Natriumhyaluronat fördert die Migration menschlicher Hornhautepithelzellen in vitro

Hintergrund

Natriumhyaluronat, auch bekannt als Hyaluronsäure (HA), ist ein natürlich vorkommendes Glykosaminoglykan, das in der extrazellulären Matrix vieler Gewebe, darunter auch der Hornhaut, zu finden ist. HA wird in der Augenheilkunde wegen ihrer schmierenden und schützenden Eigenschaften häufig eingesetzt. In den letzten Jahren hat das Interesse an der potenziellen Rolle von HA bei der Förderung der Wundheilung der Hornhaut zugenommen. In diesem Artikel werden die Ergebnisse einer Studie besprochen, in der die Wirkung von Natriumhyaluronat auf die Migration von menschlichen Hornhautepithelzellen in vitro untersucht wurde.

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Abbildung 1. Hornhautepithel

Methoden

In dieser Studie, die im Journal of Ophthalmology veröffentlicht wurde, wurde die Wirkung verschiedener Konzentrationen von Natriumhyaluronat auf die Migration des menschlichen Hornhautepithels mit den folgenden Methoden untersucht.

• Materialien: Die Forscher verwendeten eine Monoschicht von Hornhautepithelzellen, die von 32 Spendern unterschiedlichen Alters stammten. In dieses Hornhautepithel wurde ein Kratzer eingebracht, und die Zellwanderung wurde im Laufe der Zeit beobachtet.
• Kulturen: Alle menschlichen Hornhautepithelzellen wurden auf drei Nährböden kultiviert: (1) reines Nährmedium, (2) mit Hydroxypropylmethylcellulose angereichertes Medium und (3) mit Natriumhyaluronat angereichertes Medium. [2]
• Messungen: Die wandernden Epithelzellen wurden jeweils an den Tagen 4, 8, 12 und 16 gemessen.

Ergebnisse

• Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Migration von Hornhautepithelzellen in Gegenwart von Natriumhyaluronat signifikant erhöht war.
• Die Wirkung war dosisabhängig, wobei höhere Konzentrationen von Natriumhyaluronat zu einer stärkeren Zellmigration führten.
• Die Forscher fanden auch heraus, dass die Wirkung von Natriumhyaluronat zeitabhängig war, wobei die maximale Wirkung 24 Stunden nach der Behandlung beobachtet wurde.

Das nachstehende Balkendiagramm zeigt die Bereiche der Zellmigration unter den verschiedenen Kulturbedingungen im Detail. Anmerkung: Standardmedium (Kontrolle), Hydroxypropylmethylcellulose (Occucoat) und Natriumhyaluronat (Healon). [2]

Abbildung 2. Mittlere Fläche der wandernden humanen Hornhautepithelzellen in den verschiedenen Kulturbedingungen

Erörterungen

Der Wirkmechanismus für die Wirkung von Natriumhyaluronat auf die Migration von Hornhautepithelzellen ist nicht vollständig geklärt. Es wurden jedoch mehrere Theorien vorgeschlagen.

Eine Theorie besagt, dass Natriumhyaluronat ein physikalisches Gerüst bietet, das die Zellmigration unterstützt. HA-Moleküle sind groß und komplex und können ein Netzwerk von Fasern bilden, das ein Substrat für die Zellmigration darstellt.

Eine andere Theorie besagt, dass Natriumhyaluronat die Produktion von Wachstumsfaktoren und Zytokinen anregt, die die Zellmigration fördern. HA bindet nachweislich an Zelloberflächenrezeptoren und aktiviert Signalwege, die zur Produktion von Wachstumsfaktoren wie dem epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) und dem Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF) führen, von denen bekannt ist, dass sie die Zellmigration anregen.

Anwendungen

Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Auswirkungen auf die Verwendung von Natriumhyaluronat in der Ophthalmologie.

Die Migration von Hornhautepithelzellen ist ein entscheidender Schritt im Prozess der Hornhautwundheilung. Verletzungen der Hornhaut, z. B. durch das Tragen von Kontaktlinsen, Traumata oder Operationen, können zu Epitheldefekten führen, die das Sehvermögen beeinträchtigen und das Infektionsrisiko erhöhen können. Die Förderung der Migration von Hornhautepithelzellen durch Natriumhyaluronat kann den Heilungsprozess beschleunigen und das Risiko von Komplikationen verringern.

Neben seiner Rolle bei der Wundheilung der Hornhaut hat Natriumhyaluronat auch andere therapeutische Anwendungen in der Augenheilkunde gefunden. Zum einen wird es als Schmier- und Schutzmittel bei der Behandlung des Syndroms des trockenen Auges eingesetzt. Sie können Natriumhyaluronat in medizinischer Qualität verwenden, um sich vor Rötungen, juckenden Augen, verschwommenem Sehen und anderen Symptomen des Syndroms des trockenen Auges zu schützen. Zum anderen dient es als viskoelastisches Mittel bei Kataraktoperationen und anderen intraokularen Eingriffen. Natriumhyaluronat ist ein beliebtes ophthalmisches viskoelastisches Mittel (OVD), das in der Kataraktchirurgie verwendet wird. Es dient auch als OVD bei Hornhauttransplantationen und Operationen zur Befestigung der Netzhaut.

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Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Studie darauf hindeuten, dass Natriumhyaluronat die Migration menschlicher Hornhautepithelzellen in vitro fördert. Der Wirkmechanismus für diesen Effekt ist noch nicht vollständig geklärt, aber er könnte mit dem physikalischen Gerüst, das die HA-Moleküle bieten, und der Aktivierung von Wachstumsfaktor-Signalwegen zusammenhängen. Diese Ergebnisse haben wichtige Auswirkungen auf die Verwendung von Natriumhyaluronat in der Augenheilkunde, insbesondere bei der Behandlung von Hornhautverletzungen und der Förderung der Wundheilung der Hornhaut. Weitere Forschungsarbeiten sind erforderlich, um den Wirkungsmechanismus von Natriumhyaluronat auf die Migration von Hornhautepithelzellen vollständig zu verstehen und seine Verwendung im klinischen Umfeld zu optimieren.

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Referenz:

[1] Sophia Masterton, Mark Ahearne, Mechanobiology of the corneal epithelium, Experimental Eye Research, Volume 177, 2018, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014483518302082

[2] Gomes JA, Amankwah R, Powell-Richards A, Dua HS. Natriumhyaluronat (Hyaluronsäure) fördert die Migration von menschlichen Hornhautepithelzellen in vitro. Br J Ophthalmol. 2004 Jun;88(6):821-5. doi: 10.1136/bjo.2003.027573. PMID: 15148219; PMCID: PMC1772195.