Jak působí benzalkonium chlorid a prostaglandiny na epitelové buňky Meibomových žláz?

Úvod

Dlouhodobé užívání kapek obsahujících benzalkonium-chlorid (BAC) při léčbě glaukomu podle dat ze studií zvyšuje riziko poškození rohovky a vzniku syndromu suchého oka. I velmi nízké koncentrace BAC způsobují funkční a morfologické změny v oku, mění slzný film, vedou k apoptóze epitelu, a dokonce poškozují i hlubší struktury oka.

Meibomovy mazové žlázy nacházející se v tarzálních ploténkách víček produkují sekret s tuky a proteiny. Tato lipidová vrstvička brání vypařování slzného filmu z povrchu oka. Oční kapky používané při léčbě glaukomu poškozují rovněž buňky Meibomových žláz na podkladě hyperkeratinizace a tento proces je hlavním faktorem patogeneze syndromu suchého oka. Ve studii, jež je přiblížena níže, byl zkoumán vliv BAC na epitel Meibomových žláz in vitro.

Metodika a cíle studie

Pro studium vlivu různých koncentrací BAC na proliferaci, životaschopnost a funkci buněčné bariéry byla použita imortalizovaná linie lidských buněk epitelu Meibomových žláz (HMGEC). Zvoleny byly jak buňky proliferující, tak diferencované fetálním bovinním sérem (FBS). Předchozí výsledky ukázaly, že je vhodné využít HMGEC, jelikož proliferující buňky připomínají bazální buněčnou vrstvu Meibomových žláz. Pokud se však do kultivačního média přidá FBS, buňky se podobají zralé meibomské tkáni.

Druhým cílem studie bylo hodnotit, zda BAC indukuje na HMGEC změny podobné hyperkeratinizaci. Zvoleným parametrem hodnocení bylo měření rychlosti genové exprese involukrinu a kornulinu (s využitím polymerázové řetězové reakce v reálném čase –⁠ real-time PCR), dvou proteinů, které jsou často detekovány v dlaždicovém epitelu, a markerů keratinizace. Studie porovnávala také rozdíly účinků samotného BAC, antiglaukomatik bez BAC (bimatoprost, travoprost a latanoprost) a kombinovaných roztoků obsahujících BAC i deriváty prostaglandinů.

Výsledky

Cytotoxický efekt BAC byl patrný již při koncentraci 0,1 µg⁠/⁠ml, která je 1000× nižší než koncentrace použitá v komerčních očních kapkách. Při koncentracích BAC > 50 µg⁠/⁠ml byla životaschopnost buněk snížena již po 10 minutách expozice látce, a to s odpovídajícími změnami v buněčné morfologii. Kritická koncentrace BAC činila ≥ 10 µg⁠/⁠ml, při ní došlo k buněčné smrti HMGEC za méně než 24 hodin. Proliferační schopnosti buněčné linie byly sníženy při všech koncentracích BAC, nejpatrněji pak při vyšších.

Z porovnání produktů s BAC, bez BAC a samotného BAC vyplynulo, že toxicita oftalmologik obsahujících BAC byla větší než toxicita samotného BAC, zatímco alternativní přípravky bez BAC neměly signifikantní vliv na buněčnou životaschopnost. Genová exprese involukrinu a kornulinu byla oproti kontrolním buňkám snížená jak po stimulaci roztokem bimatoprostu s BAC, tak BAC samotným. Mezi faktory s pozitivním efektem, které usnadňovaly přežití buněčné linie, patřily přítomnost FBS, konfluence buněk (vytvoření souvislé vrstvy) a jejich vzájemný kontakt.

Závěr

Studie hodnotila vliv konzervantu BAC na linii lidských buněk Meibomových žláz. BAC projevil svou toxicitu při koncentracích stejných nebo i nižších v porovnání s koncentracemi používanými v registrovaných antiglaukomatikách. Kombinace BAC a analog prostaglandinů může mít synergický účinek, který by vysvětloval její vyšší toxicitu v porovnání se samotným BAC. Benzalkonium-chlorid by tedy mohl být významnou iatrogenní příčinou vzniku syndromu suchého oka.

(saz)

Zdroj: Rath A., Eichhorn M., Träger K. et al. In vitro effects of benzalkonium chloride and prostaglandins on human meibomian gland epithelial cells. Ann Anat 2019; 222 : 129–138, doi: 10.1016/j.aanat.2018.12.003.