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GALIFA AUGEN BLICK 10/2015 Ausgabe 10/2015 // Oktober 2015 Tränenersatzmittel – was Sie unbedingt wissen sollten
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Tränenersatzmittel – was Sie unbedingt wissen sollten
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Zu Cell te p Kör als 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
