Objektivierbare Messmethode der Verträglichkeit von modernen Kontaktlinsenhygienesystemen

In der Medizin wird die Proteomik schon seit einiger Zeit zur Untersuchung von Erkrankungen wie zum Beispiel von Diabetes Mellitus oder Krebs eingesetzt. Dr. Grus (Universitätsaugenklinik Mainz) spezialisierte sich auf die Untersuchung der Proteine des Tränenfilms und stellte bei Kontaktlinsenträgern fest, dass diese ein ähnlich verändertes Tränenfilmproteinprofil wie Patienten aufweisen, die unter dem trockenen Auge leiden. In vorangegangenen Studien konnte bereits gezeigt werden, dass unterschiedliche Multi-Funktions-Lösungen einen unterschiedlichen Einfluss auf das Proteinprofil des Tränenfilms haben.

Was ist Proteomik?…. oder Die objektivierbare Messmethode der Verträglichkeit von modernen Kontaktlinsenhygienesystemen?

Die Proteomik (englisch: proteomics) umfasst die Erforschung des Proteoms, d.h. der Gesamtheit aller in einer Zelle oder einem Lebewesen unter definierten Bedingungen und zu einem definierten Zeitpunkt vorliegenden Proteine. Das Proteom ist im Gegensatz zum (eher) statischen Genom (hoch) dynamisch und kann sich daher in seiner qualitativen und quantitativen Proteinzusammensetzung aufgrund veränderter Bedingungen (Umweltfaktoren, Temperatur, Genexpression, Wirkstoffgabe etc.) verändern. Diese Veränderungen können zum Teil sehr schnell erfolgen beispielsweise durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung von Proteinen, die im Rahmen der Signaltransduktion eine sehr wichtige Rolle spielen [1].

Die allgemeine Rolle der Proteine

Das Eiweiß-Inventar einer Zelle nennen wir ein Proteom. Die Proteomik versucht, sämtliche Eiweiße im Organismus zu katalogisieren. Die Baupläne der Proteine finden sich in den Erbanlagen. Somit beschäftigt sich die Proteomik bevorzugt mit Ergebnissen sequenzierter Genome. Speichert die Erbsubstanz DNA lediglich Informationen, so erfüllen die aus Aminosäuren bestehenden Eiweißmoleküle vielfache Aufgaben. Sie sind Grundsubstanz des Lebens und wehren als Antikörper Krankheiten ab, ermöglichen als Enzyme die Verdauung und sorgen als Muskeln für Bewegung [1].

Im Gegensatz zur stabil bleibenden genetischen Ausstattung verändert sich der Proteinhaushalt eines Körpers ständig. So tragen zwar Raupe, Puppe und Schmetterling dieselben Gene in ihren Zellen, doch unterscheiden sich jeweils die Zusammensetzung und das Zusammenspiel ihrer Proteine wesentlich. Proteine sind also Ursache der Diversität des Lebens [1].

Ziele der Medizin

Die Medizin erhofft sich neue Wirkstoffe gegen Krebs, Infektionen und bestimmte Nervenkrankheiten. Leiden wie Sichelzellanämie, Alzheimer oder die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit beruhen auf fehlerhaft geformten Proteinen. Ist also bekannt, welches Protein verantwortlich ist für eine Fehlfunktion, ist es möglich, gezielt ein kleines Molekül zu entwickeln, welches an dieses Protein andockt und es ausschaltet. Virenhemmende Medikamente bei Aids und Grippe beruhen auf Wirkstoffen, die so entstanden sind. Die klassische Proteomanalyse untersucht lediglich ob ein bestimmtes Protein vorhanden (bzw. detektierbar) ist oder nicht. Quantitative Methoden erlauben es dagegen Aussagen über die Menge der einzelnen Proteine zu treffen. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel untersuchen, ob bestimmte Proteine in Krebszellen häufiger vorkommen als in gesunden Zellen [1].

