SV Amo Grus 3 - DOZ

K O N TA K T L I N S E N H Y G I E N E
Alexandra Spiegler, Ettlingen
Hier soll insbesondere auf den
Einfluss von Trockenen Augen und der
Verwendung von verschiedenen All-inOne-Lösungen auf die Zusammensetzung der Tränenfilmproteine eingegangen werden. Hierbei konzentrierte
sich Dr. Grus in seinen verschiedenen
Studien nicht nur auf die allgemein
bekannten Proteine des Tränenfilms.
Er konzentrierte sich vielmehr auf die
Proteine, die im Vergleich zu der
gesunden Kontrolle verändert waren.
95% der wässrigen Phase des Tränenfilms werden durch die Haupttränendrüsen
erzeugt. Die restlichen 5% werden von den
die üblichen Tränenfilmtests. So konnte
z.B. bei Patienten mit Sikka-Syndrom, aber
normalen Schirmer-Test-Werten, eine Verminderung der Lysozym-Konzentration gemessen werden. Dr. Grus et. al. haben in
mehreren Studien die Bedeutung der Analyse von Tränenfilmproteinen untersucht.
Neu hierbei war die Verwendung einer digitalen Bildverarbeitung der Daten mit
komplexer Weiterverarbeitung in multivarianten statistischen Analysen, dem so genannten „Neuronalen Netzwerk“, das bereits in den vorherigen Ausgaben dieser Serie erwähnt wurde.
Bereits im Jahre 2000 haben Dr. Grus et.
al. über Ihre Methoden berichtet, unter-
Wie werden die Tränenfilm-Proteine
durch Trockene Augen und durch
All-in-One-Lösungen beeinflusst ?
Eine verlässliche Diagnose der
Trockenen Augen ist bei der Kontaktlinsenanpassung für den dauerhaften
Anpasserfolg unerlässlich.
Dennoch ist es häufig trotz verwendeter Tests, wie z.B. der Tränenfilmaufreißzeit, schwierig den wirklichen
Grad des Trockenheitssymptoms festzustellen. Beim so genannten „Trockenen Auge“ klagen die Betroffenen
meist über Sandkorngefühl, Brennen,
Ermüdung der Augen, rote Augen und
auch oberflächliche Augenschmerzen.
Bei Auftreten des Sikka-Syndroms
kommt es allgemein entweder zu
einer verminderten Produktion der
Tränenflüssigkeit oder zu einer erhöhten Verdunstung. Hierbei ist die Ursache entweder bedingt durch systemische Erkrankungen oder in vielen Fällen unbekannt. Dass Kontaktlinsentragen, insbesondere von weichen
Linsen, einen Einfluss auf die Menge
und Qualität des Tränenfilms haben
kann wurde bereits in zahlreichen
Veröffentlichungen beschrieben.
akzessorischen Tränendrüsen ausgeschieden. Durch Hormone und Neurotransmitter (chemische Botenstoffe, die die Verbindung zwischen zwei Nervenzellen herstellen) kann die Tränenproduktion beeinflusst
werden. In der Untersuchung basiert die
Diagnose der Trockenen Auges meistens
auf der Anamnese des Betroffenen, der
Untersuchung mit der Spaltlampe, dem
Schirmer-Test mit oder ohne Anästhesie
und der Tränenfilmaufrisszeit (BUT). Studien1 konnten allerdings zeigen, dass diese
Tests untereinander unzureichend korrelieren. Deshalb gewann im klinischen Alltag
die Analyse der Tränenproteine zur Diagnostik des Sikka-Syndroms zunehmend
größere Bedeutung, speziell für die Diagnose von leichteren Formen oder auch
von Frühstadien.
Die Veränderung der Zusammensetzung
der Proteine des Tränenfilms beim Trockenen Auge wurde bereits vielfach beurteilt.
Bei der Untersuchung konnte meist eine
Reduktion von Lactoferrin, tränenspezifischem Lipocalin und Lysozym herausgefunden werden. Die Analyse der Tränenfilmproteine zeigte sich dabei als empfindlicher und genauer als die Diagnose durch
schiedliche Proteinmuster (Zusammensetzungen der Proteine) von Sikka-Patienten
und Gesunden zu analysieren.
Das geschah zum einen mittels elektrophoretischer Trennung, d.h. Trennung aufgrund von unterschiedlichen Ladungen und
Massen im elektrischen Gleichstromfeld.
