какое назначение консервантов в глазных каплях
Для чего нужны слезозаменители?
Двадцать первый век невозможно представить без современных технологий. У каждого человека в ежедневном пользовании имеется как минимум несколько устройств: мобильный телефон, планшет, ноутбук, телевизор и др. Именно ежедневный контакт с гаджетами может вызвать развитие одного из самых распространенных заболеваний глаз синдрома «сухого глаза» (ССГ).
Другими причинами возникновения синдрома «сухого глаза» можно назвать сухой воздух (отопление зимой, кондиционер летом), возраст старше 50 лет, длительное использование контактных линз, применение капель с консервантами, хронические общие заболевания (диабет, ревматоидный артрит), заболевания глаз (блефарит, аллергический конъюнктивит, глаукома) и прием гормональных препаратов у женщин. Ситуацию ухудшает проблемная экологическая обстановка с вредными выбросами от заводов и фабрик, табачным дымом и глобальным потеплением.
Частыми признаками ССГ являются сухость глаз, ощущение песка или инородного тела, жжение, слезотечение, дискомфорт и зуд. Чтобы помочь нашим глазам оставаться здоровыми и защитить их от синдрома «сухого глаза», нужно использовать слезозаменители.
Что такое слезозаменители?
Слезозаменители, или искусственные слезы – это увлажняющие глазные капли, которые восполняют дефицит собственной слезы, вызванный либо избыточным испарением или недостаточной ее выработкой.
Они используются в качестве терапии синдрома «сухого глаза», облегчают сухость и предотвращают дискомфорт при моргании, устраняют ощущение песка в глазах. Некоторые слезозаменитиели могут применяться для более комфортного использования контактных линз или для восстановления глаз после операции (ЛАСИК, ФРК, экстракция катаракты).
Глазные капли: состав имеет значение
Современные офтальмологические препараты позволяют предотвратить или замедлить развитие многих серьезных заболеваний глаз. Однако при выборе конкретного средства необходимо обращать внимание не только на его действующее вещество, но и на вспомогательные компоненты, а также на упаковку.
Согласно фармакопейным требованиям фармпроизводители обязаны включать в состав препаратов консерванты-антисептики, если лекарство не оказывает бактерицидного действия и фасуется во флаконы для многоразового применения. Это позволяет снизить риск микробного загрязнения препарата в процессе его применения. В то же время сами по себе консерванты не являются инертными веществами — они также воздействуют на орган зрения, и зачастую снижают эффективность лечения, а иногда и создают новые проблемы.
Какие консерванты используются в производстве глазных капель?
Примеры консервантов, используемых в производстве глазных капель: бензалкония хлорид, натрия бензоат, борная кислота.
Чаще всего в составе офтальмологических препаратов встречается бензалкония хлорид. Токсические свойства этого соединения хорошо изучены. Оно может нарушать целостность слезной пленки, при длительном воздействии — вызывать воспалительные реакции, провоцировать гибель клеток эпителия роговицы и т.д.
Есть ли глазные капли без консервантов?
Для решения проблемы ряд производителей разработали флаконы, конструкция которых исключает проникновение микроорганизмов внутрь, что позволяет обойтись без применения консервантов. Однако и усовершенствованные многоразовые флаконы небезупречны: их материал способен поглощать действующие вещества, а красители, входящие в состав стенок, могут поступать в лекарственный раствор.
Тюбик-капельница
Наиболее прогрессивным подходом на сегодняшний день является использование нового вида упаковки, лишенной всех вышеперечисленных недостатков — это одноразовые тюбик-капельницы, содержащие дозу препарата для однократной инстилляции в оба глаза. За рубежом данная форма получила название «unidose».
На сегодняшний день в США и странах Евросоюза большая часть современных офтальмологических инстилляционных препаратов выпускается именно в форме одноразовых тюбик-капельниц.
