In vitro Proliferationsverhalten humaner und boviner Linsenepithelzellen unter dem Einfluss von Dorzolamid und Prostaglandin F2-alpha

Abstract

Die Entstehung eines Nachstars durch eine Proliferation von Linsenepithelzellen nach Kataraktoperationen stellt ein häufiges Problem dar. Der Einfluss verschiedener Faktoren auf diese Entwicklung wurde bereits untersucht. Auch bei chronischer Anwendung von Antiglaukomatosa besteht möglicherweise ein erhöhtes Risiko einer Entstehung eines Nachstars. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkung von Dorzolamid (DA) und Prostaglandin F2-alpha (PGF2a) auf das Proliferationsverhalten der Linsenepithelzellen in einem in vitro-Modell zu untersuchen. In Versuchen mit Zellkulturen von humanen Linsenepithelzellen wurde der Einfluss von drei verschiedenen PGF2a- Konzentrationen im Kulturmedium auf das Proliferationsverhalten im Vergleich zu unbehandelten humanen Linsenepithelzellen gemessen. In bovinen Linsenepithelzellkulturen wurde neben dem Einfluss von PGF2a auch der Einfluss von DA auf die Linsenepithelzellproliferation untersucht. Das Proliferationsverhalten wurde mittels Zellzählungen nach 1, 3 und 7 Tagen Kultivierung ausgewertet. Das primäre Ziel der Arbeit war es, den Proliferationsunterschied nach 7 Tagen Kulturzeit zwischen einer Kontrollkultur und jenen Zellkulturen, welche mit PGF2a bzw. DA behandelt wurden, darzustellen. Die Mediumkonzentrationenen von PGF2a lagen bei 1:10, 1:100 und 1:1000 und von DA bei 1:100 und 1:1000 im Vergleich zu den Konzentrationen in Augentropfen von Handelspräparaten mit den Wirkstoffen Latanoprost und DA. Auf Grund des bekannten Hornhautpenetrationsgrades von Latanoprost entspricht die 1/100-Konzentration in diesen Versuchen der in vivo-Kammerwasserkonzentration nach lokaler Applikation. In diesen Versuchen konnte kein signifikanter Einfluss von PGF2a auf das Proliferationsverhalten humaner und boviner Linsenepithelzellen gezeigt werden. In sämtlichen Zellkulturen mit den 3 verschiedenen PGF2a-Konzentrationen im Kulturmedium zeigte sich im Vergleich mit der Kontrollgruppe kein signifikante stimulierender und auch kein signifikanter hemmender Einfluss auf das Proliferationsverhalten der Linsenepithelzellen nach 7 Tagen Kultivierung. Die p-Werte lagen hier bei 0,6564 (PGF-1/10-Gruppe), 0,8370 (PGF-1/100-Gruppe) und 0,5416 (PGF-1/1000-Gruppe). Obwohl sich nach 7-tägiger Kultivierung eine hemmende Wirkung von PGF2a auf die Proliferation im Vergleich zu der Kontrollgruppe in den Versuchen mit humanen Linsenepithelzellen zeigte, ist hier bei der geringen Anzahl von Kulturen (n=4 bis 6) keine sichere Aussage möglich (PGF-1/10-Gruppe: p=0,4592, PGF-1/100-Gruppe: p=0,2392 und PGF-1/1000-Gruppe: p=0,0856). In den Versuchen mit bovinen Linsenepithelzellen zeigte sich nach 7 Tagen Kultivierung in der 1/100-Konzentration eine signifikante proliferationhemmende Wirkung des DA im Vergleich zur Kontrollgruppe (p=0,0012). Diese Beobachtung konnte bei einer 1/1000-Konzentration nicht gemacht werden (p=0,1501). Auch im Vergleich zu sämtlichen PGF2a-Gruppen zeigte DA in einer 1/100-Konzentration eine signifikant proliferationshemmende Wirkung, mit PGF2a in der 1:10-Konzentration (p=0,0079), PGF2a in der 1:100-Konzentration (p=0,0003) und PGF2a in der 1:1000-Konzentration (p=0,0455). DA in einer Konzentration von 1/100 zeigte im Vergleich zu PGF2a eine signifikante Hemmung der Proliferation boviner Linsenepithelzellen in vitro. In den Versuchen mit humanen Linsenepithelzellen konnte kein eindeutiger Einfluss von PGF2a auf die Proliferation nachgewiesen festgestellt werden. Sowohl die Inkubation mit DA als auch die Behandlung mit PGF2a führte in keinem Fall zu einer signifikanten Wachstumsstimulation der Linsenepithelzellen.

Occurrence of posterior capsule opacification (PCO) due to lens epithelial cell proliferation after cataract surgery is a common problem. Several factors influencing PCO have already been investigated. Repeated application of antiglaucomatous drugs may also enhance the risk for PCO after cataract surgery. The aim of this investigation was to determine the effect of dorzolamid (DA) and prostaglandin F2-alpha (PGF2a) on lens epithelial cell proliferation in an in vitro model. The effect of three different concentrations of PGF2a in culture media on human lens epithelial cell proliferation in vitro was investigated. In the bovine lens epithelial cell cultures additionally the effect of DA on cell proliferation was examined. Cell proliferation was measured by cell count using an automated cell counter on days 1, 3 and 7. The primary goal of this investigation was to demonstrate the difference in cell proliferation between the untreated control group and cell cultures inoculated with PGF2a and DA respectively at day 7. Compared to the concentration in commonly available eye drops containing latanoprost and DA the concentrations in the cell culture media were 1:10, 1:100 and 1:1000 for PGF2a and 1:100 and 1:1000 for DA. Considering the known corneal penetration rate of latanoprost the 1:100 concentration in these experiments compares to the in vivo concentration reached in the aqueous after topical application. The experiments showed no significant effect of PGF2a on the proliferation of either human or bovine lens epithelial cells. Neither a proliferative nor an inhibitory effect was seen in all cell cultures using the three different concentrations of PGF2a after 7 days of cultivation. P-values measured 0.6564 (PGF-1/10) 0.870 (PGF-1/100) and 0.5416 (PGF-1/1000). The observation that PGF2a did have an inhibitory effect on cell proliferation in the human lens epithelial cell model compared to the control group was not significant due to the low number of cell cultures (n=4-6) (PGF-1/10-Group: p=0,4592, PGF-1/100-Group: p=0,2392 and PGF-1/1000-Group: p=0, 0856). The experiments using bovine lens epithelial cells showed a significant inhibition of cell proliferation in the 1:100 concentration of DA compared to the control group (p=0,0012). This effect was not seen using the 1:1000 concentration (p=0.1501). DA in the 1/100 concentration showed a significant inhibitory effect in comparison to all cell cultures incubated with PGF2a, in the 1:10 (p=0.0079), 1:100 (p=0.0003) and 1:000 (p=0.0455) concentration. Incubation of bovine lens epithelial cells with DA in the concentration 1/100 resulted in a significant inhibition of cell proliferation in vitro. In human lens epithelial cell cultures no distinct effect of PGF2a on cell proliferation could be demonstrated. Neither treatment with DA nor PGF2a led to a significant increase in cell proliferation.