Zum anderen wurde die Hochdruckflüssigchromatographie verwendet. Chromatographie (aus dem Griechischen: Farbenschreiben) wird in der Chemie ein Verfahren genannt, das die Auftrennung eines
Stoffgemisches durch unterschiedliche Verteilung seiner Einzelbestandteile zwischen
einer stationären und einer mobilen Phase
erlaubt. Die Chromatographie lässt sich
bildhaft mit einfachen Worten folgendermaßen erklären: Eine Gruppe von Booten
bricht gleichzeitig auf, um eine Flussfahrt
zu unternehmen. Am Flussrand befinden
sich in unterschiedlichen Abständen Gasthäuser. Je nach dem, welche Leute in den
Booten sitzen, legen die Boote verschieden
oft am Flussufer an um in ein Gasthaus einzukehren. Dadurch benötigen die Boote
verschieden lange für die Strecke und kommen somit zu verschiedenen Zeiten am Ende des Flusses an. Abb.1 gibt Auskunft über
Hinweis: Bei Complete(R) MoisturePLUS(TM) handelt es sich um ein registriertes Warenzeichen von AMO(R)
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Abb.1: Chromatographie schematisch
aus http://lexikon.freenet.de/Chromatographie
Abb.2: Die mittleren prozentualen Flächen der Banden Lysozym (LYS), Lactoferrin (LACT), tränenspezifisches Prae-Albumin (TSPA) und Albumin (ALB) sind hier für zwei Versuchsgruppen aufgetragen: CTRL = Kontrollgruppe bzw. Gesunde; DRY = Sikka-Patienten
die schematische Verlaufsweise einer Chromatographie.
In seinen Experimenten der Trennung
der Proteine des Tränenfilms durch die
Elektrophorese verglich Dr. Grus die Proteinmuster von Sikka-Patienten mit denen
von Gesunden (siehe Abb. 2).
Dabei war nur eine leichte Reduktion der
meisten Proteine bei der Elektrophorese
festzustellen. Eine diagnostische Zuordnung der Patienten aufgrund der unterschiedlichen Konzentrationen der „HauptProteine“ war hier noch nicht möglich. Im
weiteren Verlauf wurden dann nicht nur die
Abb. 3: Densitograph und Foto einer typischen Elektophorese-Spur von
Tränenproteinen eines Patienten aus der DRY-Gruppe.
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vier Hauptbanden einbezogen, sondern es
wurde das komplette Bild der Elekrophorese-Spur mit allen gefundenen Peaks ausgewertet. Hierbei konzentrierte sich Dr. Grus
nicht auf alle Peaks, sondern auf die Unterschiede.
Eine diagnostische Zuordnung zwischen
„gesund“ und Sikka-Syndrom konnte basierend auf die Proteinmuster mittels der so
genannten Diskriminanzanalyse durchgeführt werden. Die Diskriminanzanalyse ist
ein multivariates Verfahren zur Analyse von
Gruppen- bzw. Klassenunterschieden. Mit
dieser Methode ist es möglich, mehrere
Gruppen unter Berücksichtigung von mehreren Variablen zu untersuchen und zu ermitteln, wie sich diese Gruppen unterscheiden. Die Zuordnung „gesund“ oder „nicht“
war daraufhin sogar mit einer hohen Trefferquote auch bei unbekannten Patienten
möglich. Andere klinische Tests zur Diagnose prüfen z.B. nur den Gehalt in den Tränen
an Lysozym und Lactoferrin. Dr. Grus konnte jedoch zeigen, dass die diagnostische
Effizienz weit aus höher ist, wenn alle Banden mit einbezogen werden. Neben der
elektrophoretischen Analyse der Tränenproteine können Proteine auch mithilfe der
Hochdruckflüssigchromatographie entsprechend Ihres Molekulargewichtes analysiert
werden.
Wenn man die Ergebnisse betrachtet
konnte herausgefunden werden, dass die
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Hochdruckflüssigchromatographie bezüglich der Messgenauigkeit der Elektrophorese sogar leicht überlegen war.
■ Der Einfluss von verschiedenen All-in-One-Lösungen auf den Tränenfilm
beim Kontaktlinsentragen
Da Dr. Grus auch eine generelle Änderung des Proteinmusters bei Trägern von
weichen Kontaktlinsen feststellen konnte,
kam er auf die Idee den Einfluss von verschiedenen All-in-One-Lösungen auf den
Tränenfilm zu testen. In dieser Studie konnte
er einige Protein-Biomarker herausfinden,
die von der Konzentration her erhöht oder
erniedrigt waren. Er konnte feststellen, dass
bei Trägern von weichen Kontaktlinsen einige Entzündungsmarker von der Konzentration her nach oben reguliert und manche
protektiven Marker im Vergleich zur „gesunden“ Kontrolle nach unten reguliert wurden.
