group 1 and 91% (±6.1) in group 2 (p<0.01).Conclusion: We found significantly better results in patients receiving tissues stored for an average time of 9.8 days than in those receiving corneas preserved for 1.9 days. The results are thought to be based on the loss of HLA-DR-positive cells during prolonged organ culture preservation.

Corneal Langerhans cells during storage in organ culture medium

SummaryBackground: Corneal HLA-DR antigens are going to be lost during organ culture storage. This study investigated if this phenomenon is based on down-regulation of the HLA-DR antigen, or on a loss of the HLA-DR-positive corneal Langerhans cells (LCs). Material and methods: Corneal LCs were stained in situ by the method of fluorescence-associated immunohistochemistry, and the organ culture mediums underwent flow cytometric analysis for HLA-DR-positive corneal LC at the end of the storage period. Results: All stored corneas were negative for HLA-DR after 14 days and HLA-DR antigens could be detected in culture medium at the end of the storage time. Conclusion: Flow cytometry showed that organ culture storage leads to loss of HLA-DR-positive cells and not only to a loss of antigen presentation.ZusammenfassungHintergrund: HLA-DR-Antigene der Kornea gehen im Rahmen einer Organkulturlagerung verloren. Diese Arbeit untersuchte, ob es sich dabei um eine Down-Regulation des HLA-DR-Antigens oder um einen Verlust der HLA-DR-positiven kornealen Langerhans-Zellen (LZ) handelt. Material und Methode: Mit Hilfe einer fluoreszierenden Immunhistochemie wurden korneale Langerhans-Zellen in situ dargestellt, und die verwendeten Organkulturmedien wurden einer flußzytometrischen Analyse auf HLA-DR-positive LZ unterzogen. Ergebnisse: Nach einer 14 tägigen Lagerzeit waren alle gelagerten Korneae HLA-DR-negativ, und das Antigen ließ sich am Ende der Lagerzeit im Kulturmedium nachweisen. Schlußfolgerung: Die flußzytometrische Darstellung zeigte, daß es während der Organkulturlagerung tatsächlich zu einem Verlust der HLA-DR-positiven Zellen und nicht nur zu einem Verlust der Antigenpräsentation kommt.

Costs of stored corneal grafts

SummaryBackground: Organ culture medium and Optisol are the most commonly used corneal storage mediums. This study compares the costs for these two methods. Methods: In the calculation of costs we did not just take the direct costs into account, but also tried to determine the fixed costs per transplanted cornea with corresponding assumptions. Results: Proceeding on the assumption that 50 stored corneas were transplanted per year, an amount of 11,660 ATS (1,666 DM, 857 ECU) for each organ cultured and 11,986 ATS (1,712 DM, 881 ECU) for each graft preserved in Optisol was calculated. Raising the number of transplanted corneas to 400 per year, each tissue stored in organ culture medium costs 2,811 ATS (402 DM, 207 ECU) and those preserved in Optisol 3234 ATS (462 DM, 238 ECU). Conclusion: Since organ culture storage gives us a reduction in costs of more than 15 % compared to storing in Optisol, when preserving 400 transplantable grafts, from the business economics aspect, this storage method should be preferred.ZusammenfassungHintergrund: Die derzeit am häufigsten verwendeten Lagermedien für Hornhauttransplantate sind die Organkultur und Optisol®. Diese Arbeit vergleicht die anfallenden Kosten beider Lagermethoden. Methode: Bei der Kostenerstellung berücksichtigten wir nicht nur die variablen Kosten, sondern versuchten auch –über entsprechende Annahmen – die Fixkosten pro transplantierter Hornhaut zu ermitteln. Ergebnisse: Bei einer Transplantationszahl von 50 gelagerten Korneae pro Jahr ergeben sich Kosten von 11 660 ATS (1666 DM, 857 ECU) für jede organkultivierte und 11 986 ATS (1712 DM, 881 ECU) für jede in Optisol® gelagerte Kornea. Bei einer Steigerung der Anzahl transplantierter Hornhäute auf 400 pro Jahr betragen die Kosten für jede in Organkultur gelagerte Hornhaut 2811 ATS (402 DM, 207 ECU) und für jedes in Optisol® gelagerte Gewebe 3234 ATS (462 DM, 238 ECU). Schlußfolgerung: Da mit einer Organkulturlagerung bei einer höheren Lagerzahl eine Kostenreduktion um 15 % pro Hornhaut gegenüber einer Lagerung in Optisol® zu erzielen ist, sollte vom betriebswirtschaftlichen Aspekt dieser Lagermethode der Vorzug gegeben werden.

