Comparação dos meios de preparação e preservação de membrana amniótica humana para uso no tratamento de doenças da superfície ocular / Comparison of the preparation and preservation techniques of amniotic membrane used in the treatment of ocular surface diseases

Resumo Atualmente a membra amniótica (MA) tem obtido importância devido à comprovada capacidade de reduzir inflamação, auxiliar a cicatrização e epitelização, possuindo propriedades antimicrobianas e antivirais, além de baixa imunogenicidade. As indicações de seu uso na oftalmologia têm aumentado muito nas duas últimas décadas. Objetivo: Descrever a estrutura básica e as propriedades biológicas da MA em relação aos componentes da sua matriz extracelular e fatores de crescimento, as consequências de diferentes técnicas empregadas na sua preservação e esterilização, métodos para remoção do epitélio e a comparação dos custos dos diferentes meios de conservação atualmente empregados. Métodos: Pesquisa nas bases de dados do Portal da Biblioteca Virtual em Saúde (BVS), Pubmed, Cochrane, Scielo e Lilacs com as palavras-chave: membrana amniótica, transplante, reconstrução da córnea, doenças da conjuntiva. Resultados: A literatura é vasta na descrição dos efeitos de diversos agentes e técnicas na preparação da MA, dentre elas sua preservação, esterilização e desepitelização. A membrana desnuda tem sido a escolha para a reconstrução da superfície ocular, pois facilita a cicatrização. Em relação aos agentes conservantes, o glicerol é o meio mais utilizado mundialmente pelo baixo custo e facilidade de manuseio. Conclusão: A comparação das diversas técnicas nos guia na elaboração de protocolos de preparo da MA para uso oftalmológico. A membrana desnuda facilita a cicatrização em relação a com células epiteliais. O glicerol é o meio de conservação mais utilizado pelo baixo custo e facilidade de manuseio.

Abstract Currently, the amniotic membrane (AM) has obtained importance due to its ability to reduce inflammation, helping in the healing and epithelialization processes, having antimicrobial and antiviral properties and low immunogenicity. Its indications in ophthalmology have increased considerably in the past two decades. Objective: To describe the basic structure and biological properties of the AM, the components of the extracellular matrix and growth factors, the consequences of different techniques used in its preservation, and sterilization methods for the epithelium removal. To compare the costs of the different preservation solutions currently employed. Study design: literature review. Methods: Research in BVS databases, PubMed, Cochrane, Scielo and Lilacs with keywords: amniotic membrane transplantation, corneal reconstruction, conjunctival diseases. Results: The literature is vast in describing the effects of different agents and techniques used in the preparation of MA, including its preservation, sterilization and desepithelization. The naked membrane is the choice to reconstruct the ocular surface, as it facilitates the healing course. Regarding the preservatives, glycerol is the most used worldwide due its low cost and easy handling. Conclusion: Comparing different techniques guides us in developing a MA preparation protocol for ophthalmic use. The naked membrane facilitates the healing process compared with the presence of epithelial cells. The glycerol is the most used preservation method because of its low cost and easy handling.

Assessment of the use of cryopreserved x freeze-dried amniotic membrane (AM) for reconstruction of ocular surface in rabbit model / Avaliação do uso da membrana amniótica (MA) criopreservada x liofilizada na reconstrução da superfície ocular em coelhos

