Abstract
The association of severe dry eye disease with elevated osmolarity in the tear film
is a subject of ongoing discussions. As the absolute value of osmolarity in tear film
is highly variable, the daily variation in osmolarity (DVO) has recently been proposed
to further identify the osmotic stress at the ocular surface. However, the DVO alone
does not explain the variations in the available published data or allow their use
in diagnostic testing or therapy. We therefore investigated and evaluated further
details of osmokinetics and their importance for ocular surface disease on the basis
of the available literature. Additionally, osmolarity was measured in the tear samples
of volunteers in the morning hours between 8 – 10 a. m., midday noon–2 p. m., and
afternoon between 3 – 5 p. m., i.e., during normal office hours. The results were
compared with available published data which suggested that within the DVO, the daily
maximal amplitude of osmotic variation (M-DVO) and the frequency of osmotic cycles
(defined as daily osmolarity cycles, DOC) could be the main factors that further characterize
osmokinetics. In addition, a decisive role could be the level of osmolarity at which
the variation does occurs (L-DVO). The possible effects of these characteristics on
ocular surface pathophysiology are discussed, along with their relationship to topical
therapy with hypo-osmolar solutions, and the model of the osmotic roller coaster is
introduced.
Zusammenfassung
Die Assoziation einer erhöhten Tränenosmolarität mit dem Vorliegen von schweren Erkrankungen
des trockenen Auges ist ein aktuelles Thema derzeitiger Diskussionen. Wegen der großen
Variabilität der gemessenen absoluten Osmolaritätswerte wurde die Tagesschwankung
der Osmolarität (TSO = Daily Variation of Osmolarity, DVO) als Parameter zur Beurteilung
des osmotischen Stresses auf der Augenoberfläche vorgeschlagen. Doch auch mit dem
TSO lassen sich nicht alle vorliegenden Ergebnisse erklären oder therapeutisch nutzen.
Daher wurde die vorliegende Literatur auf weitere Erkenntnisse zu den Eigenschaften
der Osmokinetik und ihre mögliche Bedeutung für die Augenoberfläche untersucht. Außerdem
wurde das Tagesprofil der Tränenosmolarität an Probandenaugen erstellt (Messungen
zwischen 8 und 10 Uhr, 12 und 14 Uhr sowie 15 und 17 Uhr, also während eines normalen
Arbeitstags). Beim Vergleich der Resultate mit den Erkenntnissen der Literatur erscheint
es möglich, dass die Bedeutung der TSO (DVO) von der maximalen Amplitude der DVO (M-DVO)
und der Anzahl von osmotischen Zyklen per Zeiteinheit, nämlich Tageszyklen (DOC),
abhängig sein kann. Darüber hinaus ist das Osmolaritätsniveau (Level of DVO = L-DVO),
auf dem diese Veränderungen stattfinden, von potenziell entscheidender Bedeutung.
Die möglichen Auswirkungen dieser Charakteristika auf die Pathophysiologie der Augenoberfläche
werden diskutiert, auch unter dem Aspekt der Topikaltherapie mit hypoosmolaren Augenpräparaten,
wobei das Modell der osmolaren Achterbahn vorgestellt wird.
Key words
cornea - tear film - ocular surface - osmolarity - osmotic stress
Schlüsselwörter
Kornea - Biochemie - Tränen - Oberflächenstress - Osmolarität