Skip to main content
Erschienen in: Die Ophthalmologie 6/2008

01.06.2008 | Originalien

Toxizität neuer Benetzungs- und Konservierungsmittel in vitro

verfasst von: K. Kasper, C Kremling, Prof. Dr. G. Geerling

Erschienen in: Die Ophthalmologie | Ausgabe 6/2008

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Verwendung von Konservierungsmitteln (z. B. Benzalkoniumchlorid) in pharmazeutischen Tränenersatzmitteln induziert zytotoxische Effekte. Unlängst wurde Hydroxypropylguar (HP-Guar) als neues künstliches Tränenersatzmittel eingeführt, das als Konservierungsmittel Polyquad® (0,001%) enthält, welches nur eine gering zytotoxische Wirkung haben soll. Die Wirkung von konserviertem und unkonserviertem HP-Guar und einem Hydroxypropylmethylzelluloseprodukt (HPMC) – konserviert mit Cetrimid und unkonserviert – wurde in Zeit- und Dosiswirkungsexperimenten in einem humanen Hornhautepithelzell-Kulturmodell untersucht.

Material und Methoden

Immortalisierte humane Hornhautepithelzellen wurden in 96-Loch-Platten bei 37°C und 5% CO2 mit unterschiedlichen Konzentrationen der Testsubstanzen inkubiert. Der ATP-Gehalt wurde mit einem lumineszenzbasierten ATP-Assay, die intrazelluläre Esteraseaktivität mit einer Doppelfluoreszenzvitalfärbung (Kalzein-AM/Ethidiumhomodimer-1-Assay) und die Migration in einem Kolonie-Dispersions-Assay quantifiziert. Die Versuche wurden in Triplikaten und in Wiederholung durchgeführt. Die Signifikanz der Unterschiede wurde mit einem unverbundenen zweiseitigen t-Test bestimmt.

Ergebnisse

Konserviertes HPMC reduzierte in allen getesteten Konzentrationen den ATP-Gehalt um 100%; ohne Konservierungsmittel ergab sich nur bei unverdünntem HPMC ein toxischer Effekt, aber eine gute Esteraseaktivität. HP-Guar, konserviert und unkonserviert, zeigte eine höhere Toxizität als das unkonservierte HPMC. Unkonserviertes HP-Guar erwies sich toxischer und reduzierte den ATP-Gehalt signifikant mehr als konserviertes HP-Guar.

