Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Александер-Синклер Э.И.

ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Околов И.Н.

ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Переплетчикова Д.А.

1. ФГБУН «Институт цитологии РАН»;
2. ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Гречаная Ю.С.

1. ФГБУН «Институт цитологии РАН»;
2. ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Журенков К.Э.

1. ФГБУН «Институт цитологии РАН»;
2. ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Блинова М.И.

ФГБУН «Институт цитологии РАН»

Воздействие антисептиков на эпителиальные клетки роговицы и конъюнктивы человека in vitro

Авторы:

Александер-Синклер Э.И., Околов И.Н., Переплетчикова Д.А., Гречаная Ю.С., Журенков К.Э., Блинова М.И.

Подробнее об авторах

Журнал: Вестник офтальмологии. 2021;137(5): 86‑92

Просмотров: 4208

Загрузок: 75


Как цитировать:

Александер-Синклер Э.И., Околов И.Н., Переплетчикова Д.А., Гречаная Ю.С., Журенков К.Э., Блинова М.И. Воздействие антисептиков на эпителиальные клетки роговицы и конъюнктивы человека in vitro. Вестник офтальмологии. 2021;137(5):86‑92.
Alexander-Sinclair EI, Okolov IN, Perepletchikova DA, Grechanaya YuS, Zhurenkov KE, Blinova MI. The in vitro effect of antiseptics on epithelial cells of human cornea and conjunctiva. Russian Annals of Ophthalmology. 2021;137(5):86‑92. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/oftalma202113705186

Рекомендуем статьи по данной теме:
Кле­точ­ные куль­ту­ры — мо­дель­ный объект для эк­спе­ри­мен­таль­ных ис­сле­до­ва­ний в оф­таль­мо­ло­гии. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2023;(3):128-135
От­но­си­тель­ная вы­жи­ва­емость и ад­ге­зия муль­ти­по­тен­тных ме­зен­хи­маль­ных кле­ток из пуль­пы мо­лоч­ных зу­бов на по­вер­хнос­ти мем­бран и гу­бок, про­из­во­ди­мых из кол­ла­ге­на. Сто­ма­то­ло­гия. 2023;(3):5-10
Но­вые эф­фек­ты то­пи­чес­ко­го ан­ти­мик­роб­но­го пре­па­ра­та в ле­че­нии ос­тро­го тон­зил­ло­фа­рин­ги­та. Вес­тник ото­ри­но­ла­рин­го­ло­гии. 2023;(4):93-102

В лечении инфекционно-воспалительных заболеваний глаз широко используются различные группы лекарственных средств для местного применения, преимуществами которых являются простота изготовления, удобство в использовании, скорость наступления терапевтического эффекта и биодоступность [1]. Выбор лекарственного средства, его формы и схемы применения обусловлен этиологией, тяжестью заболевания, чувствительностью возбудителя к препарату и т.д. В зависимости от этих факторов могут быть назначены антибиотики, противовирусные, антимикотические и антисептические глазные капли [2—4]. На сегодняшний день на фармацевтическом рынке представлено множество противомикробных препаратов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки [5].

Внедрение в офтальмологическую практику антисептиков позволило существенно повысить эффективность лечения инфекционно-воспалительных заболеваний глаз, поскольку эта группа препаратов обладает широким спектром активности и высоким противомикробным потенциалом [6]. Антисептики также эффективны в отношении вирусов, грибов, простейших, их применяют как в амбулаторной практике, так и в условиях хирургического стационара [2, 3, 7, 8] — для профилактики послеоперационных осложнений [9], лечения конъюнктивитов [3], блефаритов [10], дакриоциститов [7], кератитов, язв роговицы [8, 11], эпителиопатий роговицы при ношении контактных линз [12], кератоувеитов [13].

В настоящее время в терапии инфекционно-воспалительных заболеваний глаз предпочтение отдается официнальным однокомпонентным антисептическим глазным каплям «Витабакт», «Бактавит», «Пикторид-солофарм» (действующее вещество — производное бигуанидов пиклоксидина гидрохлорид 0,05%) и «Окомистин» (действующее вещество — бензилдиметил-миристоиламино-пропиламмоний 0,01%, принадлежащий к группе поверхностно-активных веществ и относящийся к четвертичным аммониевым соединениям). Антисептические глазные капли, обеспечивая максимально возможный терапевтический эффект за счет высокой антимикробной активности (что было подтверждено результатами наших исследований по изучению сравнительной чувствительности глазных капель «Витабакт» и «Окомистин» в отношении грамположительных и грамотрицательных возбудителей [14]), должны также обладать минимальным повреждающим действием на клетки глазной поверхности [15].