Es sind auch in Bezug auf die Art der Biomarker einige Parallelen zu den Versuchsergebnissen zum Trockenen Auge zu entdekken. Das trifft z.B. auf die schützenden Prolin-reichen Proteine zu, die auch beim Trokkenen Auge herunter reguliert sind.
■ Die Angehörigen der
Prolin-reichen Proteinfamilie (PRP3 und PRP4)
Den Prolinreichen Proteinen schreibt man
eine positive Wirkung auf die Mikroorganismenflora am Auge zu. Proline sind nichtessentielle proteinogene Aminosäuren, d.h.
der Körper kann diese selbst herstellen und
sie werden zur Proteinsynthese eingesetzt.
PRP 3 (Proline Rich Protein 3) ist sehr reichhaltig im Tränenfilm zu finden und PRP 4
wird von der Tränendrüse ausgeschieden.
Außerdem wird angenommen, dass die Prolin-reichen Proteine als Neuroprotektoren,
also die Nerven schützende Faktoren, fungieren.
■ Calgranulin A
Ein weiterer Biomarker, der in dieser Studie entdeckt wurde, war Calgranulin A. Hierbei geht man von einem Entzündungsmarker aus, der von den Immunzellen ausgeschüttet wird, d.h. diesem wird eine wichtige
Funktion bei der Bekämpfung von Entzündungen zugeschrieben.
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■ Calmodulin A
Calmodulin A ist ein Kalzium-bindendes
regulatorisches Protein, welches in allen
Eukaryonten der Zellen hochkonserviert
vorkommt. Calmodulin spielt in secondmessenger-Systemen eine wichtige Rolle.
und stellt ebenso einen Entzündungsmarker
dar.
■ C-terminales Fragment
des Alpha-1-Antitrypsins
Alpha-1-Antitrypsin wird normalerweise
im Blutserum gemessen und ist ein Teil der
Alpha-1-Globuline. Alpha-1-Globuline sind
wie alle Globuline Proteine. In der EiweißElektrophorese treten sie an einer bestimmten Stelle auf, die 'Alpha-1' genannt wird. So
kommt der vordere Teil des Namens 'Alpha1-' zustande. Der hintere Teil des Namens
besteht aus 'Anti' und 'Trypsin'. Trypsin ist
ein Eiweißspaltendes Enzym, das zu den so
genannten Proteinasen gehört. Es dient z.B.
im Darm der Verdauung von Proteinen. In
geringen Mengen kommt es auch im Blut
und Tränenfilm vor. Dort ist es eher schädlich, da es Serumproteine und andere Körpereiweiße spaltet.
Antitrypsin (AT) verhindert, dass das Trypsin Eiweiß und Zellen verdaut. Man nennt es
deshalb 'Proteinasen-Inhibitor'. Ein Proteinasen-Inhibitor verhindert, dass die Proteinasen die Proteine hier im Tränenfilm zersetzen. In der Studie wurde ein Anstieg der
Konzentration des C-terminalen Fragmentes von Beginn an festgestellt. Dies könnte
ein Hinweis auf den Anstieg von durchtrenntem Antitrypsin sein. Trotzdem kann nicht
unbedingt davon ausgegangen werden,
dass das Durchtrennen des Enzyminhibitors
Antitrypsin dieses gleich vollständig inaktiviert. Durch die Spaltung können allerdings
völlig neue Wirkungsweisen auftreten, wie
z.B. die Verwandlung in einen starken Entzündungsauslöser.
Auch Dr. Ziemssen und Dr. Deuter2 beschreiben, dass entzündliche Veränderungen der Tränendrüse, des Tränenfilms und
der Augenoberfläche Ursache und Folge bei
Trockenen Augen sein können. Wenn eine
Irritation der Tränendrüse und Augenoberfläche eine Entzündung auslöst, so führt
dies über die Beeinträchtigung neuronaler
Verbindungen zu einer Störung der Tränenproduktion. Inwieweit Inhaltsstoffe von Kontaktlinsenpflegemitteln Einfluss auf den Tränenfilm ausüben wurde bereits in den letzten beiden Ausgaben der DOZ erwähnt und
soll hier noch einmal zusammengefasst
werden.