Schlussfolgerung

Das neue Konservierungsmittel Polyquad® verursacht signifikant weniger Zytotoxizität als Cetrimid. Das Benetzungsmittel HP-Guar hingegen kann in vitro Zytotoxizität induzieren, während unkonserviertes HPMC eine erprobte Alternative mit geringer Zytotoxizität bleibt.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Andreotti PE, Cree IA, Kurbacher CM et al. (1995) Chemosensitivity testing of human tumors using a microplate adenosine triphosphate luminescence assay: clinical correlation for cisplatin resistance of ovarian carcinoma. Cancer Res 55: 5276–5282PubMed Andreotti PE, Cree IA, Kurbacher CM et al. (1995) Chemosensitivity testing of human tumors using a microplate adenosine triphosphate luminescence assay: clinical correlation for cisplatin resistance of ovarian carcinoma. Cancer Res 55: 5276–5282PubMed
2.
Zurück zum Zitat Araki-Sasaki K, Ohashi Y, Sasabe T et al. (1995) An SV40-immortalized human corneal epithelial cell line and its characterization. Invest Ophthalmol Vis Sci 36: 614–621PubMed Araki-Sasaki K, Ohashi Y, Sasabe T et al. (1995) An SV40-immortalized human corneal epithelial cell line and its characterization. Invest Ophthalmol Vis Sci 36: 614–621PubMed
3.
Zurück zum Zitat Christensen MT, Cohen S, Rinehart J et al. (2004) Clinical evaluation of an HP-guar gellable lubricant eye drop for the relief of dryness of the eye. Curr Eye Res 28: 55–62PubMedCrossRef Christensen MT, Cohen S, Rinehart J et al. (2004) Clinical evaluation of an HP-guar gellable lubricant eye drop for the relief of dryness of the eye. Curr Eye Res 28: 55–62PubMedCrossRef
4.
Zurück zum Zitat Codling CE, Maillard JY, Russell AD (2003) Aspects of the antimicrobial mechanisms of action of a polyquaternium and an amidoamine. J Antimicrob Chemother 51: 1153–1158PubMedCrossRef Codling CE, Maillard JY, Russell AD (2003) Aspects of the antimicrobial mechanisms of action of a polyquaternium and an amidoamine. J Antimicrob Chemother 51: 1153–1158PubMedCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Debbasch C, Saint Jean M de, Pisella PJ et al. (1999) [Quaternary ammonium cytotoxicity in a human conjunctival cell line]. J Fr Ophtalmol 22: 950–958PubMed Debbasch C, Saint Jean M de, Pisella PJ et al. (1999) [Quaternary ammonium cytotoxicity in a human conjunctival cell line]. J Fr Ophtalmol 22: 950–958PubMed
6.
Zurück zum Zitat Diebold Y, Calonge M, Fernandez N et al. (1997) Characterization of epithelial primary cultures from human conjunctiva. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 235: 268–276PubMedCrossRef Diebold Y, Calonge M, Fernandez N et al. (1997) Characterization of epithelial primary cultures from human conjunctiva. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 235: 268–276PubMedCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Friedlaender MH, Breshears D, Amoozgar B et al. (2006) The dilution of benzalkonium chloride (BAK) in the tear film. Adv Ther 23: 835–841PubMedCrossRef Friedlaender MH, Breshears D, Amoozgar B et al. (2006) The dilution of benzalkonium chloride (BAK) in the tear film. Adv Ther 23: 835–841PubMedCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Garrett Q, Simmons PA, Xu S et al. (2007) Carboxymethylcellulose binds to human corneal epithelial cells and is a modulator of corneal epithelial wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 48: 1559–1567PubMedCrossRef Garrett Q, Simmons PA, Xu S et al. (2007) Carboxymethylcellulose binds to human corneal epithelial cells and is a modulator of corneal epithelial wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 48: 1559–1567PubMedCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Geerling G, Daniels JT, Dart JK et al. (2001) Toxicity of natural tear substitutes in a fully defined culture model of human corneal epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 42: 948–956PubMed Geerling G, Daniels JT, Dart JK et al. (2001) Toxicity of natural tear substitutes in a fully defined culture model of human corneal epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 42: 948–956PubMed
10.
Zurück zum Zitat Gibbs DE, Stein JM, Rockett J et al. (1989) Opti-Free chemical disinfectant: a safety study with various soft contact lenses. Clao J 15: 57–60PubMed Gibbs DE, Stein JM, Rockett J et al. (1989) Opti-Free chemical disinfectant: a safety study with various soft contact lenses. Clao J 15: 57–60PubMed
11.
