Zusammenfassung
Hintergrund
Serumaugentropfen stellen eine neue Möglichkeit zur Behandlung von Oberflächenerkrankungen des Auges dar. Wir untersuchten den Einfluss der Präparation von Blutprodukten anhand eines Zellkulturmodells. Zusätzlich evaluierten wir, ob Plasma eine Alternative für die Behandlung von Augenoberflächenerkrankungen darstellen könnte.
Material und Methoden
Aus Vollblut von 10 Probanden wurden Serum- und Plasmaproben bei 500 und 3000 G zentrifugiert. Die hierin enthaltenen Wachstumsfaktoren EGF, PDGF, TGF-β1, Fibronektin und Vitamin A wurden quantifiziert. Kulturen humaner Hornhautepithelzellen wurden mit allen 4 Blutprodukten in Dosiswirkungsexperimenten inkubiert und der zelluläre ATP-Gehalt als Maß für die Zellproliferation bestimmt.
Ergebnisse
Serum enthielt signifikant höhere Konzentrationen an EGF, PDGF und Vitamin A als Plasma. Die Fibronektinkonzentration war in allen Präparaten gleich. Die Zellproliferation wurde am besten durch 25%iges, plättchenarmes Serum unterstützt. Auch die Differenzierung und Migration wurden durch Serumpräparate besser als durch Plasma gefördert.
Schlussfolgerung
Der biochemische Charakter von Serumaugentropfen wird durch die Wahl der Präparationsparameter beeinflusst. Plasma scheint kein geeigneter Ersatz für Serumaugentropfen zu sein. Ihre Produktion sollte weiter optimiert werden, bevor klinische Studien zu ihrer Effektivität durchgeführt werden.
Abstract
Background
Serum eyedrops are a new modality for the treatment of ocular surface disorders. We examined the influence of the preparation of blood products in a cell culture model and compared it with plasma.
Material and methods
Serum and plasma were obtained from full blood of ten healthy volunteers and centrifuged at 500 and 3000 G. EGF, PDGF, TGF-β1, fibronectin, and vitamin A were quantified by means of ELISA and HPLC. Cultures of human corneal epithelial cells were incubated with the four blood products in dose-response experiments and the intracellular ATP quantified.
Results
EGF, PDGF, and vitamin A were present in serum in significantly higher concentrations than in plasma. The concentration of fibronectin was not influenced by the preparation. Support of proliferation was best by 25% platelet-poor serum. Serum supported the differentiation and migration of epithelial cells better than plasma.
Conclusion
The biochemical character of serum eyedrops is determined by the parameters chosen to produce the blood product. Plasma does not seem to offer an epitheliotrophic capacity equivalent to serum eyedrops. Their production should be optimized before any meaningful randomized controlled clinical trial can be attempted.
Literatur
Araki A, Ohashi Y, Sasabe T, Hayashi K, Watanabe H, Tano Y, Handa H (1995) An SV-40-Immortalized Human Corneal Epithelial Cell Line and Its Characterization. Invest Ophthalmol Vis Sci 36:614–621
Barton K, Nava A, Monroy DC, Pflugfelder SC (1998) Cytokines and tear function in ocular surface disease. Adv Exp Med Biol 438:461–469
Pilcher BK, Dumin HA, Sudbeck BD, Krane SM, Welgus HG, Parks WC (1997) The Activity of Collagenase-1 is required for Keratinocyte Migration on a Type 1 Collagen Matrix. J Cell Biol 137:1445–1457
Collins MK, Perkins GR, Rodriguez Tarduchy G, Nieto MA, Lopez Rivas A (1994) Growth factors as survival factors: regulation of apoptosis. Bioassays 16:133–138
Ebner S, You L, Völcker HE, Kruse FE (2001) Effekt von autologem Serum auf die Heilung nicht-infektiöser Hornhautulzera und Expression von Wachstumsfaktor-Rezeptoren in der Kornea. Ophthalmologe 98:27
Ferreira de Souza R, Kruse FE, Seitz B (2001) Autologes Serum bei sonst therapieresistenten Hornhautepitheldefekten — Prospektive Studie an den ersten 70 Augen. Klin Monatsbl Augenheilkd 218:720–726
Fox RI, Chan R, Michelson JB, Belmont JB, Michelson PE (1984) Beneficial effect of artificial tears made with autologous serum in patients with keratoconjunctivitis sicca. Arthritis Rheum 27:459–461
Fredj-Reygrobellet D, Plouet J, Delazre T, Baudouin C, Bourret F, Lapalus P (1987) Effects of aFGF and bFGF on wound healing in rabbit corneas. Curr Eye Res 6:1205–1209
Fukuda M, Fullard RJ, Willcox MD et al. (1996) Fibronectin in the tear film. Invest Ophthalmol Vis Sci 37:459–467
