Allt-i-en-vätskors påverkan på tårfilmsprotein
Dr. Susan E Burke
Principal Scientist, Global Vision Care Research Development, Bausch +
Lomb, Rochester NY.
Inledning
Under årtionden har man utforskat effekterna av tårfilmsproteiners vidhäftning
till olika ytor och kontaktlinser. Proteiner från tårfilmen kan avlagras på en mjuk
kontaktlins inom ett par timmar1. Den kliniska effekten är försämrad visus2, komfort 3,4, vätförmåga5 och ökad risk för inflammatoriska komplikationer, såsom
papillär konjunktivit 6,7 och akut rött öga8. Tårfilmsproteinernas roll är att försvara ögat mot bakterier (mot exempelvis streptokocker och stafylokocker) och
bidra till ytspänningen hos tårfilmen, vilket påverkar den naturliga vätförmågan
hos ögats vävnader. Forskarna tittar idag på sätt att bibehålla proteinerna i sin
naturliga form i ögat och endast ta bort de oönskade “förändrade” eller “denaturerade” proteinerna som fäster på kontaktlinsen.
Över 400 olika proteiner i tårfilmen
Fram till nu har över 400 olika proteiner i tårfilmen identifierats. Av dessa har fyra
viktiga proteiner visat sig står för signifikanta koncentrationer, nämligen:
Lysozym
Lipokalin
Laktoferrin
Sekretoriskt IgA
Dessa proteiner produceras i tårkörteln9 och blandas i tårfilmen. Forskning har
visat att bakterier fäster olika på oanvända linser och linser som suttit på ögon,
där använda linser uppvisar mindre antal livskraftiga bakterier10. Med tanke på
tårfilmens antimikrobiella egenskaper genom att naturligt producera protein kan
det tänkas vara önskvärt att ha dessa proteiner kvar på eller i en kontaktlins.
© Bausch & Lomb Incorporated.
®/TM denote trademarks of Bausch & Lomb Incorporated.
De viktigaste proteinerna
Lysozym
Lysozym attackerar bakteriens externa struktur kemiskt vilket gör att bakterien
dör. Lysozym är ett relativt litet protein som är kraftigt positivt laddat, och detta
är orsaken till varför lysozym snabbt avlagras på vissa kontaktlinsmaterial som
har en negativ laddning (joniska linsmaterial, FDA Group IV).
Lipokalin
Lipokalin förstärker lysozymets kapacitet och bidrar till tårarnas ytspänning11.
Tårfilmen innehåller fettsyror, vilka kan avaktivera lysozym. Lipokalinet binder
snabbt till fettsyror för att bibehålla lysozymets antimikrobiella aktivitet12.
Laktoferrin
Bakterier behöver järn för att växa i antal, och laktoferrin binder till fritt järn i tårfilmen för att minska dess tillgänglighet för bakterier, och därmed förhindra tillväxt.
Laktoferrin i sig binder till cellmembranet hos speciella typer av bakterier, t.ex.
streptokocker, stafylokocker och Pseudomonas, vilket förhindrar tillväxt. I samverkan med lysozym, har det visat sig att laktoferrin är aktivt gentemot Staphylococcus Epidermis13 vilket pekar på synergieffekter mellan dessa två proteiner.
Sekretoriskt IgA
Medan produktion av lysozym, lipokalin och laktoferrin är förenat med produktion
av vatten i tårkörteln, är mekanismen för frigörande av sekretoriskt IgA annorlunda. När vätskekomponenterna i tårflmen minskar under natten, minskar koncentrationen av övriga proteiner, medan sekretoriskt IgA fortsätter att produceras. Sekretoriskt IgA som skyddar ögat genom att hindra bakterierna att fästa till
ögats vävnader, lägger sig som en ”coating” och stöter bort bakterier som drar till
sig och förstör vita blodkroppar i tårfilmen.
Proteiner har 3-D struktur
Proteiner är långa kedjor av aminosyremolekyler — framställda från grundämnena kol, väte, kväve, syre och svavel. Proteinernas karaktär bestäms inte bara
av ordningen av molekylerna i en linje, utan också hur dessa kedjor sedan binds
tillsammans och arrangeras i en 3-D struktur. 3-D strukturen definieras av proteinets omgivning. I ”vatten” vänds den hydrofoba andelen proteiner inåt och den
hydrofila andelen finns på utsidan av 3-D strukturen. När proteiner fäster till den
hydrofoba ytan hos en kontaktlins, ändras molekylordningen hos proteinet, dvs.
© Bausch & Lomb Incorporated.
®/TM denote trademarks of Bausch & Lomb Incorporated.
det denaturerar. Andra faktorer påverkar också dess naturliga tillstånd, såsom
pH, värme och salter.
Bibehålla en “naturlig” tårfilm
Den naturliga biologin hos tårfilmens 3-D proteiner, som lysozym, fungerar som
ett skydd för ögat mot mikroorganismer. Det har visat sig att denaturering av
lysozym påverkar dess naturliga 3-D form vilket minskar dess bakteriedödande
effekt. Eftersom lysozymet står för cirka 20 till 40 procent av tårfilmens totala
proteinmängd, kan åtgärder som begränsar denatureringsprocessen vara välkomna när man vill bibehålla dess skyddande funktion. Proteinets komplexa
molekylära struktur måste bevaras om proteinet ska fortsätta att ha en optimal
antibakteriell funktion.