Препараты данной группы, как правило, являются нетоксичными для тканей кожных покровов и слизистых оболочек, так как они более устойчивы к повреждающему действию антисептиков, чем ткани внутренних органов, что дает возможность использовать их в более высоких концентрациях [16]. Однако данные экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о том, что длительное применение препаратов местного использования может вызывать нежелательные изменения глазной поверхности, связанные с дискомфортом, воспалением, нестабильностью слезной пленки, потерей бокаловидных клеток, плоскоклеточной метаплазией конъюнктивы, апоптозом конъюнктивального эпителия и субконъюнктивальным фиброзом. В связи с этим следует обратить внимание на целесообразность рационального выбора лекарственных средств, которые могут вызвать нежелательные реакции со стороны макроорганизма. Для этого предлагается использовать различные модели, в том числе тест-системы на основе клеточных культур, позволяющие выбрать оптимальный способ введения, подобрать дозу препарата, что необходимо для повышения соотношения «польза/риск» [17].

Учитывая высокую потребность в эффективных и безопасных антисептических глазных каплях для профилактики и лечения инфекционно-воспалительных заболеваний и опираясь на опыт предыдущих работ по изучению цитотоксичности различных групп глазных лекарственных форм на клеточных культурах [18, 19], мы провели исследование по оценке цитотоксического действия антисептических глазных капель с использованием культивируемых клеток.

Цель работы — оценить в условиях in vitro воздействие антисептических глазных капель на клетки эпителия роговицы и конъюнктивы.

Материал и методы

Исследуемые препараты. Объектом исследования являлись три антисептика в форме глазных капель: «Бактавит», «Витабакт» (пиклоксидина гидрохлорид) и «Окомистин» (бензилдиметил-миристоиламино-пропиламмоний).

Используемые клеточные культуры. В качестве тест-систем были использованы иммортализованные линии клеток эпителия роговицы человека (HCE) и конъюнктивы человека (Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4).

Стандартные условия культивирования. Клетки культивировали при 37 °C в CO2-инкубаторе в атмосфере 5% CO2 в соответствующих питательных средах, содержащих 10% FBS (HyClone, США). Для клеток линии HCE использовали среду Keratinocyte-SFM (Gibco, США), для клеток линии Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4 — среду Игла МЕМ («Биолот», Россия).

Дизайн и методы исследования. Влияние антисептических глазных капель на жизнеспособность эпителиальных клеток роговицы, конъюнктивы изучали в условиях in vitro в процессе культивирования клеток в соответствующих питательных средах, содержащих исследуемые препараты. Контролем служили клетки, культивируемые в стандартных условиях без добавления препаратов. Выбор концентрации антисептиков для эксперимента базировался на данных клинического использования исследуемых препаратов и собственных исследований цитотоксичности глазных капель на клеточных культурах [18, 19]. Жизнеспособность клеток оценивали по их метаболической активности и морфологии с использованием МТТ-теста и методов фазово-контрастной микроскопии.

Для оценки методом МТТ влияния антисептиков на жизнеспособность эпителиальных клеток роговицы и конъюнктивы человека клетки высевали в 96-луночные планшеты в 200 мкл соответствующей питательной среды, содержащей исследуемые препараты в концентрации 2% от объема среды, и культивировали в обычном режиме в течение 2 сут. По истечении срока культивирования проводили анализ МТТ. Оптическую плотность растворов измеряли с помощью анализатора Fluorofot «Charity» (Россия) при длине волны 570 нм и референсной длине волны 630 нм. Математическую обработку полученных данных проводили методами вариационной статистики с использованием программы Microsoft Exel 2007. Различия считали значимыми при p<0,05.

Морфологическое состояние клеток в процессе их культивирования с исследуемыми препаратами оценивали при помощи инвертированного микроскопа Nikon Eclipse TS100 (Япония), оснащенного фотокамерой.

