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10/2015
Ausgabe 10/2015 // Oktober 2015
Tränenersatzmittel –
was Sie unbedingt wissen sollten
Das vierteljährliche Update für Contactlinsen-Profis
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Tränenersatzmittel –
was Sie unbedingt wissen sollten
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Text: Nora Bretschneider
Die Zusammensetzung der Tränen hängt primär vom Gleichgewicht
zwischen der Produktion und Verteilung der verschiedenen Komponenten des Tränenfilms ab. Jede Störung kann zunächst zu einer Erhöhung
der Verdunstungsrate und dadurch zu erhöhter Tränenosmolarität (Salzkonzentration) führen. Die Behandlung des trockenen Auges bzw. die
Befeuchtung erfolgt primär symptomatisch. Dazu beinhalten Tränenersatzmittel Gleit- und Verdickungsmittel (Filmbildner), Salze zur Einstellung
der Osmolarität sowie Puffer zur Stabilisierung des pH-Wertes.
Traditionelle Tränenersatzmittel enthielten Gleit- und Verdickungsmittel,
die keine oder nur eingeschränkte viskoelastische Eigenschaften aufwiesen. Durch hohe Konzentrationen konnte zwar eine bessere Wirksamkeit erzielt werden, jedoch führte dies auch zu verschwommenem Sehen
und höherer mechanischer Belastung der ohnehin angegriffenen äusseren Zellschichten. 1998 kamen die ersten Augentropfen auf den Markt,
die Hyaluronan als Gleit- und Verdickungsmittel beinhalteten. Neben
den viskoelastischen Eigenschaften bringt diese Substanz zahlreiche
weitere Eigenschaften mit sich, die sich positiv auf die Behandlung eines
gestörten Tränenfilms auswirken.
Nora Bretschneider (*1979)
Studium mit Abschluss als Dipl.-Ing. (FH) Augenoptik an
der Fachhochschule Aalen (Deutschland). Seit 2006 beraterische
Tätigkeit im Galifa Professional Service und Dozentin an Galifa
Fachseminaren. Seit 2011 Leiterin des Galifa Professional Service.
Abb-1
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Bedeutung von Hyaluronsäure in
Tränenersatzmitteln
Hyaluronan als Gleit- und Verdickungsmittel
In Tränenersatzlösungen enthaltene Gleit- und Verdickungsmittel dienen der Einstellung des Fliessverhaltens
(Viskosität) und somit:
– der Verbesserung der Gleiteigenschaften des Lids
– der Vermeidung von Epithelschäden durch mechanischen Stress
– der Wasserbindung, auch bei Lipidmangel der Träne
– der Hydratisierung und Verbesserung der Benetzung
der Cornea
Zu unterscheiden sind synthetische Verdickungsmittel,
Cellulosederivate sowie andere polymere Zuckerderivate pflanzlichen Ursprungs und das vom menschlichen
Körper selbst synthetisierte Natrium-Hyaluronat, auch
als Hyaluronsäure oder Hyaluronan bezeichnet (Abb-1).
Abb-1: Gleit- und Verdickungsmittel in Tränenersatzlösungen
Hyaluronsäure ist im menschlichen Körper weit verbreitet. Sie spielt eine wichtige Funktion in Bindegewebe, Haut, Bandscheiben und Nervengewebe und ist
für die gallertartigen Eigenschaften des Glaskörpers
im Auge verantwortlich. Hyaluronsäure ist Hauptbestandteil der Gelenkflüssigkeit und wirkt hier als
Schmiermittel. Dabei spielt die Viskoelastizität der Hyaluronsäure eine entscheidende Rolle: die Viskosität
ändert sich unter Einfluss äusserer Kräfte (Scherkräfte). Ausserdem fördert Hyaluronsäure die Wanderung
von Zellen und trägt damit zum Heilungsprozess bei.
Hyaluronsäure findet aufgrund seiner Eigenschaften in
zunehmendem Umfang Anwendung in der Augenchirurgie, als Tränenersatzmittel, in arthrosegeschädigten
Gelenken, zur Faltenunterspritzung, in Kosmetika und
auch in Nahrungsergänzungsmitteln. Sie wird heute
vorzugsweise biotechnologisch aus Bakterien-Kulturen
gewonnen.
Hyaluronan als Botenstoff
Hyaluronan wird in den Zellwänden täglich von neuem
gebildet (synthetisiert) und abgebaut. Es wird direkt
in die die Zellzwischenräume ausfüllende extrazelluläre Matrix ausgestossen. Hyaluronan wirkt im menschlichen Körper als Botenstoff und organisiert in den
Zwischenräumen der nicht durchbluteten äusseren
Zellschichten unter anderem den Transport der Nährstoffe und Stoffwechselprodukte.