Kombiniert man quantitative Proteomanalyse mit anderen biologischen Methoden, so kann man auch Aussagen über die Funktion von Proteinen treffen (z.B. Protein-Protein-Interaktion). Die moderne Proteomforschung geht daher inzwischen weit über das bloße Katalogisieren von Proteinen hinaus. (1) Genau diese Art von Forschung betreibt seit vielen Jahren, wie schon in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben Dr. Grus in der Universitätsaugenklinik Mainz. Er spezialisierte sich dabei unter anderem auf die Diagnose des trockenen Auges durch Untersuchung des Tränenfilm-Proteinprofils. Vor kurzem wurde wieder eine Multi-Funktions-Desinfektionslösung OPTIFREE RepleniSH (Alcon) eingeführt, die verlängerten Tragekomfort durch verstärkte Bindung von Feuchtigkeit verspricht. Dies nahm Dr. Grus erneut zum Anlass, den Effekt des neuen OPTIFREE auf die Tränenfilmqualität durch die so genannte patentierte ProteinChip-Methode (Seldi-TOF) zu testen. Allerdings sollte man zuerst beachten, welche Inhaltstoffe sich gegenüber der vorherigen Formel von OPTIFREE Express verändert haben (siehe Tabelle 1).

Proteomik

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt die unterschiedlichen Inhaltstoffe bezüglich ophthalmischer Demulzenzien, die nicht nur benetzen, sondern laut FDA auch Irritationen lindern können. Außerdem wird hier aufgezeigt, ob ein zeitverzögernder Abgabeeffekt der Benetzungssubstanz (Time-Released Lubricants) oder einfach nur die Oberflächenspannung senkende Tenside (Surfactant) oder viskositätserhöhende Substanzen (Thickening Agents) vorhanden sind [2].

Hierbei kann man feststellen, dass OPTIFREE RepleniSH jetzt Propylen Glycol in einer relativ hohen Konzentration von 1,0% enthält. Wenn allerdings die unterschiedlichen Viskositäten der Multi-Funktions-Lösungen verglichen werden, stellt man fest, dass COMPLETE® MoisturePLUS™ eine fast doppelt so hohe Viskosität wie die vergleichbaren Produkte aufweist und somit bessere Benetzungseigenschaften aufweist (siehe Abbildung 1).

Proteomik

Abbildung 1

Abbildung 1 zeigt die unterschiedlichen Viskositäten der verschiedenen im Markt erhältlichen Multi-Funktions-Lösungen, die einen Einfluss auf die Tränenfilmdicke und somit auf die Stabilität des Tränenfilms und auf den Tragekomfort haben [2].

Wie in vorherigen Veröffentlichungen bereits erwähnt, stellte Dr. Grus in verschiedenen Studien fest, dass Kontaktlinsenträger ein ähnliches Tränenfilmproteinprofil wie Patienten, die unter trockenen Augen leiden, aufweisen. Hierbei erwies sich COMPLETE® MoisturePLUS™ als die einzige der damals getesteten Multi-Funktions-Lösungen der neueren Generation, die eine objektiv messbare Normalisierung des Tränenfilms aufzeigen konnte [3].

Jetzt lag es auf der Hand das neue OPTIFREE RepleniSH unter diesem Gesichtpunkt zu testen. Die Studienpopulation sah wie folgt aus: Die Anzahl gesunder Kontrollen, die Nicht- Kontaktlinsenträger sein sollten, betrug 9. Die Zahl der Kontaktlinsenträger, die für diese Studie OptiFree RepleniSH neu verwendeten lag bei 16. Ausschlusskriterien stellten die Erkrankung von Diabetes mellitus oder andere Erkrankungen der Augenoberfläche dar [4]. Die Ergebnisse zeigten, dass in den komplexen Proteinprofilen, die mit Hilfe der SELDI Analyse gemessen wurden eine große Menge an Proteinen des Tränenfilms bei der Verwendung von OPTIFREE RepleniSH entweder hoch- oder herabreguliert waren. Es wurden insgesamt mehr als 80 verschiedene Proteine und Peptide (Vorstufen von Proteinen) gefunden, die signifikante Unterschiede zur Kontrolle zeigten. Ein Beispiel für die Hochregulierung eines Proteins durch die Anwendung der neuen Multi-Funktions-Lösung wird in Abbildung 2 gezeigt [4].