Die korneale Langerhans-Zelle und ihr Antigenmuster

ZusammenfassungAnti-HLA-DR-Antikörper sind derzeit die meistverwendeten Antikörper zur Darstellung der kornealen Langerhans-Zelle (LZ). Diese Arbeit untersucht das Verteilungsmuster von S-100-Protein und CD45 an der LZ verglichen mit HLA-DR.Acht frische Hornhäute wurden in flüssigem Stickstoff fixiert und mit einer Dicke von 4–6 μm geschnitten. Anschließend wurde eine doppelte immunhistochemische Färbung (HLA-DR/S-100 oder HLA-DR/CD45) durchgeführt. Die Anzahl der positiven Reaktionen wurde unter einem Mikroskop per 0,25 mm2 gezählt und die Korrelationen zueinander berechnet.Je nach Lokalisation in der Hornhaut (zentral, Peripherie, Limbus) waren die Langerhans-Zellen zwischen 94% (zentral) und 98% (Limbus) sowohl für HLA-DR als auch für das S-100-Protein positiv (p < 0,015). Das CD45-Antigen wurde in 93% (Zentrum) bis 98% (Limbus) der Fälle kombiniert mit dem HLA-DR-Antigen exprimiert (p < 0,015).Unsere Untersuchungen verdeutlichen, daß sowohl das S-100-Protein, als auch das CD45-Antigen in der normalen Hornhaut nur von HLA-DR-positiven Zellen exprimiert werden.SummaryAnti HLA-DR antibodies are the most commonly used antibodies to detect corneal Langerhans cells. Our study investigates the distribution of S-100 protein and CD45 compared to that of HLA-DR.Eight fresh corneas were fixed in liquid nitrogen, 4–6 μm thick sections were made and double immunostaining (HLA-DR/S-100 or HLA-DR/CD45) was performed using a double stain kit. The number of positive reactions was counted under a microscope per 0.25 mm2 and the correlation of HLA-DR expression compared to CD45 antigen or S-100 protein was analyzed. Depending on the localization of the cornea (central, periphery, limbus) Langerhans cells were positive for HLA-DR and S-100 protein in 94% (central) to 98% (limbus) (p < 0.015). The CD45 antigen was detectable in combination with HLA-DR antigen in 93% (central) to 98% (limbus) (p < 0.015).Our investigation shows, that the S-100 protein and the CD45 antigen are only expressed by HLA-DR positive cells in the normal cornea.

ABO Blutgruppenantigene im Stroma erkrankter Hornhäute

ZusammenfassungDas Epithel ist die einzige korneale Zellart, welche bekannterweise die ABO Blutgruppenantigene exprimiert. Da retrospektive Studien eine verminderte Abstoßungsreaktion nach ABO kompatibler Hornhauttransplantation verdeutlichen, untersucht diese Arbeit das Ausmaß der ABO Blutgruppenexpression in erkrankten Hornhäuten.18 erkrankte Hornhäute von 18 Patienten mit den Blutgruppen A, B oder AB wurden untersucht. Die immunhistochemische Untersuchung wurde an in Paraffin eingebettetem Gewebe mit monoklonalen Mausantikörpern anti-humane Blutgruppenantigene A oder B und der Streptavidin-Biotin-Peroxidase-Komplex-Technik durchgeführt.Das korneale Epithel war in allen 18 Fällen positiv und die Expression der ABO Blutgruppenantigene stimmte mit den Blutgruppen der Patienten in allen Fällen überein. Eine Expression der ABO Blutgruppenantigene konnte im Stroma in Fällen von Keratitis oder Keratokonus, aber nicht in Hornhäuten mit pseudophaken bullösen Keratopathien oder Fuchs’scher Endotheldystrophie gefunden werden.Diese Ergebnisse verdeutlichen, daß eine Expression der ABO Blutgruppenantigene im kornealen Stroma erkrankter Hornhäute möglich ist. Dieser Umstand könnte in der Abstoßungsreaktion nach Hornhautübertragungen eine bedeutende Rolle spielen.SummaryThe epithelial cells are the only cell type expressing ABO blood group antigens in normal corneas, and ABO blood group matching seems to reduce immune rejections in high risk transplantations. This study investigates to what extend the ABO blood group antigens are expressed in diseased corneas.18 diseased corneal buttons of 18 patients with the blood groups A, B or AB were examined. Immunohistochemical staining of paraffin embedded sections was performed with monoclonal mouse anti human blood group A or B antibodies using the streptavidin-biotin-peroxidase complex technique.The corneal epithelium was positive for blood group antigens A or B in all cases and the expression of the blood group antigens A or B correlated directly with the ABO blood group of the patients. The corneal stroma was positive for blood group antigens A or B in cases of keratitis or keratoconus, but not in corneas with pseudophakic bullous keratopathy and Fuchs’ dystrophy.These findings show that an expression of ABO blood group antigens in corneal stromal cells is possible in diseased corneas. This phenomenon may play a role in graft rejection after corneal transplantation.