■ Ergebnisse des
Studien -Teil I
Die Ergebnisse vergleichen die Proteinzusammensetzung von Complete Verwendern
und Optifree Express-Verwendern mit den
Proteinmustern der Kontrollgruppen (den
Gesunden), die mithilfe der so genannten
ProteinChips (Seldi-TOF) erstellt werden
konnten. Dies ist eine patentierte Methode,
die sich die Chromatographie und die Massenspektrometrie zu Nutzen macht und
auch besonders kleine Proteine von der
Masse her erfassen kann. Danach wurden
die Ergebnisse in ein so genanntes „Neuronales Netzwerk“ (lernendes Computerprogramm zur Verarbeitung großer Datenmengen) eingespeist. Zu Beginn der Anwendung
beider All-in-One-Lösungen wurden sämtliche Probanden über das „Neuronale Netzwerk“ zu mehr als 90% als Kontaktlinsenträger eingestuft (siehe in Abb. 4: Initialwert für
Optifree Express und Complete).
Über den weiteren Versuchsverlauf
schwankt das Ergebnis der OptiFree Express
Gruppe weiter um diesen Wert und verändert sich kaum. Der Gebrauch von OptiFree
Express resultiert also in einer Annäherung
an das Proteinprofil eines natürlichen Tränenfilms zu keinem Zeitpunkt. Betrachtet
man die Ergebnisse der Gruppe der Complete Verwender so ist festzustellen, dass mit
fortschreitender Anwendungszeit von Complete weniger Proteinprofile durch das
„Neuronale Netzwerk“ denen von Kontaktlinsenträgern zugeordnet werden können.
Nach 4 Wochen beläuft sich der Prozentsatz
der als Kontaktlinsenträger erkannten Proteinprofile auf etwa 50% des Ausgangswertes. Es wurde also nur noch die Hälfte der
Studienteilnehmer als typische Kontaktlinsenträger identifiziert. Die Identifikation
zeigt auch, dass bei Anwendung der All-inOne-Lösung Complete Entzündungsmarker
wie Calmodulin A herunter- und Protektionsmarker wie z. B. prolinreiche Proteine
heraufreguliert wurden, was bei OptiFree
Express nicht festgestellt werden konnte.
(Siehe Abb. 4)
■ Ergebnisse des
Studien -Teil II
Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß
im Hinblick auf einen positiven Einfluss
für den Kontaktlinsenträger lediglich ein
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■ Begründung für den
unterschiedlichen Einfluss
der All-in-One-Lösungen
Abb. 3: Anteil derjenigen Probanden aus der Complete und der OptiFree Express Gruppe,
die basierend auf der Entscheidung des „Neuronalen Netzwerkes“ als Kontaktlinsenträger erkannt
werden. Complete Gruppe: Nach 4 Wochen können weniger als 50% der Kontaktlinsenträgen
anhand ihres Tränenfilms noch als Kontaktlinsenträger erkannt werden. OptiFree Express
Gruppe: Nach 4 Wochen werden beinahe alle Probanden der Gruppe weiterhin anhand ihres
Tränenfilms als Kontaktlinsenträger erkannt.
Produkt, nämlich Complete MoisturePlus
von AMO hervorzuheben war. Die Analyse
des Tränenfilms der Verwender von
Complete MoisturePlus ergab eine signifikante Annährung an den „natürlichen“
Tränenfilm. Diese Annährung lag wie schon
im ersten Teil der Untersuchungen festge-
stellt in einer Größenordnung von nahe zu
50%. Dies bedeutet, dass durch den
Gebrauch von Complete MoisturePlus über
einen Zeitraum von nur 4 Wochen der Tränenfilm jedes zweiten Kontaktlinsenträgers
mit dem unveränderten Tränenfilm eines
Nicht-Kontaktlinsenträgers vergleichbar war.
Im Gegensatz zu den anderen All-inOne-Lösungen
enthält
Complete
Moisture Plus zwei durch die FDA (Food
and Drug Administration of America) zugelassene ophthalmologische Demulcentien,
die Irritationen am Auge reduzieren
können. Denn Complete Moisture Plus
enthält Propylenglykol (PG) und HPMC.
Die anderen All-in- One-Lösungen wie
Optifree Express, ReNu MoistureLoc und
Solcare Aqua beinhalten oberflächenaktive
Substanzen zur Rehydratation. Allerdings
kann man in allen bekannten Marken-All-inOne-Lösungen oberflächenaktive Substanzen finden. Deshalb ist anzunehmen, dass
der positive Einfluss auf den Tränenfilm mit
durch die ophthalmologische Demulcentien bewirkt wird (Siehe Tabelle 1)
Ein weiterer Inhaltsstoff, der hier nur
in Complete MoisturePlus zu finden ist,
stellt Taurin dar. Hierbei handelt es sich um
eine natürlich im Tränenfilm und Augengewebe vorkommende Aminosäure. Sie
besitzt unter vielen weiteren positiven
Eigenschaften die Fähigkeit die Denaturierung von Proteinen aufzuhalten. In einer
weiteren 3-monatigen Studie3 konnte
außerdem gezeigt werden, dass Complete
mit Taurin im Gegensatz zu anderen All-inOne-Lösungen weniger Symptome wie
Brennen oder verstärktes Tränen auslöst.