Zurück zum Zitat Gifford P, Evans BJ, Morris J (2006) A clinical evaluation of Systane. Cont Lens Anterior Eye 29: 31–40PubMedCrossRef Gifford P, Evans BJ, Morris J (2006) A clinical evaluation of Systane. Cont Lens Anterior Eye 29: 31–40PubMedCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Hartstein I, Khwarg S, Przydryga J (2005) An open-label evaluation of HP-Guar gellable lubricant eye drops for the improvement of dry eye signs and symptoms in a moderate dry eye adult population. Curr Med Res Opin 21: 255–260PubMedCrossRef Hartstein I, Khwarg S, Przydryga J (2005) An open-label evaluation of HP-Guar gellable lubricant eye drops for the improvement of dry eye signs and symptoms in a moderate dry eye adult population. Curr Med Res Opin 21: 255–260PubMedCrossRef
13.
Zurück zum Zitat Hartwig D, Herminghaus P, Wedel T et al. (2005) Topical treatment of ocular surface defects: comparison of the epitheliotrophic capacity of fresh frozen plasma and serum on corneal epithelial cells in an in vitro cell culture model. Transfus Med 15: 107–113PubMedCrossRef Hartwig D, Herminghaus P, Wedel T et al. (2005) Topical treatment of ocular surface defects: comparison of the epitheliotrophic capacity of fresh frozen plasma and serum on corneal epithelial cells in an in vitro cell culture model. Transfus Med 15: 107–113PubMedCrossRef
14.
Zurück zum Zitat Herminghaus P, Geerling G, Hartwig D et al. (2004) [Epitheliotrophic capacity of serum and plasma eyedrops. Influence of centrifugation]. Ophthalmologe 101: 998–1005PubMed Herminghaus P, Geerling G, Hartwig D et al. (2004) [Epitheliotrophic capacity of serum and plasma eyedrops. Influence of centrifugation]. Ophthalmologe 101: 998–1005PubMed
15.
Zurück zum Zitat Jones L, Macdougall N, Sorbara LG (2002) Asymptomatic corneal staining associated with the use of balafilcon silicone-hydrogel contact lenses disinfected with a polyaminopropyl biguanide-preserved care regimen. Optom Vis Sci 79: 753–761PubMedCrossRef Jones L, Macdougall N, Sorbara LG (2002) Asymptomatic corneal staining associated with the use of balafilcon silicone-hydrogel contact lenses disinfected with a polyaminopropyl biguanide-preserved care regimen. Optom Vis Sci 79: 753–761PubMedCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Kim JM, Stapleton F, Willcox MD (1999) Induction of apoptosis in human corneal epithelial cells in vitro. Aust N Z J Ophthalmol 27: 214–217PubMedCrossRef Kim JM, Stapleton F, Willcox MD (1999) Induction of apoptosis in human corneal epithelial cells in vitro. Aust N Z J Ophthalmol 27: 214–217PubMedCrossRef
17.
Zurück zum Zitat Labbe A, Pauly A, Liang H et al. (2006) Comparison of toxicological profiles of benzalkonium chloride and polyquaternium-1: an experimental study. J Ocul Pharmacol Ther 22: 267–278PubMedCrossRef Labbe A, Pauly A, Liang H et al. (2006) Comparison of toxicological profiles of benzalkonium chloride and polyquaternium-1: an experimental study. J Ocul Pharmacol Ther 22: 267–278PubMedCrossRef
18.
Zurück zum Zitat Liu L, Hartwig D, Harloff S et al. (2006) Corneal epitheliotrophic capacity of three different blood-derived preparations. Invest Ophthalmol Vis Sci 47: 2438–2444PubMedCrossRef Liu L, Hartwig D, Harloff S et al. (2006) Corneal epitheliotrophic capacity of three different blood-derived preparations. Invest Ophthalmol Vis Sci 47: 2438–2444PubMedCrossRef
19.
Zurück zum Zitat Lopez Bernal D, Ubels JL (1991) Quantitative evaluation of the corneal epithelial barrier: effect of artificial tears and preservatives. Curr Eye Res 10: 645–656CrossRef Lopez Bernal D, Ubels JL (1991) Quantitative evaluation of the corneal epithelial barrier: effect of artificial tears and preservatives. Curr Eye Res 10: 645–656CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Neville R, Dennis P, Sens D et al. (1986) Preservative cytotoxicity to cultured corneal epithelial cells. Curr Eye Res 5: 367–372PubMedCrossRef Neville R, Dennis P, Sens D et al. (1986) Preservative cytotoxicity to cultured corneal epithelial cells. Curr Eye Res 5: 367–372PubMedCrossRef
21.
Zurück zum Zitat Petty RD, Sutherland LA, Hunter EM et al. (1995) Comparison of MTT and ATP-based assays for the measurement of viable cell number. J Biolumin Chemilumin 10: 29–34PubMedCrossRef Petty RD, Sutherland LA, Hunter EM et al. (1995) Comparison of MTT and ATP-based assays for the measurement of viable cell number. J Biolumin Chemilumin 10: 29–34PubMedCrossRef
