Das Reparationsverhalten der Eustachischen Röhre in der Gewebekultur nach CO2-Laserbestrahlung

Abstract

Die Eustachische Rohre ist die einzige natürlich präformierte anatomische Verbindung der Auβenatmosphäre mit den normalerweise pneumatisierten Mittelohrräumen “Paukenhohle” und “Mastoid”.

Störungen der Belüftung und Drainage der mit Schleirnhaut ausgekleideten Mittelohrräume führen zur Schalleitungsschwerhörigkeit, bei deren Persistenz zur Ausprägung der chronisch sekretorischen oder der chronisch mesotympanalen Mittelohrentzündung.

Morphologische Obstruktionen der Eustachischen Röhre, die entweder als Ursache oder als Folgeerscheinung dieser Erkrankungen in Erscheinung treten können, lassen sich seit der Einführung der transnasalen Mikroendoskopie der Eustachischen Röhre auf atraumatischem Weg direkt sichtbar machen. Konsekutiv stellt sich nun die Aufgabe, diese meist polypösen oder auch postinflanunatorisch narbigen Schleirnhautveränderungen des Tubenreliefs möglichst dauerhaft zu entfemen, urn eine korrekte Ventilation und Drainage der Mittelohrräume zu restituieren. Eine CO₂-Laser-assistierte Entfernung ist dabei als klinisches anwendbares Verfahren denkbar.

Die Eustachische Röhre des Schafes hat sich als Tiermodell für in vitro Untersuchungen zur endoskopischen kontrollierten Laserchirurgie als sehr geeignet erwiesen. Urn Tierversuche einsparen zu können, wurden deshalb zur in vitro Evaluierung Organkulturen der respiratorischen Schleirnhaut des pharyngealen Anteils der Eustachischen Röhre kultiviert. Mit der CO₂-LaserBestrahlung sollte dabei die Frage nach der Reparationsfähigkeit des Epithets sowie der subepithelialen Strukturen aufgeklärt werden. Zur Schaffung von Referenzbefunden wurden die Gewebeund Zellveränderungen in der Normalkultur ohne Bestrahlung oder andere Alteration beschrieben und dokumentiert. Sie dienten auch dazu, den optimalen Zeitpunkt für eine Laserbestrahlung und die mögliche Kultivierungsdauer festzulegen, urn Lasereffekte von normalen Alterungsprozessen unterscheiden zu können.

Bei den am 3. Tag in der Gewebekultur mit dem CO₂-Laser im Freistrahl (5 Watt Laserleistung, 1 Hz-getakteter Modus, 50 ms Bestrahlungszeit, 950 ms Bestrahlungspause über 6 Sekunden) bestrahlten Präparaten wurden die Akutläsion, die aufgetretenden Lasereffekte und Reparationsprozesse 3, 5, 7, 10 und 12 Tage nach der Bestrahlung analysiert und dokumentiert. Die Akutläsion (am Tag 3 in Kultur und Tag 0 nach Bestrahlung) bestand in einer kegelkraterförrnigen Gewebeläsion mit Ausprägung der vier differenzierbaren Zonen: Vaporisations-, Karbonisations-, Koagulationszone und Zone der reversiblen Schädigungen. Am Kratereingang war das Epithel aufgeworfen und bildete einen erhabenen “Randwall”. In einem Abstand von 50 μm vom Randwall entfemt war das Epithel regelrecht mit dichtem, intaktem Kinozilienbesatz. Die Saumoberfläche des Kraters war initial teilweise von einem Karbonisat bedeckt, unterbrochen von aufgeplatzten Vakuolen mit oder ohne homogenem lnhalt. Auffallig war der “membranstabilisierende Effekt” der Drüsenazini, die auch his in die Koagulationszone ihre membranöse Begrenzung behielten. Teilschädigungen bestanden in Zytoplasma schwellungen, Fett-einlagerungen und Kempyknosen der Drüsenepithelzellen. Auch im Bereich der Muskelfasem kam es zu Teilschädigungen mit intakten Anteilen. Im Bindegewebe selbst war durch die Menge der Kempyknosen und Nekrosen der Koagulationssaum von der Zone der reversiblen Schädigungen abzugrenzen. Die elastischen Fasem waren his in die Koagulationszone hinein intakt, die kollagenen Fasem wiesen Teilschädigungen unterschiedlicher Ausprägung auf. Am 3. Tag nach Bestrahlung war das Kraterlumen von Flüssigkeit angefüllt. Der Karbonisationsrand war kaum noch sichtbar, der Rand wurde jetzt durch einen hellen, feinfilamentären Saum gebildet. Im Bindegewebe direkt unterhalb der Koagulationszone fiel die groβe Zahl an Fibrozyten auf. Die Driisenazini batten ein sekretgefülltes Lumen und zeigten Teilnekrosen. Am 5. Tag war die bekannte klassische Vier-Zoneneinteilung nicht mehr erkennbar; anstelle des Koagulationssaums trat ein wenig angefärbtes lockeres Bindegewebe. Am Kratereingang kam es zu einer starken trichterförmigen Verbreiterung des Epithels, Die Zellkeme wiesen eine groβe Anzahl von Kemkörperchen auf, Mitosen waren nachweis bar. Im Bindegewebe befanden sich eine Vielzahl von Makrophagen, Monozyten und Fibrozyten.

The Eustachian tube is the one and only naturally preformed anatomical connection of the outer atmosphere and the normally pneumatized middle ear spaces “tympanic cavity” and “mastoid”. Disturbances of ventilation and drainage of these mucosa covered middle ear spaces lead to a sound conducting hearing loss; if this pathologic condition persists a chronic secretory inflammation (glue ear) or even a chronic mesotympanic middle ear inflammation will develop.

Morphologic obstructions of the Eustachian tube -either cause or sequela of these infammatory pathologies - nowadays can directly be visualized in an atraumatic manner since the “transnasal microendoscopy of the Eustachian tube and the middle ear” was clinically introduced. Consecutively we made it to our business to look for a suitable method to remove these mostly polypous tissue alterations or scar formations definitely in order to restore a proper ventilation and drainage of the middle ear. For this purpose the CO₂- laser seems to be an ideal system.

The species “sheep” has turned out to be an excellent animal model for in-vitro investigations on endoscopically monitored laser surgery of the Eustachian tube. Sparing the sacrification of animals at this point in-vitro investigations were continued establishing a tissue culture of respiratory mucosa of the auditory tube. After focussed CO₂- laser irradiation with preselected parameters (5 W, chopped mode 501950 ms, time: 6 s) the evaluation of the acute lesion and the wound healing behaviour on day 3, 7, 10, 12 after laser irradiation was performed by means of light microscopy, scanning and transmission electron microscopy.

After an initial conical crater-like tissue lesion characterized by the classical four components “vaporization zone”, “carbonization zone”, “coagulation zone” and “area of reversible damages” the progress of tissue repair documented lead to a nearly complete closure of the defect within less than two weeks. All glandular azini showed a peculiar “membrane stabilizing effect” having kept their membranaceous borders intact even deep inside the coagulation area. The elastic fibers, too, were found morphologically regular in the coagulation zone, whereas the collagen fibers presented themselves with signs of partial damage. After 12 days the single layer of epithelial cells covering the former laser induced crater contained regular microvilli and kinocilia at its surface.

The in-vitro wound healing behaviour of a CO₂- laser induced lesion of cultivated tissue of the Eustachian tube morphologically showed an excellent formation of a full functioning respiratory epithelium. The results are promising as well as encouraging to continue the basic investigations on laser surgery of morphological obstructions of the auditory tube in order to restore a proper middle ear ventilation for a long term.