PURPOSE: To determine the efficacy of freeze-dried amniotic membrane (AM) for reconstruction of the ocular surface in rabbit eyes. METHODS: The sterilized, freeze-dried amniotic membrane (lyophilized or FD-AM) is a preservative method that uses the drying by freezing process to maintain the AM well preserved for a long time even at room temperature. This paper is an experimental animal interventional study. One eye of each of 15 male New Zealand rabbits (1.5 - 3.0 kg) had the central cornea marked with a 6.0 mm trephine. The marked area was deepithelialized with a No.15 blade. The denuded corneal surface was covered as follows: Group 1: cryopreserved AM (n=6); Group 2: freeze-dried AM (n=6); and Group 3: not covered (control group, n=3). The AM in group 1 and 2 and the periphery of the denuded area in group 3 were secured with continuous 10-0 nylon sutures. The clinical evaluation was made by a blinded observer and graded on a four-point scale (1= minimal, 4= marked) for conjunctival and ciliary hyperemia, eyelid edema, corneal neovascularization, corneal opacity and reepithelialization on postoperative (PO) days 1, 7 and 30 . After PO day 30, the rabbits were euthanized and their corneas were sent for histopathological and ultrastructural analysis to evaluate tissue inflammation, reepithelialization, and basement membrane integrity. RESULTS: Two eyes in group 2 had a corneal infection and were excluded from the analysis. No statistically significant differences among the three groups were found (p>0.05) regarding the clinical evaluation on 1st, 7th and 30th PO days. On transmission electron microscopy, the basement membrane in lyophilized and control groups was more continuous and homogeneous than in the glycerol group. CONCLUSIONS: The freeze-drying method seems to be a good option to preserve human amniotic membrane to be used in ocular surface reconstruction. This preservative method reduces the preservation costs and may enhance...

OBJETIVO: Avaliar a eficácia da liofilização da membrana amniótica (MA) para a reconstrução da superfície ocular em coelhos. MÉTODOS: A liofilização é processo de preservação que mantém a MA estável durante longo tempo mesmo em temperatura ambiente. A córnea de um olho de cada coelho macho da raça Nova Zelândia foi marcada e desepitelizada. Essa área desepitelizada foi coberta com: Grupo 1: MA criopreservada (n=6); Grupo 2: MA liofilizada (n=6) e Grupo 3: Não coberta (n=3). A MA nos grupos 1 e 2 e a periferia da córnea no grupo 3 foram suturadas com nylon 10-0. A avaliação clínica foi realizada por um observador cego em relação à hiperemia, neovascularização e edema de córnea e reepitelização nos dia 1, 7 e 30 pós-operatórios. Após o dia 30 os ratos foram eutanizados e suas córneas enviadas para análise histopatológica e ultra-estrutural. RESULTADOS: Dois olhos no grupo 2 foram excluídos da análise devido à infecção. Não foi encontrada diferença estatisticamente significante entre os grupos em relação à avaliação clínica. Na microscopia eletrônica de transmissão, a membrana basal nos grupos de MA liofilizada e controle foi mais contínua e homogênea em relação ao grupo da MA criopreservada. CONCLUSÕES: O processo de liofilização parece ser boa opção para a preservação da membrana amniótica humana para utilização na reconstrução da superfície ocular.

Análise ultraestrutural e de fatores de crescimento de diferentes métodos de preservação da membrana amniótica utilizada em cirurgia ocular / Ultrastructural and growth factor analysis of amniotic membrane preserved by different methods for ocular surger

OBJETIVO: Comparar, por microscopia eletrônica, a integridade anatômica e a presença de fatores de crescimento e citocinas da membrana amniótica preservada com glicerol/MEM (1:1) e dimetilsulfóxido puro. MÉTODOS: As membranas amnióticas preservadas em glicerol/MEM (1:1) ou dimetilsulfóxido puro foram processadas para microscopia eletrônica de transmissão e varredura. Como controle, membrana amniótica fresca foi imediatamente fixada após coleta e processada para microscopia eletrônica. As citocinas e os fatores de crescimento avaliados foram: TGF-beta- fator transformador de crescimento beta; TGF-beta ativ- fator transformador de crescimento beta ativado; EGF- fator recombinante de crescimento epitelial humano; FGF-4- fator de crescimento fibroblástico 4; FGF-beta- fator de crescimento fibroblástico básico; IL-4- interleucina 4; PGE2- prostaglandina E2; IL-10- interleucina 10; KGF- fator de crescimento de queratinócito; HGF- fator de crescimento de hepatócito. RESULTADOS: As membranas amnióticas do grupo controle apresentavam epitélio íntegro, com microvilos na superfície e complexos juncionais entre as células e a membrana basal. As membranas amnióticas preservadas em glicerol/MEM tinham aspecto semelhante às do controle, com maior altura das células epiteliais. Já as membranas amnióticas preservadas em dimetilsulfóxido mostraram redução das junções intercelulares e destacamento do epitélio da membrana basal. As citocinas e fatores de crescimento não apresentaram diferenças entre os grupos, exceto FGF-4, FGF-beta, PGE2 e KGF. CONCLUSÕES: A membrana amniótica preservada em meio glicerol/MEM apresentou melhor integridade tecidual, com menor desprendimento do epitélio da membrana basal, em comparação com a preservada no dimetilsulfóxido puro. Os fatores de crescimento e citocinas estavam, em sua maior parte, preservados com as duas técnicas de preservação.