22.
Zurück zum Zitat Pilcher BK, Dumin JA, Sudbeck BD et al. (1997) The activity of collagenase-1 is required for keratinocyte migration on a type I collagen matrix. J Cell Biol 137: 1445–1457PubMedCrossRef Pilcher BK, Dumin JA, Sudbeck BD et al. (1997) The activity of collagenase-1 is required for keratinocyte migration on a type I collagen matrix. J Cell Biol 137: 1445–1457PubMedCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Pisella PJ, Fillacier K, Elena PP et al. (2000) Comparison of the effects of preserved and unpreserved formulations of timolol on the ocular surface of albino rabbits. Ophthalmic Res 32: 3–8PubMedCrossRef Pisella PJ, Fillacier K, Elena PP et al. (2000) Comparison of the effects of preserved and unpreserved formulations of timolol on the ocular surface of albino rabbits. Ophthalmic Res 32: 3–8PubMedCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Rahman MQ, Tejwani D, Wilson JA et al. (2006) Microbial contamination of preservative free eye drops in multiple application containers. Br J Ophthalmol 90: 139–141PubMedCrossRef Rahman MQ, Tejwani D, Wilson JA et al. (2006) Microbial contamination of preservative free eye drops in multiple application containers. Br J Ophthalmol 90: 139–141PubMedCrossRef
25.
Zurück zum Zitat Su CY, Yang YC, Peng CF et al. (2005) Risk of microbial contamination of unit-dose eyedrops within twenty four hours after first opening. J Formos Med Assoc 104: 968–971PubMed Su CY, Yang YC, Peng CF et al. (2005) Risk of microbial contamination of unit-dose eyedrops within twenty four hours after first opening. J Formos Med Assoc 104: 968–971PubMed
26.
Zurück zum Zitat Toda I, Shinozaki N, Tsubota K (1996) Hydroxypropyl methylcellulose for the treatment of severe dry eye associated with Sjogren’s syndrome. Cornea 15: 120–128PubMedCrossRef Toda I, Shinozaki N, Tsubota K (1996) Hydroxypropyl methylcellulose for the treatment of severe dry eye associated with Sjogren’s syndrome. Cornea 15: 120–128PubMedCrossRef
27.
Zurück zum Zitat Tomlinson A, Khanal S, Ramaesh K et al. (2006) Tear film osmolarity: determination of a referent for dry eye diagnosis. Invest Ophthalmol Vis Sci 47: 4309–4315PubMedCrossRef Tomlinson A, Khanal S, Ramaesh K et al. (2006) Tear film osmolarity: determination of a referent for dry eye diagnosis. Invest Ophthalmol Vis Sci 47: 4309–4315PubMedCrossRef
28.
Zurück zum Zitat Tripathi BJ, Tripathi RC (1989) Cytotoxic effects of benzalkonium chloride and chlorobutanol on human corneal epithelial cells in vitro. Lens Eye Toxic Res 6: 395–403PubMed Tripathi BJ, Tripathi RC (1989) Cytotoxic effects of benzalkonium chloride and chlorobutanol on human corneal epithelial cells in vitro. Lens Eye Toxic Res 6: 395–403PubMed
29.
Zurück zum Zitat Tripathi BJ, Tripathi RC, Kolli SP (1992) Cytotoxicity of ophthalmic preservatives on human corneal epithelium. Lens Eye Toxic Res 9: 361–375PubMed Tripathi BJ, Tripathi RC, Kolli SP (1992) Cytotoxicity of ophthalmic preservatives on human corneal epithelium. Lens Eye Toxic Res 9: 361–375PubMed
30.
Zurück zum Zitat Ubels JL, Clousing DP, Van Haitsma TA et al. (2004) Pre-clinical investigation of the efficacy of an artificial tear solution containing hydroxypropyl-guar as a gelling agent. Curr Eye Res 28: 437–444PubMedCrossRef Ubels JL, Clousing DP, Van Haitsma TA et al. (2004) Pre-clinical investigation of the efficacy of an artificial tear solution containing hydroxypropyl-guar as a gelling agent. Curr Eye Res 28: 437–444PubMedCrossRef
31.
Zurück zum Zitat Weinreb RN, Lindsey JD (2005) The importance of models in glaucoma research. J Glaucoma 14: 302–304PubMedCrossRef Weinreb RN, Lindsey JD (2005) The importance of models in glaucoma research. J Glaucoma 14: 302–304PubMedCrossRef
Metadaten
Titel
Toxizität neuer Benetzungs- und Konservierungsmittel in vitro
verfasst von
K. Kasper
C Kremling
Prof. Dr. G. Geerling
Publikationsdatum
01.06.2008
Verlag
Springer-Verlag
Erschienen in
Die Ophthalmologie / Ausgabe 6/2008
Print ISSN: 2731-720X
Elektronische ISSN: 2731-7218
DOI
https://doi.org/10.1007/s00347-007-1640-8

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2008

Die Ophthalmologie 6/2008 Zur Ausgabe

CME Weiterbildung • Zertifizierte Fortbildung

Akkommodation und Presbyopie

Neu im Fachgebiet Augenheilkunde

Update Augenheilkunde

Bestellen Sie unseren Fach-Newsletter und bleiben Sie gut informiert.