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Review
. 2022 Apr;119(4):342-349.
doi: 10.1007/s00347-021-01537-8. Epub 2021 Dec 7.

[Histological changes in keratoconus and wound healing after corneal cross-linking]

[Article in German]
Louisa M Bulirsch  1   2 , Constance Weber  1 , Marlene Saßmannshausen  1 , Markus Kohlhaas  3 , Frank G Holz  1 , Karin U Loeffler  1   2 , Martina C Herwig-Carl  4   5
Affiliations
Review

[Histological changes in keratoconus and wound healing after corneal cross-linking]

[Article in German]
Louisa M Bulirsch et al. Ophthalmologe. 2022 Apr.

Abstract
in English, German

Background: Keratoconus is classified as a corneal ectasia and is a multifactorial disease. In those affected, mostly adolescent patients visual deterioration occurs due to the development of irregular astigmatism. Treatment by corneal cross-linking (CXL) has been indicated in progressive disease for several years.

Objective: To present the pathophysiology and histological changes in keratoconus as well as wound healing processes after CXL and their potential complications.

Material and methods: Histological changes in keratoconus as well as wound healing processes after CXL and their potential complications are presented based on histological examination of corneal specimens with keratoconus with and without a condition after CXL. Relevant literature and own data are analyzed and discussed.

Results: Besides inflammatory processes, atopic and genetic dispositions play a role in the development of keratoconus. The histological characteristics of keratoconus include changes in the epithelium, Bowman's layer and stroma. Wound healing processes after CXL include healing of the surface epithelium and transient loss of keratocytes and nerve fibers.

Conclusion: Keratoconus shows characteristic histopathological changes, such as epithelial irregularities, stromal thinning and breaks of Bowman's layer, whereas the endothelium and Descemet's membrane remain unchanged (apart from cases of corneal hydrops). After CXL wound healing processes can be followed primarily in vivo by confocal microscopy. Complications after CXL are rare. Persistent loss of keratocytes can be clinically manifested as a visually relevant scar.

Zusammenfassung: HINTERGRUND: Der Keratokonus zählt zu den Hornhautektasien und ist eine multifaktorielle Erkrankung. Bei den betroffenen, oft jugendlichen Patienten kommt es durch Entwicklung eines irregulären Astigmatismus zu einer Sehverschlechterung. Seit mehreren Jahren ist bei Progression des Keratokonus die Behandlung mittels kornealen Crosslinkings (CXL) indiziert.

Ziel der arbeit: Darstellung von Pathophysiologie, histologischen Veränderungen bei Keratokonus sowie Wundheilungsvorgängen nach CXL und deren potenziellen Komplikationen.

Material und methoden: Histologische Veränderungen bei Keratokonus sowie der Wundheilungsvorgänge nach CXL und deren potenzielle Komplikationen werden anhand histologischer Untersuchungen von Hornhautpräparaten mit Keratokonus ohne und mit Zustand nach CXL dargestellt. Relevante Literatur und eigene Daten werden analysiert und diskutiert.

Ergebnisse: Die histologischen Charakteristika des Keratokonus umfassen Veränderungen in Epithel, Bowman-Schicht und Stroma. Wundheilungsprozesse nach CXL umfassen die Heilung des Oberflächenepithels sowie einen transienten Keratozyten- und Nervenfaserverlust. In Keratoplastikmaterial konnte in mehreren Fällen ein persistierender Keratozytenverlust nachgewiesen werden, der mindestens zu einer Transparenzminderung der Hornhaut führen kann.

Diskussion: Der Keratokonus zeigt charakteristische histopathologische Veränderungen wie Unregelmäßigkeiten des Epithels, eine Verdünnung des Stromas sowie Brüche der Bowman-Schicht, während sich das Endothel und die Descemet-Membran (außer im Falle eines Hydrops corneae) unverändert zeigen. Nach CXL lassen sich Wundheilungsprozesse vornehmlich in vivo mittels konfokaler Mikroskopie verfolgen. Komplikationen nach CXL sind selten. Ein persistierender Keratozytenverlust (>12 Monate nach CXL) kann sich klinisch als visusrelevante Narbe manifestieren.

Keywords: Histopathology; Keratocyte loss; Progression; Scar; Visual deterioration.

PubMed Disclaimer

References

    1. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1991 May;32(6):1846-53 - PubMed
    1. Ophthalmic Epidemiol. 2021 Dec;28(6):502-508 - PubMed
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    1. Ophthalmology. 2017 Sep;124(9):1259-1270 - PubMed
    1. Acta Ophthalmol. 2010 Mar;88(2):e17-8 - PubMed

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