PURPOSE: To compare the anatomical structure and the presence of growth factors and cytokines of amniotic membrane preserved in glycerol/MEM (1:1) or undiluted dimethyl sulfoxide through electron microscopy. METHODS: Amniotic membrane preserved in glycerol/MEM (1:1) or undiluted dimethyl sulfoxide were processed for transmission and scaning electron microscopy. As control, freshly collected amniotic membrane was fixed and processed for electron microscopy. The cytokines and growth factors assessed were: TGF-beta (transforming growth factor beta); TGF-b activ (activated transforming growth factor beta); EGF (epidermal growth factor); FGF-4 (fibroblast growth factor 4); bFGF (basic fibroblast growth factor); IL-4 (interleukin 4); PGE2 (prostaglandin E2); IL-10 (interleukin 10); KGF (keratinocyte growth factor); HGF (hepatocyte growth factor). RESULTS: Amniotic membrane from the control group showed intact epithelium, with surface microvilli and junctional complexes between the cells and the basal membrane. Glycerol/MEM preserved amniotic membrane had similar aspect to the control, with higher epithelial cells. Those amniotic membranes preserved in dimethyl sulfoxide disclosed less intercellular junction and detachment of the epithelium from the basal membrane. The cytokines and growth factors did not disclose significant differences, except for FGF-4, bFGF, PGE2 and KGF. CONCLUSIONS: Amniotic membrane preserved in glycerol/MEM showed a better tissue structure, with less detachment of the epithelium from the basal membrane, in comparison to undiluted dimethyl sulfoxide. The majority of the growth factors and cytokines were kept with both techniques of preservation.

Avaliação morfológica de diferentes técnicas de desepitelização da membrana amniótica humana / Morphological assessment of different amniotic membrane epithelial denuding techniques

OBJETIVO: Avaliar as características morfológicas da membrana amniótica desepitelizada por diferentes técnicas. MÉTODOS: A membrana amniótica humana foi coletada no momento do parto, fixada em concentrações crescentes de glicerol (0-50 por cento em DMEM) e preservada a 80°C até a hora de ser usada. O estudo consistiu de 4 grupos: epitélio intacto (controle) e membranas desepitelizadas pela tripsina (2 mg/mL a 1:250), dispase (1,2 U/mL em solução salina balanceada de Hank livre de Mg2+ e Ca2+) e ácido etilenodiaminotetra-acético (EDTA), 0,02 por cento). As amostras foram submetidas à análise por microscopia eletrônica (de varredura e de transmissão). RESULTADOS: A microscopia eletrônica de varredura mostrou epitélio intacto no grupo controle e sua ausência nas membranas amnióticas desepitelizadas pela tripsina e pela dispase. Naquelas tratadas com o ácido etilenodiaminotetra-acético, havia áreas com e sem epitélio. Quando avaliadas pela microscopia eletrônica de transmissão, o epitélio estava intacto e firmemente aderido à membrana basal através de hemidesmossomos nos grupos controle e em parte do ácido etilenodiaminotetra-acético. Havia apenas fibras colágenas nas membranas tratadas com dispase e tripsina. CONCLUSÕES: O tratamento da membrana amniótica com tripsina e dispase pode causar completa retirada do epitélio e da membrana basal, ao passo que o ácido etileno- diaminotetra-acético pode preservar áreas com epitélio intacto e parcialmente destruir a membrana basal em outras.

