Effect of corneal epithelium on ultraviolet-A and riboflavin absorption

Abstract

PURPOSE: To determine if the corneal epithelium prevents the collagen cross-linking effect. Using immunofluorescence microscopy after CXL, we indirectly analyzed the role of the epithelium as ultraviolet-A (UVA) shield as well as a barrier to riboflavin penetration. METHODS: Fifteen freshly enucleated porcine eyes were divided into 3 groups. The corneal epithelium was kept intact in all groups. Five eyes served as control (Group 1). On group 2, eyes received tetracaine anesthetic drops and topical 0.1% riboflavin solution (10 mg riboflavin-5-phosphate in 10 mL 20% dextran-T-500). On Group 3, riboflavin was injected into the anterior chamber to allow penetration of the drug through the endothelium. Groups 2 and 3 were exposed to UVA (365 nm, 3 mW/cm²) for 30 minutes. Ultra-thin sections (8 µm) of the corneas were stained with anti-collagen type I and DAPI (4,6-diamidino-2-fenilindole dihydrocloride) and analyzed with fluorescence microscopy. RESULTS: Corneas treated with UVA irradiation and intracameral injection of riboflavin (Group 3) showed greater pattern of collagen organization compared to groups 1 (Control) and 2 (riboflavin and tetracaine eye drops). A yellow stromal staining, which represents the riboflavin diffusion into the stroma, was only observed in eyes injected with riboflavin into the anterior chamber. CONCLUSION: Using immunofluorescence microscopy in porcine corneas, we demonstrated that the corneal epithelium reduces the effectiveness of CXL by preventing the penetration of the drug and not by limiting the UVA transmittance. An inadequate intrastromal concentration of riboflavin may impair CXL effect.

OBJETIVO: Determinar se o epitélio corneano pode impedir ou diminuir o efeito do tratamento com cross-linking (CXL). Por meio de microscopia por imunofluorescência, foi indiretamente analisado o efeito do epitélio como escudo aos raios ultravioleta-A (UVA), assim como barreia à penetração da riboflavina. MÉTODOS: Quinze olhos enucleados de porcos foram divididos em 3 grupos. O epitélio corneano foi mantido intacto em todos os grupos. Cinco olhos serviram como controle (Grupo 1). No grupo 2, os olhos foram instilados com colírio anestésico de tetracaína, assim como colírio de riboflavina 0,1% (10 mg de riboflavina-5-fosfato em 10 ml de dextran 20% T-500). No grupo 3, solução de riboflavina foi injetada na câmara anterior para permitir a penetração da droga através do endotélio. Os grupos 2 e 3 foram então expostos à radiação UVA (365 nm, 3 mW/cm²) por 30 minutos. Subsequentemente, cortes ultrafinos (8 µm) das córneas foram marcados com anticolágeno tipo I e DAPI (4,6-diamidino-2-fenilindole dihydrocloride) e analisados com microscópio de imunofluorescência. RESULTADOS: As córneas que receberam injeção intracameral de riboflavina e foram irradiadas com UVA (Grupo 3) mostraram um padrão maior de organização das fibras de colágeno em relação aos grupos 1 (Controle) e 2 (instiladas com colírio anestésico e de riboflavina). Macroscopicamente, a coloração amarelada do estroma, que representa a difusão da riboflavina, foi apenas observada nos olhos que receberam riboflavina intracameral. CONCLUSÃO: Foi demonstrado, através de microscopia por imunofluorescência em córneas de porcos, que o epitélio corneano íntegro diminui a efetividade do CXL por reduzir a penetração da riboflavina, e não por impedir a penetração dos raios UVA. Uma concentração intraestromal inadequada de riboflavina limita o efeito do tratamento.