סיכום מחקר אודות השפעה של תמיסה רב תכליתית על מבנה ותפקוד של תאי האפיתל של הקרנית

Human Corneal Epithelial Barrier Structure and Function

K.L Harrington, K.R. Vandermaid , M,E. Cavet, R  Tchao, K.W. ward, J-Z. Zhang

תקציר:

התכלית  : לחקור בניסוי חוץ-גופי ( in-vitro ) את הההשפעה  שלתמיסה חדשה  לעדשות מגע ועוד  ארבע תמיסות רב תכליתיות  מסחריות ( MPS) על ה מבנה והתפקוד של   Human Corneal Epithelial Barrier.

השיטה : תאי אפיתל שנלקחו מבן אנוש וגודלו בתרבית (HCEpiC Human Cornel  Epithelial Cell – ) נחשפו לתמיסה חדשנית  ( MPS A ; (Biotrue; Bausch + Lomb  . ולארבע תמיסות רב תכליתיות , MPS B ( AQuify , Ciba vision ), MPS C  ( COMPLETE  MPS Easy Rub , AMO ) , MPS D  ( OPTI-FREE Express , Alcon ) , MPS E , ( OPTI-FREE Replenish, Alcon  )  אשר נבדקו במקביל. השלמות והמבנה של Tight Junction הוערכו על ידי שימוש במיקרוסקופ קונפוקלי   (  Confocal Microscopy  ) עם ZO-1 Antibody  ו- Scanning electron microscopy ( SEM ) .

הערכה כמותית של התמיסות הרב תכליתיות על ה – Epithelial  barrier function  נקבע על ידי Electric cell- subtract impedance sensing  ECIS

תוצאות : בדיקת SEM   נערכה לאחר חשיפה של 10 דקות ב 100% תמיסה. מספר שכבות של HCEpiC  אשר נחשפו ל  תמיסת ביקורת HBSS     נשארו שלמות כשתאי האפיתל  קרובות וסמוכות אחד לשנייה. HCEpiC אשר נחשף ל MPS D   הראה התמוטטות של TIGHT JUNCTION   ונזק לממברנת התא, כאשר הרקמה שנחשפה ל-  MPS A ולשאר שלושת התמיסות האחרות נראו דומות לקבוצת הבקרה.

בתאים אשר נחשפו ל 30 דקות ל- 50% MPS B  נוצרו פתחים בצמתים הבין תאיים ( intercellular junction opening ) ,צבע חיוור בstaining  של ZO-1  והיפרדות תאים.  ECIS  גילה כי   תאי HCEpiC  אשר נחשפו ל- 50% MPS D  ו- MPS E   היו שונים משאר הקבוצות לאחר 20 דקות.

אנליזת ANOVA  של הנתונים של התוצאות המשוכללות מחושבות על ידי קביעת האזור מתחת לעקומה , אשר מציינים כי MPS D  וגם MPS E     מפחיתות באופן משמעותי את ההתנגדות המשולבת של שכבת ה- HCEpiC במהלך 2 השעות בהשוואה לקבוצת הבקרה, וכן בהשוואה לתמיסות האחרות.

מסקנה : בהתבסס על המדידות  ( in –vitro  ) של  השלמות והאחידות של השכבה התאית שנבדקה  ( monolayer integrity and function  ) התמיסה החדשנית MPS A  לא שינתה את ה- Corneal barrier function בהשוואה ל HBSS   – קבוצת הביקורת.  משמעויות קליניות של השוני שנצפה ב- Epithelial barrier function  בתמיסות הרב תכליתיות שנבדקו מצריך בדיקות נוספות.

הקדמה :

• תפקיד חשוב של אפיתל  הקרנית הינו לשמר את הפונקציונליות של החיץ ( barrier ) בין הסביבה האוקולרית הפנימית והחיצונית. Epithelial barrier function נשמר על ידי המבנה הייחודי של הממברנה אשר מורכב מ tight junction adheres junction, desmosome.  ,מכל שלושת המבנים האלה ,ה- tight junction הוא החיצון ומהווה את החיץ הכי התנגדותי, עקב כך מונע דיפוזיה חופשית של יונים ומומסים.  ה- Tight junction מורכב מקומפלקס של חלבונים אשר יוצרים קשר הדוק בין הממברנה הפלאסמית והתאים הסמוכים (1-3). איבוד של Epithelial barrier function  מתחולל עקב עליה ב בכיווץ ,הרס של actin filaments  והרס של tight junction proteins  ( 4,5 )
• תמיסות רב תכליתיות ( MPS  ) מיועדות לניקוי וחיטוי של עדשות מגע . התמיסות מכילות חומרים אנטי בקטריאליים לתכונות של חיטוי ושימור, חומרים פעילי שטח ( Surfactant ) חומרים מרככים אשר יכולים להכיל תכונות אנטיביוטיות, וBuffers  בכדי לשמור על רמת ה PH  של התמיסה. חומרים אלה חייבים להיות יעילים בהרג מיקרובים אבל מכיוון שהם אמורים להיכנס לעין באופן שגרתי הם חייבים להיות גם תואמים ביולוגית ( biocompatible  ) עם המשטח האוקולרי.
• הערכה in vitro  של junction protein expression and distribution  של פני התא וההתנגדות החשמלית שלו לאורך השכבות התאיות של תאי אפיתל אנושיים מאפשרת מדידה ישירה של ההשפעה של MPS   על שלמות אפיתל הקרנית, וה- barrier function. מדידות אלה חשובות בתהליך פיתוח MPS  חדשים. מחקר זה קובע מהי ההשפעה של תמיסה חדשנית ועוד ארבע תמיסות  מסחריות נוספות על המבנה והתפקוד של – corneal epithelial tight junction  על ידי שימוש בטכניות שונות על אפיתל קרנית אנוש.

מסקנות :

• בהתבסס על המדידות in vitro  של שלמות והתפקוד של  שכבת התאים , MPS A , התמיסה החדשנית , לא שינתה את ה- corneal barrier function  בהשוואה לקבוצת הבקרה.
• באמצעות SEM  , HCEpiC אשר נחשפה ל MPS D  הראתה התמוטטות של tight junction והרס לממברנת התא , כשהתאים אשר נחשפו לשאר ארבעת התמיסות נותרו דומות לקבוצת הבקרה.
• בתאים שנחשפו ל ZO-1  היה צבע חיוור ב staining  , intercellular junction opening , והיפרדות תאים. גם ל- MPS B  נצפו   intercellular junction opening .
• חשיפה של HCEpiC ל MPS D  ו- MPS E  הורידה את התנגדות שכבת התאים כשנמדדה על ידי ECIS לאחר 20 דקות. לעומתו, ההתנגדות של HCEpiC אשר נחשפו ל MPS A , MPS B , MPS C  לא הייתה שונה מקבוצת הביקורת .
• המשמעויות הקליניות של השוני שנצפה   ב- epithelial barrier function  בין התמיסות שנבחנו מצריכות בדיקות נוספות.