Hintergrund  

Die Verwendung von Konservierungsmitteln (z. B. Benzalkoniumchlorid) in pharmazeutischen Tränenersatzmitteln induziert zytotoxische Effekte. Unlängst wurde Hydroxypropylguar (HP-Guar) als neues künstliches Tränenersatzmittel eingeführt, das als Konservierungsmittel Polyquad® (0,001%) enthält, welches nur eine gering zytotoxische Wirkung haben soll. Die Wirkung von konserviertem und unkonserviertem HP-Guar und einem Hydroxypropylmethylzelluloseprodukt (HPMC) – konserviert mit Cetrimid und unkonserviert – wurde in Zeit- und Dosiswirkungsexperimenten in einem humanen Hornhautepithelzell-Kulturmodell untersucht.

Material und Methoden  

Immortalisierte humane Hornhautepithelzellen wurden in 96-Loch-Platten bei 37°C und 5% CO₂ mit unterschiedlichen Konzentrationen der Testsubstanzen inkubiert. Der ATP-Gehalt wurde mit einem lumineszenzbasierten ATP-Assay, die intrazelluläre Esteraseaktivität mit einer Doppelfluoreszenzvitalfärbung (Kalzein-AM/Ethidiumhomodimer-1-Assay) und die Migration in einem Kolonie-Dispersions-Assay quantifiziert. Die Versuche wurden in Triplikaten und in Wiederholung durchgeführt. Die Signifikanz der Unterschiede wurde mit einem unverbundenen zweiseitigen t-Test bestimmt.

Ergebnisse  

Konserviertes HPMC reduzierte in allen getesteten Konzentrationen den ATP-Gehalt um 100%; ohne Konservierungsmittel ergab sich nur bei unverdünntem HPMC ein toxischer Effekt, aber eine gute Esteraseaktivität. HP-Guar, konserviert und unkonserviert, zeigte eine höhere Toxizität als das unkonservierte HPMC. Unkonserviertes HP-Guar erwies sich toxischer und reduzierte den ATP-Gehalt signifikant mehr als konserviertes HP-Guar.

Schlussfolgerung  

Das neue Konservierungsmittel Polyquad® verursacht signifikant weniger Zytotoxizität als Cetrimid. Das Benetzungsmittel HP-Guar hingegen kann in vitro Zytotoxizität induzieren, während unkonserviertes HPMC eine erprobte Alternative mit geringer Zytotoxizität bleibt.

Purpose  

The use of preservatives such as benzalkonium chloride (BAC) usually increases the toxicity of pharmaceutical tear substitutes. HP-guar has been recently introduced as a new artificial tear substitute and includes the preservative Polyquad® (0.001%), which is considered to be non-toxic. We therefore examined the effect of preserved (cetrimide 0.01%) and unpreserved HPMC (hydroxypropylmethyl cellulose) and HP-guar in dose and time-response experiments in a human corneal and conjunctival epithelial cell culture model.

Methods  

Immortalized human conjunctival and corneal epithelial cells were cultured in 96-well plates at 37°C with 5% CO₂ and exposed to the test solutions. The ATP content was quantified by means of a luminescence-based ATP assay, intracellular esterase activity by double fluorescent viability staining (calcein AM/ethidium homodimer D-1) and cell migration by a colony dispersion assay. All experiments were performed in triplicate and repeated at least once. The significance of differences was determined with an unpaired two-sided t-test.

Results  

HPMC with preservative severely reduced the ATP content at all concentrations tested. Unpreserved HPMC, however, showed an inhibition of ATP production only at 100% and good esterase activity. HP-guar with and without preservative were found to reduce ATP activity more than unpreserved HPMC, but the unpreserved solution was found to reduce cellular ATP levels significantly more than the preserved solution.

Conclusions  

The new preservative Polyquad induced significantly less cytotoxicity than cetrimide. However, even unpreserved HP-guar can induce cytotoxicity in vitro, while unpreserved HPMC remains a good alternative tear substitute with low cytotoxicity.