Geerling G, Daniels JT, Dart JK, Cree IA, Khaw PT (2001) Toxicity of natural tear substitutes in a fully defined culture model of human corneal epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 42:948–956
Geerling G, Hartwig D (2002) Autologe Serum-Augentropfen zur Therapie der Augenoberfläche — Eine Übersicht zur Wirksamkeit und Empfehlungen zur Anwendung. Ophthalmologe 99:949–959
Goto E, Shimmura S, Shimazaki J, Tsubota K (2001) Treatment of superior limbic keratoconjunctivitis by application of autologous serum. Cornea 20:807–810
Imanishi J, Kamiyama K, Iguchi I, Kita M, Sotozono C, Konoshita S (2000) Growth factors: importance in wound healing and maintenance of transparency of the cornea. Prog Retin Eye Res 19:113–129
Kaji Y, Amano S, Usui T, Suzuki K, Tanaka S, Oshika T, Nagai R, Horiuchi S (2001) Advanced glycation end products in Descemet’s membrane and their effect on corneal endothelial cell. Curr Eye Res 23:469–477
Kao WWY, Kao C, Kaufman AH et al. (1998) Healing of corneal epithelial defects in plasminogen-and fibrinogen-deficient mice. Invest Ophthalmol Vis Sci 39:502–508
Kitazawa T, Kinoshita S, Fujita K et al. (1990) The mechanism of accelerated corneal epithelial healing by human epidermal growth factor. Invest Ophthalmol Vis Sci 31:1773–1778
Lopez Bernal D, Ubels JL (1993) Artificial tear composition and promotion of recovery of the damaged corneal epithelium. Cornea 12:115–120
McDonnell PJ, Schanzlin DJ, Rao NA (1988) Immunoglobulin deposition in the cornea after application of autologous serum. Arch Ophthalmol 106:1423–1425
Nelson JD, Gordon JF (1992) Topical fibronectin in the treatment of keratoconjunctivitis sicca. Chiron Keratoconjunctivitis Sicca Study Group. Am J Ophthalmol 114:441–447
Nishida T, Nakamura M, Ofuji K et al. (1996) Synergistic effects of substance P with insulin-like growth factor-1 on epithelial migration of the cornea. J Cell Physiol 169:159–166
Nishida T, Ohashi Y, Awata T, Manabe R (1983) Fibronectin. A new therapy for corneal trophic ulcer. Arch Ophthalmol 101:1046–1048
Pastor JC, Calonge M (1992) Epidermal growth factor and corneal wound healing: a multicenter study. Cornea 11:311–314
Poon AC, Geerling G, Dart JK, Fraenkel GE, Daniels JT (2001) Autologous serum eyedrops for dry eyes and epithelial defects:clinical and in vitro toxicity studies. Br J Ophthalmol 85:1188–1197
Rodeck U, Jost M, Kari C et al. (1997) EGF-R dependent regulation of keratinocyte survival. J Cell Sci 110:113–121
Rohrbach JM, Steuhl KP, Knorr M, Kirchhof B (2002) Bedeutung von Wachstumsfaktoren für die Wundheilung. In: Ophthalmologische Traumatologie. Schattauer, Stuttgart, S 415
Scardovi C, De Felice GP, Gazzaniga A (1993) Epidermal growth factor in the topical treatment of traumatic corneal ulcers. Ophthalmologica 206:119–124
Tsubota K, Goto E, Shimmura S et al. (1999) Treatment of persistent corneal epithelial defect by autologous serum application. Ophthalmology 106:1984–1989
Tsubota K, Goto E, Fujita H, Ono M, Inoue H, Saito I, Shimmura S (1999) Treatment of dry eye by autologous serum application in Sjögren’s syndrome. Br J Ophthalmol 83:390–395
Ubels JL, Iorfino A, O’Brien WJ (1991) Retinoic acid decreases the number of EGF receptors in corneal epithelium and Chang conjunctival cells. Exp Eye Res 52:49–53
Wilson SE, Linag Q, Kim WJ (1999) Lacrimal gland HGF, KGF and EGF mRNA levels increase after corneal epithelial wounding. Invest Ophthalmol Vis Sci 40:2185–2190
Yamada M, Ogata M, Kawai M, Mashima Y (2000) Decreased substance P concentrations in tears from patients with corneal hypesthesia. Am J Ophthalmol 129:671–672
Dugrillon A, Lauber S, Nguyen XD, Klueter H (2002) Platelets applied to wounds and in tissue regeneration: induction of proliferation apoptosis by platelet membranes. In: Mempel W, Schramm W (eds) Infusion therapy and transfusion medicine. 70–71
Danksagung
Die Autoren danken Frau Gudrun Müller für die sorgfältige und tatkräftige Unterstützung bei der Betreuung der Zellkulturen sowie Frau Gudrun Knebel für die technische Unterstützung bei den rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen.
Interessenkonflikt:
Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Herminghaus, P., Geerling, G., Hartwig, D. et al. Epitheliotrophe Kapazität von Serum- und Plasmaaugentropfen. Ophthalmologe 101, 998–1005 (2004). https://doi.org/10.1007/s00347-003-0979-8
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00347-003-0979-8