Bei der in den Zellzwischenräumen aktiven Hyaluronsäure handelt es sich um sehr grosse Moleküle, die
gleichzeitig Entzündungen entgegenwirken. Die Mol-
masse beträgt etwa drei bis vier Millionen Dalton (3-4
MDa).
Bereits ab dem fünften Lebensjahrzehnt nimmt die in
den Zellzwischenräumen des Epithels frei verfügbare
Hyaluronsäure dramatisch ab. Damit einher geht der
Verlust an Hydratation und Dicke der Epidermis (Pergamenthaut älterer Menschen). An der Wundheilung
von Hornhautepithelien ist ausschliesslich das frei
verfügbare Hyaluronan beteiligt. Dies legt die Vermutung nahe, dass Hyaluronan auch eine wesentliche
Rolle beim altersbedingten trockenen Auge spielt.
Wasserbindung von Hyaluronan
Das Wasserbindungsvermögen von Hyaluronsäure ist
mit bis zu sechs Litern pro Gramm aussergewöhnlich
hoch. Im Glaskörper des Auges sind 98 % Wasser an
nur 2 % Hyaluronsäure gebunden.
Hyaluronan sehr hoher Molmasse (> 2 MDa) bindet sogar noch drei Mal mehr Wasser als Hyaluronan mittlerer Molmasse (1-2 MDa). Daher können Tränenersatzlösungen mit Hyaluronsäure einen
wichtigen Beitrag zur Senkung der Verdunstungsrate
und dadurch zur Stabilisierung der Osmolarität leisten.
Fliesseigenschaften von Hyaluronanlösungen:
Viskoelastizität
Die Viskosität ist ein Mass für die Zähflüssigkeit eines
Fluids. Fluide, die ihre Viskosität unter der Einwirkung
von Scherkräften verändern, werden als viskoelastische Flüssigkeit bezeichnet, wie zum Beispiel unser
Tränenfilm.
Bei geöffnetem Auge, in Abwesenheit von Scherkräften, besitzt er eine hohe Viskosität, was entscheidend
zu seiner Stabilität beiträgt. Während des Lidschlags
unterliegt der Tränenfilm einer hohen Scherrate. Unter diesem Einfluss verringert sich die Viskosität des
Tränenfilms deutlich:
– gleichmässige, schlierenfreie Verteilung der Tränen
auf der Cornea bei Lidschlag
– die auf die Epithelien einwirkenden Scherkräfte
werden bei Lidschlag limitiert
Um bestmögliche Wirksamkeit und Verträglichkeit
einer Tränenersatzlösung zu erzielen, sollte sie dem
viskoelastischen Verhalten der natürlichen Träne
möglichst nahe kommen. Hyaluronan bietet dafür
ideale Voraussetzungen. Bei viskoelastischen Mitteln
bestimmt vor allem die Molekülgrösse (Kettenlänge,
Molmasse) die Viskosität bei geöffnetem Auge und somit die Verweildauer am Auge.
Je höher die Molmasse der Hyaluronsäure ist,
desto stärker hängt die Viskosität von den Scherkräften ab. Der Einsatz von Hyaluronsäurelösungen
mit möglichst hoher Molmasse führt demnach zu:
– einer langen Verweildauer und damit hoher Wirksamkeit bei göffnetem Auge
– einer bestmöglichen Verteilung und geringen Scherkraft während des Lidschlags
Bindung von Mucinen
Am menschlichen Auge kommen drei Arten von Mucinen vor, die von den Becherzellen der Bindehaut, von
den Epithelzellen der Hornhaut bzw. Bindehaut gebildet werden. Mucine sind für die Benetzbarkeit und
den Infektionsschutz des Epithels sowie für die Fliesseigenschaften der Tränen verantwortlich und tragen
wesentlich zur Wasserbindung bei. Hyaluronanmoleküle können durch ihre Adhäsionskräfte mehrere Mucinmoleküle an sich anlagern. Hyaluronan wird daher
auch als mucoadhäsiv bezeichnet. Diese Eigenschaft
trägt unmittelbar zur Stabilisierung des gestörten Tränenfilms bei.
dass ein Kalium- oder Magnesiummangel Ursachen für
trockene Augen sein könnten.
Puffer zur Stabilisierung des pH-Wertes
Der physiologische pH-Wert der Tränenflüssigkeit liegt
bei pH 7.38 +/- 0.2. Grössere Abweichungen führen
zu Irritationen, im Extremfall bis zu Verätzungen mit
Hornhauterblindung. Der Tränenfilm verfügt über ein
Puffersystem, das seinen pH-Wert im physiologischen
Bereich hält. Der pH-Wert von Tränenersatzlösungen
muss dem physiologischen Wert der Tränen zu allen
Zeiten entsprechen und daher durch Zugabe eines
Puffers stabilisiert werden.
