Etablierung humaner, konjunktivaler Fibroblastenkulturen als Testsystem zur Beurteilung von Ophthalmika

Zusammenfassung

Hintergrund Die Therapie schwerer Verbrennungen und Verätzungen des vorderen Augenabschnitts wird durch eine langwierige chirurgische und komplexe medikamentöse Behandlung geprägt. Dabei wird eine Kombination von Proteinase-Inhibitoren, Steroiden und Antibiotika zur Vermeidung von Ulzerationen, Entzündungsreaktionen und Infektionen appliziert. Trotz guter Ergebnisse traten sowohl in tierexperimentellen Untersuchungen als auch in klinischen Einzelfällen Probleme in Form von proliferierendem Bindegewebe auf. Zur Klärung dieses Phänomens sollten humane, konjunktivale Fibroblasten etabliert und ihr Wachstumsverhalten unter dem Einfluß der verwendeten Medikamente untersucht werden.

Material und Methoden Humane, konjunktivale Fibroblasten junger Spender wurden bei 37°C, 5% CO₂ und 95% RF in antibiotikafreiem Medium 199 mit 20% FKS kultiviert. Das Wachstumsverhalten unter den Wirkstoffen Aprotinin, Prednisolon, Chloramphenicol und Methylhydroxypropylzellulose wurde über einen Zeitraum von 7 Tagen durch die Bestimmung der Zellzahl mittels eines Hämozytometers untersucht.

Ergebnisse Ein wachstumsstimulierender Effekt konnte bei keinem der verwendeten Substanzen beobachtet werden. Die Kultivierung in steroidhaltigem Medium führte zu einer Wachstumshemmung der Fibroblasten. Die Applikation von Methylhydroxypropylzellulose konserviert mit Benzalkoniumchlorid führte zum verminderten Zellwachstum und zum vollständigen Ablösen der Zellen von der Kulturoberfläche.

Diskussion Die Ergebnisse zeigten, dass Kulturen humaner, konjunktivaler Fibroblasten als Testsystem zur Beurteilung von Ophthalmika verwendet werden können. In der Literatur beschriebene zytotoxische Eigenschaften der untersuchten Wirkstoffe zeigten sich auch im vorliegenden Testsystem. Mitogene Eigenschaften konnten dagegen nicht festgestellt werden. Proliferationsprozesse aufgrund komplexer Reaktionsvernetzungen unter Beteiligung von Entzündungsmediatoren dürften mit Hilfe dieses Modells nur schwer untersucht werden können. Dazu sind aufwendige Untersuchungen in Cokultur mit Entzündungszellen und -mediatoren notwendig.

Summary

Background Chronic inflammation of the anterior eye segment caused by severe burns has to be treated by several drugs. Often it is very difficult to recognize the relationship between drug and side effects. Although the results were usually satisfying, proliferation of the conjunctival tissue was observed. Therefore the question was raised whether these proliferations might have been a side effect of the drugs. To answer this question, we established cultures of human conjunctival fibroblasts for ocular toxicity testing of drugs used in the therapy of severe eye burns.

Materials and Methods Conjunctival fibroblasts from young donors were cultured under standard conditions (37°C, 5% CO₂, 95% RH) in Medium 199 supplemented with 20% FCS without antibiotics. At the time of inoculation the following drugs were added: aprotinin, prednisolone, chloramphenicol and methylhydroxypropylcellulose. Cell growth was observed and growth kinetics were estimated by hemocyto-meter over a period of 7 days.

Results The investigations of prednisolone showed the well-known dose-dependent anti-proliferative effect. The application of methylhydroxypropylcellulose resulted in decreased cell growth and in total cell detachment. Experiments with aprotinin and chloramphenicol showed no effects on the growth behaviour. The application of a drug mixture lead to similar results as in experiments with prednisolone.

Discussion The presented cell-culture system is able to reproduce specific effects, especially the toxicity of ophthalmic drugs but a complex interaction of an inflammatory reaction, e.g. after severe eye burns, cannot be simulated. The network of reactions and the interaction of many substances playing an important role during this process are too complex.

Schlüsselwörter

Zellkultur - Fibroblasten - Ophthalmika - Steroide - Konjunktiva

Key words

Cell culture - fibroblasts - ophthalmic drugs - steroids - conjunctiva