OptiFree RepleleniSH

Abbildung 2

Abbildung 2 zeigt die Hochregulierung eines Proteins des Tränenfilms durch die Anwendung von OPTIFREE RepleniSH. Eine Beeinflussung der Konzentration der Proteine war hierbei bei mehr als 80 verschiedenen Proteinen und Peptiden innerhalb von 4 Wochen nachweisbar [4].

Wie in der nächsten Graphik (Abbildung 3) gezeigt wird, kann bei der Anwendung von OPTIFREE RepleniSH keine signifikante Veränderung des Tränenfilmproteinprofils in einem Zeitraum von 4 Wochen gemessen werden, d.h. hier kann keine Normalisierung des Tränenfilms bezüglich der Tränenfilmproteinprofile festgestellt werden. Die Ergebnisse ähneln den schon vorher gemessenen von OPTIFREE Express, das bedeutet es kommt in beiden Fällen zu keiner wirklichen Verbesserung des Tränenfilms bezogen auf das Tränenfilmproteinprofil [3].

RepleniSH
Abbildung 3

Abbildung 3 zeigt die prozentuelle Erkennung der Kontaktlinsenträger anhand ihres veränderten Tränenfilmproteinprofils auf. Bei der Verwendung von OPTIFREE RepleniSH konnte keine Normalisierung des Tränenfilms anhand der Tränenfilmproteinprofile innerhalb von 4 Wochen festgestellt werden.

Dagegen konnte Dr. Grus bereits in den vorangegangen Studien zeigen, dass COMPLETE® MoisturePLUS™ die Tränenfilmproteinprofile von Kontaktlinsenträgern in Richtung „gesund“ in fast 50% der Fälle verbessern konnte (siehe Abbildung 4).

Complete MoisturePLUS
Abbildung 4

Abbildung 4 zeigt im Untersuchungsraum von 4 Wochen, das COMPLETE® MoisturePLUS™ schrittweise eine Zusammensetzung des Tränenfilms bewirkt, der der von gesunden Nicht-Kontaktlinsenträgern immer näher kommt. Nach vier Wochen war im Hinblick auf die Struktur des Tränenfilms nahezu nur noch jeder zweite Proband als typischer Kontaktlinsenträger einzuordnen [3].

Zusammenfassung

Trotz Bemühungen vieler Hersteller von Kontaktlinsenpflegemitteln die Trockenheitssymptomatik von Kontaktlinsenträgern durch Zusätze von Benetzungssubstanzen in den Griff zu bekommen, scheinen die Unterschiede in den durch die Proteinanalyse messbaren Ergebnissen signifikant zu sein. Im Vergleich zu OPTIFREE RepleniSH (Alcon) zeigte COMPLETE® MoisturePLUS™ einen weit aus höheren Effekt in Richtung Normalisierung des Tränenfilms bezogen auf das Tränenfilmproteinprofil.

Autoren:
Alexandra Spiegler
Diplom Chemikerin

AMO Germany GmbH
Rudolf-Plank-Straße 31
76275 Ettlingen

Dr. Frank Seibel
Chemieingenieur, Diplom Biologe
AMO Germany GmbH
Rudolf-Plank-Straße 31
76275 Ettlingen

www.amo-inc.de

Literatur:
[1] Wikipedia (de.wikipedia.org/wiki/Proteomik)
[2]
AMO inc. Data on file, Santa Ana
[3] Franz Grus, et. al., Effects of multipurpose contact lens solution on the protein composition of the tear film, Contact Lens and Anterior Eye, Volume 28, Issue 3, 1 September 2005, Pages 103-112.
[4] Dr. Dr. F. Grus: Effects of multipurpose contact lens solution on tear film proteins, 2006; Universitätsaugenklinik Mainz

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