Det är viktigt att förstå interaktionen mellan alla ingredienser hos allt-i-en-vätskor
(Multipurpose Solution, MPS) och komponenterna i tårfilmen. Ingredienserna i
vätskan kommer i kontakt med ögat då linsens sätt in eftersom den har rengjorts, desinficerats och förvarats i vätskan. Allt-i-en-vätskan kan påverka tårfilmskomponenterna genom dess inverkan på proteinets denatureringsprocess
och efterföljande beläggning på kontaktlinsen.
En nyligen genomförd studie jämförde möjligheterna hos en ny allt-i-en-vätska
under utveckling av B+L med fyra kommersiellt tillgängliga allt-i-en-vätskor med
hänsyn till att stabilisera protein, främst lysozym från denaturering.15 Resultaten
visade en signifikant skillnad i möjligheterna att bibehålla lysozymet i sitt naturliga tillstånd. Det är uppenbart att sammansättningen och de fysiska egenskaperna hos en allt-i-en-vätska kan påverka interaktionen med lysozym.
Testvätskor: Fem MPS (en ny, och fyra kommersiellt tillgängliga) undersöktes.
MPS A: B+L ny MPS (borsyra/poloxamin)
MPS B: borsyra/citrat/poloxamin
MPS C: borsyra/citrat/poloxamin
MPS D: trometamin/fosfat/poloxamer
MPS E: fosfat/poloxamer
© Bausch & Lomb Incorporated.
®/TM denote trademarks of Bausch & Lomb Incorporated.
Hur proteinet kan tas bort
Så snart proteinet har denaturerat på linsytan vill man snabbt ta bort det för att
slippa försämrad synskärpa och komfort. Men nu finns det sätt att bevara dess
positiva, naturliga antibakteriella förmåga, genom att välja ingredienser som har
utvecklats för att ta bort denaturerat protein samt hjälpa till att bevara balansen
av naturligt protein på linsen. Denna kemiska proteinborttagning utnyttjar både
joniskt laddade molekyler och Van de Waals krafter för att lyfta bort löst bundet
denaturerat protein liksom en skonsam magnet.
Påverkan på komfort och tillfredsställelse med sitt linsbärande
Komfort är viktigt för linsbäraren, och det är en av de mest betydande faktorer för
ett framgångsrikt linsbärande på lång sikt. Korttidslinser ska skötas så att livslängden förlängs och de ska kunna bäras hela den rekommenderade användningstiden. Skötselprodukterna ska se till att känslan av en fräsch lins behålls
under denna tid. Ögats naturliga miljö, har gett inspiration till nya tankesätt kring
linsskötsel.
© Bausch & Lomb Incorporated.
®/TM denote trademarks of Bausch & Lomb Incorporated.
Referenser:
1. Jones, L. et al. An in vivo comparison of the kinetics of protein and lipid deposition on group II and group IV frequentreplacement contact lenses. Optometry and vision science : official publication of the American Academy of Optometry 2000; 77: 503-510.
2. Gellatly KW, Brennan NA, Efron N. Visual decrement with deposit accumulation of HEMA contact lenses. Am J
Optom Physiol Opt 1988;65:937–41.
3. Nilsson SE, Andersson L. Contact lens wear in dry environments. Acta Ophthalmol (Copenh) 1986;64:221–5.
4. Pritchard N, Fonn D, Weed K. Ocular and subjective responses to frequent replacement of daily wear soft contact
lenses. CLAO J 1996; 22:53–9.
5. Bleshoy H, Guillon M, Shah D. Influence of contact lens material surface characteristics on replacement frequency.
ICLC 1994;21: 82–93.
6. Grant T, Holden BA, Rechneberger J, Chong MS. Contact lens related papillary conjunctivitis (CLPC): influence of
protein accumulation and replacement frequency. Invest Ophthalmol Vis Sci 1989; 30(suppl.):166.
7. Porazinski AD, Donshik PC. Giant papillary conjunctivitis in frequent replacement contact lens wearers:
a retrospective study. CLAO J 1999;25:142–7.
8. Kotow M, Holden BA, Grant T. The value of regular replacement of low water content contact lenses for
extended wear. J Am Optom Assoc 1987;58:461–4.
9. Tiffany, J. The normal tear film. Developments in Ophthalmology 2008; 41: 1-20.
10.Williams, T. J., Schneider, R. P. & Willcox, M. D. P. The effect of protein-coated contact lenses on the
adhesion and viability of gram negative bacteria. Curr Eye Res 2003; 27: 227-235.
11.Nagyova,B., Tiffany,J.M,, Components responsible for the surface tension of human tears.Current Eye
Research 1999, Vol. 19, No. 1, Pages 4-11
12.Gasymov, O. K., Abduragimov, A. R., Yusifov, T. N. & Glasgow, B. J. Interaction of tear lipocalin with
lysozyme and lactoferrin. Biochemical and Biophysical Research Communications 1999; 265: 322-325.
13.Flanagan, J. L. & Willcox, M. D. P. Role of lactoferrin in the tear film. Biochimie 2009; 91: 35-43.
14.Masschalck, B., Van Houdt, R., Van Haver, E. G. & Michiels, C. W. Inactivation of gram-negative bacteria by lysozyme, denatured lysozyme, and lysozyme-derived peptides under high hydrostatic pressure.
Appl Environ Microbiol 2001; 67: 339-344.
15.Barniak,V.,Burke,S.,Venkatesh,S., Presented at ;Annual Meeting of the American Academy of Opto­
metry , November 11-14, 2009:Orlando,FL
© Bausch & Lomb Incorporated.
®/TM denote trademarks of Bausch & Lomb Incorporated.