Abb. 5a und Abb. 5b zeigen die Entwicklung des Tränenfilms für die Gruppe der Verwender von ReNu MoistureLoc und Solocare Aqua über vier Wochen.
Über den gesamten Versuchsverlauf kam es zu keiner signifikanten Veränderung des Tränenfilms gegenüber der initialen Analyse. Dies bedeutet, dass in
keiner der gezeigten Gruppen eine Veränderung des Tränenfilms hin zur natürlichen Situation (Nicht-Kontaktlinsenträger) induziert wurde.
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Ophthalmologische
Demulcentien
Langsame Abgabe der
Benetzungssubsanzen
an das Auge
Oberflächenaktive
Substanz/ Tensid
Verdickungsmittel
Complete®
Moisture
Plus™
(Advanced
Medical Optics)
HPMC
0,15%
PG
0,5%
ja
Optifree®
Express®
ReNu®
MoistureLoc™
Solocare®
Aqua
(Alcon)
(Bausch & Lomb)
(Ciba)
keine
keine
keine
keine
keine
keine
Poloxamer 237
0,05%
Tetronic1304
Poloxamer 407
HPMC
keine
Poloxamine
Poloxamer 407
Hydranate®
Polyquaternium-10
Dexpanthenol (B5)
Tab. 1: Vergleich der verwendeten All-in-One-Lösungen in Hinsicht auf Demulcentien
■ Fazit
Proteinchips ermöglichen eine reproduzierbare und hoch sensible Charakterisierung von Proteinprofilen in der Tränenflüssigkeit. Mehr als 4000 Messungen wurden bereits hiermit von Dr. Grus in zahlreichen Studien durchgeführt. Er konnte hierbei signifikante Unterschiede zwischen
Trockenen Augen und „gesunden“ Tränenfilmen feststellen. In weiteren Messungen
bemerkte er signifikante Unterschiede zwischen Kontaktlinsenträgern und Nicht-Kontaktlinsenträgern. Die Detektion von Kontaktlinsenträgern erfolgte mittels „Neuronaler Netzwerke“, wobei initial bei allen hier
untersuchen All-in-One-Lösungen zwischen
90 bis 100% Kontaktlinsenträger erkannt
wurden. Nur bei Complete MoisturePlus
konnte er eine positive Down- Regulation
der Entzündungsmarker (z.B. Calgranulin A,
Calmodulin A) und eine Up- Regulation der
schützenden Porteine (z.B. Proline, Ani-Protease Enzyme) in bemerkenswerter Weise in
einem Anwendungszeitraum von vier Wochen feststellen.
Literatur:
•
•
•
•
Der persönliche
Geburtstagsgruß
an Ihre Kunden
•
•
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•
F.H. Grus, A.J. Augustin; Proteinanalytische Me-
[2] F. Ziemssen, C. Deuter; Innovative Therapiestrategien für das Trockene Auge,;
Augenspiegel 05/2005; 16-22
[3] AMO Data on file
http://lexikon.freenet.de/Chromatographie
http://www.drugcom.de/site/druginfo/druglex/lexikon.php?id=83
www.spaltenberger.de/geograph/
quant/quant.pdf
http://flexicon.doccheck.com/Alpha-1-Antitrypsin
http://lexikon.freenet.de/Calmodulin
thoden bei der Diagnostik des Sikka-Syndroms,
•
Ophthalmologie 2000; Band 97; 54-61;
PD Dr. med. Dr. rer.nat. F. Grus, Dr. A. Wirthlin(2), Universitäts-Augenklinik Mainz (2):
Proteognostics, Baar, Schweiz, Einfluss von
Kontaktlinsenreinigungsflüssigkeiten auf die
Zusammensetzung des Tränenfilmes, 2005
[1] Göbbels M(1990), Das trockene Auge;
Fortschr Ophthalmo 87:190-197
CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995
Adresse der Autorin:
Alexandra Spiegler,
Diplom Chemikerin,
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Rudolf-Plank-Str. 31,
76275 Ettlingen,
Internet: www.amo-inc.de
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