Результаты и обсуждение

В процессе культивирования клеток линий Chang Conjunctiva, Clone 1-5с-4 и HCE в соответствующих питательных средах, содержащих 2% глазных антисептических капель, проводилась оценка их морфологического состояния. Данные этого прижизненного наблюдения, полученные на 3-и сутки культивирования, приведены на рис. 1. На представленных микрофотографиях клетки эпителия роговицы и конъюнктивы в контрольном варианте (без добавления антисептиков) хорошо распластаны, имеют типичную эпителиоподобную морфологию и на 3-и сутки культивирования сформировали конфлюэнтный монослой. В присутствии всех исследуемых антисептиков в концентрации 2% от объема питательной среды клетки обоих типов адгезировали и распластались, однако плотного монослоя не сформировали. Кроме того, были выявлены различия в морфологическом состоянии клеток и степени формирования монослоя в зависимости от типа клеток и тестируемого антисептика. Так, в присутствии препаратов «Бактавит» и «Витабакт» клетки обоих типов сформировали субконфлюэнтный монослой, однако морфологическое состояние клеток в присутствии этих препаратов отличается от контроля. Большая часть клеток распластаны, вместе с тем встречаются округлые и истонченные клетки. Структура клеток зернистая, в межклеточном пространстве также выявлены зернистые артефакты, которые могут являться продуктами нарушенного клеточного обмена. Наиболее выраженными эти морфологические изменения оказались у клеток эпителия роговицы. В присутствии препарата «Окомистин» морфологическое состояние адгезировавших клеток было наиболее близко к контролю, но при этом выявлялось много округлившихся клеток. Кроме того, на 3-и сутки культивирования монослой у Chang Conjunctiva, Clone 1-5с-4 и HCE оказался сформированным лишь на 50%. Установлено, что препарат «Окомистин», введенный в состав питательной среды в момент посева клеток, оказал существенное ингибирующее влияние на адгезию и пролиферацию эпителиальных клеток роговицы и конъюнктивы.

Рис. 1. Морфология эпителиальных клеток иммортализованных линий конъюнктивы (Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4) и роговицы (HCE) человека на 3-и сутки культивирования в питательной среде, содержащей 2% исследуемых антисептиков, добавленных в среду в момент посева клеток.

Фазово-контрастная микроскопия. Ув. 20.

С помощью колориметрического метода с использованием МТТ-теста были получены количественные данные по процентному соотношению жизнеспособных клеток в эксперименте и контроле. Результаты МТТ-теста представлены в виде гистограмм, где жизнеспособность клеток, культивируемых в питательных средах с добавлением антисептических капель, выражена в процентах по отношению к контролю (рис. 2).

Рис. 2. Гистограмма оценки жизнеспособности эпителиальных клеток иммортализованных линий конъюнктивы (Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4) и роговицы (HCE) человека на 3-и сутки культивирования в питательной среде, содержащей 2% исследуемых антисептиков, добавленных в среду в момент посева клеток. МТТ-тест.

МТТ-тест позволяет оценить суммарную активность дыхательных ферментов митохондрий. Он основан на способности митохондриальных дегидрогеназ конвертировать водорастворимый 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил-2Н-тетразолиум бромид (МТТ) в кристаллы пурпурного формазана, который с помощью органических растворителей переводят в раствор. Интенсивность окраски раствора линейно коррелирует с количеством жизнеспособных клеток. Последующая спектрофотометрия позволяет точно сопоставить значение оптической плотности экспериментальной пробы по отношению к контролю с изменением количества жизнеспособных клеток, а в цитотоксических исследованиях оценить гибель клеток, индуцированную тем или иным химическим агентом.

По данным МТТ-теста, количество жизнеспособных клеток эпителия роговицы и конъюнктивы в присутствии всех исследуемых антисептиков было ниже, чем в контроле. Наименьшее количество жизнеспособных клеток детектировано при культивировании в среде, содержащей препарат «Окомистин», при этом последний оказал одинаковое цитотоксическое действие как на HCE, так и на Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4. В то же время клетки эпителия роговицы оказались более чувствительными к воздействию препаратов «Бактавит» и «Витабакт», чем клетки конъюнктивы. Наименьшее токсическое действие в отношении культивируемых клеток, по данным МТТ-теста, проявил препарат «Витабакт». Результаты МТТ-теста сопоставимы с результатами прижизненного наблюдения за морфологическим состоянием клеток в процессе их культивирования.

Под воздействием различных веществ, входящих в состав глазных капель, клетки глазной поверхности могут менять морфологию, скорость клеточного роста, время гибели, степень дезинтеграции, поэтому тестирование их влияния на выживаемость клеток является целесообразным и оправданным [20]. В настоящем исследовании представлены сравнительные результаты оценки цитотоксичности антисептических глазных капель, содержащих в качестве активного вещества пиклоксидин гидрохлорид («Витабакт» и «Бактавит») и бензилдиметил-миристоиламино-пропиламмоний («Окомистин»).