PURPOSE: To evaluate the morphological features of the amniotic membrane denuded by different techniques. METHODS: Human amniotic membrane was collected at the time of delivery, fixed in increasing concentrations of glycerol (0-50 percent in DMEM) and preserved at -80°C until the time of use. The study consisted of 4 groups: intact epithelium (control) and denuded by trypsin (2 mg/mL at 1:250), dispase (1.2 U/mL in Mg2+ and Ca2+ free Hank's balanced salt solution) or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), 0.02 percent. Specimens were submitted to electron (scanning and transmission) microscopy analysis. RESULTS: Scanning electron microscopy disclosed intact epithelium in the control group and its absence in the amniotic membranes denuded by trypsin and dispase. In those denuded by ethylenediaminetetraacetic acid there were areas with and without epithelium. When assessed by transmission electron microscopy, the epithelium was intact and firmly adhered to the basement membrane by hemidesmossomes in controls and in parts of ethylenediaminetetraacetic acid group. There were only collagen fibers in the dispase- and trypsin-treated groups. CONCLUSIONS: Trypsin and dispase treatment of the amniotic membrane may cause complete denuding of the epithelium and basement membrane whereas ethylenediaminetetraacetic acid may leave some intact epithelium-areas and partially destroy the basement membrane in others.

Ultrastructural Analysis of in vivo Expanded Corneal Epithelium on Amniotic Membrane

The purpose of this study is to characterize and compare the ultrastructural changes occurring during the in vivo cultivation of corneal epithelium on amniotic membrane (AM) at several different time points. Corneal burn patients (n=7) with a corneal epithelial defect and severe limbal damage were selected. Initially, AM transplantation with limbal autograft was performed at the acute stage of corneal burn to reconstruct the damaged ocular surface. One to six (mean interval; 3.3+/-1.2) months later, the central part of AM containing an in vivo expanded corneal epithelium was excised and retransplanted in adjacent lesions. The excised epithelium with AM was examined by electron microscopy and immunohistochemical study. By electron microscopy, one and two months after expansion, cultivated epithelium on AM showed an undifferentiated epithelium and an incomplete basement membrane (BM). But, after three months, the cultivated epithelium began to differentiate into a multilayered epithelium with a continuous BM with increased hemidesmosomes. These findings were further confirmed by immunohistochemical study, that cytokeratin K3 was expressed in the cultivated corneal epithelium and newly formed BM was partially positive of collagen IV at three months. At least 3 months may be needed for the proliferation and differentiation of in vivo cultivated corneal epithelium on AM.

Ultrastructural study of the normal human amniotic membrane

Apesar de sua relativa simplicidade na composiçäo e organizaçäo e organizaçäo e organizaçäo, a membrana amniótica tem uma fisiologia complexa. Estudos ultra-estruturais do epitélio amniótico podem ser úteis na compreensäo de seu total potencial biológico. Os autores apresentam um estudo morfológico da membrana amniótico humana utilizando um microscópio eletrônico de transmissäo. Dez mulheres grávidas foram selecionadas como doadoras de segmentos de membrana amniótico que foram fixados em glutaraldeído a 3 por cento. Depois da preparaçäo do tecido, os cortes foram coroados com nitrato de chumbro e acetado de uranila e examinados em um microscópio eletrônico de transmissäo EM Philips 300. O epitélio amniótico reflexo é composto por uma camada de células cuboidais ou colunares baixas com núcleos centralizados, gotículas lipídicas citoplasmáticas e inúmeras microvilosidades projetadas da superfície apical. As células säo firmemente aderidas à membrana basal subjacente por desmossomos e processos celulares. O córion é formado por fibrilas arranjadas em faixas, formando uma rede frouxa