Allergische Reaktionen des Auges lassen sich nur dann
mit Sicherheit ausschliessen, wenn die Augentropfen
ausschliesslich Substanzen enthalten, die natürlicherweise am menschlichen Auge vorkommen. Unter diesen Kriterien kommt als Puffer nur Phosphatpuffer in
Betracht.
Abb-2: Tränen verändern unter mechanischer Krafteinwirkung (Lidschlag) ihre
Viskosität. Comfort Shield imitiert dieses Verhalten. Geringe Viskosität während
des Lidschlags führt zu sekundenschnellem Ausbreiten ohne verschwommenes
Sehen. Hohe Viskosität bei offenem Auge führt zu ausgezeichneter Wirksamkeit
durch lange Verweildauer im Auge
Weitere Inhaltsstoffe in Tränenersatzmitteln
Salze zur Einstellung der Osmolarität
Die Konzentration gelöster Teilchen in einer wässrigen Flüssigkeit wird als Osmolarität bezeichnet. Da es
sich bei den in der wässrigen Phase der Träne gelösten Teilchen grösstenteils um Salze handelt, entspricht
die Osmolarität der Träne ihrem Gehalt an Ionen. Der
physiologische Wert der Osmolarität der Tränen liegt
aufgrund der stets vorhandenen Verdunstung bei ca.
305 mosm/l. Steigt der Wert der Tränenosmolarität
aufgrund einer zu hohen Verdunstungsrate auf Werte
von 330 mosm/l und mehr, kann dies zu einer chronischen Entzündung des Auges führen. Die Verwendung einer isotonischen oder nur leicht hypotonischen
Tränenersatzlösung mit hoher Wasserbindung und
langanhaltender Wirksamkeit ist vorzuziehen, da auf
diese Weise zeitlich stabile physiologische Verhältnisse
am Auge erreicht werden.
Für die Funktion lebender Zellen sind folgende Ionen
(in Wasser gelöste Salze) von Bedeutung: Natrium,
Kalium, Calcium, Magnesium, Chlorid, Phosphat und
Hydrogencarbonat. Manche Tränenersatzlösungen
werben mit ihrer komplexen Ionenzusammensetzung.
Eine physiologische Notwendigkeit hiefür gibt es in der
Regel nicht. Vielmehr genügt die Einstellung der Osmolarität mittels Natriumchlorid (NaCl), da es mengenmässig den grössten Teil der im Tränenfilm gelösten Salze ausmacht und es keine Hinweise dafür gibt,
Sterilität ohne Konservierungsmittel
Es gibt keine milden Konservierungsmittel, nur wirksame oder unwirksame. Zur Langzeittherapie mit Augentropfen sind konservierte Lösungen unvertretbar, da
Konservierungsmittel folgende Nachteile aufweisen:
– sie können die Epithelzellen schädigen
– sie können zum Verlust mucinproduzierender Becherzellen führen
– sie können den Lipidfilm der Tränen zerstören
– sie können allergische Reaktionen auslösen
Tränenersatzmittel können auch ohne Konservierungsmittel Sterililtät aufweisen, indem sie in Einmaldosen
oder in Fläschchen verpackt sind, die eine mikrobielle
Kontamination des Inhalts während der Anwendung
verhindern.
Zusammenfassung
Hyaluronsäure ist ein im Auge des Menschen natürlicherweise vorkommendes Biomolekül und daher ein
ideales Verdickungs- und Gleitmittel in Tränenersatzlösungen. Die viskoelastischen Eigenschaften, die
dem Verhalten des Tränenfilms nahezu entsprechen,
führen zu einer ausgezeichneten Wirksamkeit ohne
verschwommenes Sehen beim Lidschlag. Gleichzeitig
trägt Hyaluronan über einen längeren Zeitraum zur
Wasserbindung bei und dadurch zur Stabilisierung der
Tränenosmolarität.
Auch im Hinblick auf die physiologische und SignalFunktion des Hyaluronan in der extrazellulären Matrix
der Epithelzwischenräume sollten vorzugsweise Tränenersatzlösungen mit Hyaluronan sehr hoher Molmasse (mind. > 2 MDa) zum Einsatz kommen. Je höher
die Molmasse desto besser kann das Hyaluronan der
Epithelien der Cornea und Bindehaut ersetzt werden.
Alle Substanzen, die in Tränenersatzmitteln enthalten
sind, sollten idealerweise auch natürlicherweise am
menschlichen Auge vorkommen. Damit kommt neben
Hyaluronsäure als Puffer nur Phosphatpuffer in Frage.
Ausserdem ist auf Konservierungsmittel vollständig zu
verzichten.
Quellenangaben unter: www.galifa.ch
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