Антисептические капли «Окомистин» принадлежат к группе препаратов, содержащих в своем составе поверхностно-активные вещества. Некоторые из них (октенисепт, полигексаметилен бигуанид, хлоргексидин биглюконат), как показали исследования, могут оказывать цитотоксическое действие на эпителиальные клетки глазной поверхности, подавляя их пролиферацию, приводя к дефектам или повреждению эпителия роговицы, особенно в высоких концентрациях, стимулируя апоптоз и вызывая аутофагическую/некротическую гибель клеток [21, 22]. Имеются данные, что препарат «Окомистин» способен оказывать цитотоксическое действие на клеточные культуры, снижая синтез ДНК в ядрах эпителиальных клеток роговицы крыс и индекс пролиферации клеток, при этом повышая уровень фрагментации ДНК в ядрах эпителиальных клеток, по сравнению с контролем, что свидетельствует о проапоптотическом действии антисептика, содержащего мирамистин [16]. В основе антимикробной активности действующего вещества (бензилдиметил-миристоиламино-пропиламмоний хлорид моногидрат) лежит прямое взаимодействие молекулы препарата с белково-липидными комплексами мембран микроорганизмов, при этом часть молекулы антисептика погружается в липофильный слой мембраны, разрыхляет ее и повышает проницаемость для крупномолекулярных веществ, что приводит к угнетению жизнеспособности и разрушению микробной клетки. [6]. По данным других авторов, обладая высокой избирательностью действия в отношении микроорганизмов, антисептик не оказывает влияния на эпителиальные клетки глазной поверхности [2, 23] и даже может стимулировать реэпителизацию роговицы [24]. Такая избирательность, видимо, связана с различием в структуре клеточных мембран эукариотических и микробных клеток.

Пиклоксидина гидрохлорид относится к катионным антисептикам из ряда бигуанидов. Молекула антисептика несет положительный заряд, который способствует электростатическому связыванию с отрицательно заряженными группами на клеточных стенках микроорганизмов с последующим нарушением барьеров проницаемости бактериальных клеток [25]; это было подтверждено экспериментальным исследованием, в котором пиклоксидин электростатически связывается с отрицательно заряженной поверхностью бактериальных клеток грамположительных коагулазонегативных стафилококков, вызывая нейтрализацию поверхностного заряда бактерий, их агрегацию, оказывая деструктивное действие на клеточную стенку микроорганизмов [15].

Информация о влиянии пиклоксидина гидрохлорида на культивируемые эукариотические клетки в доступной литературе практически отсутствует. В единичных публикациях представлены данные о токсичности антисептика «Витабакт» in vitro в отношении клеточной культуры Vero. С помощью МТТ-теста было установлено, что подавление жизнеспособности клеток наблюдалось в присутствии препарата «Витабакт» в питательной среде в разведении от 1:2 до 1:64, а при более высоких разведениях препарата (от 1:128 и выше) его цитотоксического действия в отношении клеток не зарегистрировано [26]. Заслуживает внимания работа, в которой представлены данные, полученные при изучении морфологической структуры ткани глаза крыс после проведения форсированных инстилляций раствора пиклоксидина на роговицу животных [27]. Через 1 ч после закапывания отмечалось снижение плотности клеток заднего эпителия роговицы и появлялась фиброваскулярная ткань в передней камере глаза, при этом видимых изменений в переднем и заднем эпителии роговицы и строме выявлено не было.

Таким образом, результаты наших исследований, а также данные отечественной и зарубежной литературы свидетельствуют, что антисептические глазные капли, принадлежащие к различным группам химических веществ, могут индуцировать цитотоксическое действие на клетки эпителия роговицы (HCE) и конъюнктивы человека (Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4) в разной степени, приводя к морфологическим и функциональным изменениям клеток.

Заключение

Антисептические глазные капли «Бактавит», «Витабакт» и «Окомистин» оказывают различное воздействие на клетки эпителия роговицы и конъюнктивы в условиях in vitro. Наименее токсичным из исследованных антисептиков в отношении культивируемых клеток, по данным МТТ-теста, оказался «Витабакт»: при культивировании в среде, содержащей этот антисептик, детектировано наибольшее число жизнеспособных клеток. При этом клетки эпителия роговицы человека НСЕ оказались более чувствительными к воздействию данного препарата, чем клетки конъюнктивы человека Chang Conjunctiva, Clone 1-5c-4. Напротив, различий в чувствительности этих типов клеток к воздействию препарата «Окомистин» выявлено не было, а при их культивировании в среде, содержащей данный антисептик, детектировано наименьшее количество жизнеспособных клеток. Проведенное исследование показало принципиальную возможность использования культивируемых клеток для сравнительной оценки цитотоксического действия антисептических офтальмологических препаратов in vitro в целях повышения соотношения «польза/риск» при профилактике и терапии инфекционно-воспалительных заболеваний глаз, позволяя рационально использовать глазные капли, обладающие высоким антибактериальным потенциалом и низкой цитотоксичностью. Данное направление становится все более актуальным и требует проведения дальнейших исследований.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Э.А., И.О.

Сбор и обработка материала: Д.П., Ю.Г., К.Ж.

Статистическая обработка: Д.П.

Написание текста: Э.А., И.О.

Редактирование: Э.А., И.О., М.Б.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail



Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.