В России до последнего времени подобные средства были исключительно зарубежными, и ослабление курса рубля снизило их доступность. К счастью, появилось решение этой проблемы. В конце 2015 года на современном заводе Solopharm в Петербурге запущено производство российских офтальмологических препаратов без консервантов в юнидозах. Лекарства под отечественным брендом Solopharm существенно дешевле зарубежных аналогов, а качество продукции соответствует европейским стандартам. Solopharm — это современный завод, один из немногих в стране выпускающий продукцию по международному стандарту GMP (Good Manufacturing Practice).
Глазные капли на любые случаи
Проверьте вашу аптечку и замените устаревшие глазные капли на аналогичные препараты без консервантов в юнидозах!
Вам или Вашим близким поставили диагноз катаракта? Используете препарат с действующим веществом Таурин? Есть аналог без консервантов и по более доступной цене — «Таурин — Солофарм».
Устают глаза от длительной работы за компьютером? Капаете препарат слезозаменитель? Есть аналог без консервантов, максимально приближенный по свойствам к натуральной слезе и, конечно, по более доступной цене — Гилан.
Берегите свои глаза. Выбирайте препараты без консервантов.
Глазные капли без консервантов
С развитием технологий и научных открытий новые препараты для глаз позволяют лечить и предупреждать развитие и течение многих офтальмологических заболеваний. Но, при выборе глазных капель, важно обращать внимание не только на основной действующий компонент, но и на вспомогательные вещества, а иногда и на упаковку.
Если флакон не предполагает специальной конструкции, препятствующей попаданию патогенных микроорганизмов и воздуха, то производители лекарственных средств по санитарным требованиям обязаны включать в состав капель консерванты, такие как борная кислота, тетраборат натрия. хлорид полидрония, цетримид, бензалкония хлорид и другие.
Токсический эффект консервантов зависит от вида консерванта и его концентрации. Некоторые производители выпускают растворы в специальных флаконах, конструкция которых препятствует попаданию внутрь патогенных микроорганизмов и воздуха. Благодаря такому решению, можно не прибегать к добавлению консервантов в состав капель. Другие производители выпускают свои растворы в одноразовой упаковке, они рассчитаны на однократное закапывание содержимого в оба глаза и не предполагают многоразового использования в течение дня. Их называют «юнидозы» (unidose) или тюбик-капельницы.
Показания к применению
Капли глазные без консервантов рекомендуется применять:
Есть мнение, что некоторые виды консервантов могут накапливаться в организме, способствуя повреждению клеток и тканей. С учётом того, что строение человеческого глаза достаточно хрупкое, стоит обратить внимание на то, что длительный контакт глазной поверхности с консервирующими веществами может негативно отразиться на здоровье глаз и осложнить течение некоторых глазных болезней, таких, как глаукома, катаракта.
Почему нужно выбирать увлажняющие капли без консервантов
Одним из последствий длительного применения глазных капель с консервантами является развитие синдрома «сухого глаза». Консерванты, входящие в состав многих глазных капель, способствуют:
Глазные КАПЛИ от усталости и покраснения глаз
Постоянные зрительные нагрузки причиняют дискомфорт, способствуют развитию близорукости и прочих заболеваний органов зрения. Чтобы избежать этого, используются глазные капли от напряжения и усталости глаз, которые выписывает офтальмолог.
Симптомы усталости и напряжения глаз
Длительная работа за компьютером, чтение при плохом освещении или в движущемся транспорте вызывают симптомы усталости:
Большим зрительным нагрузкам подвержены люди определенных профессий: ювелиры, художники, швеи, водители, программисты и др. Поэтому им в первую очередь стоит обратить внимание на первые симптомы.
Назначение и противопоказания
Капли для глаз от усталости нельзя назначать себе самостоятельно, поскольку усталость от зрительной работы может вызываться:
Кроме того, у многих препаратов есть противопоказания, поэтому их нельзя выбирать самостоятельно. Если в процессе обследования не будет выявлено серьезных нарушений, то врач назначит препараты от усталости и покраснения.
Самому капли можно купить лишь в тех случаях, когда дискомфорт возникает изредка, и связан именно с длительной работой за компьютером или сосредоточением на мелких деталях. При этом серьезных патологий у человека не было выявлено патологий органов зрения.
Капли для глаз противопоказаны при беременности, грудном вскармливании, индивидуальной непереносимости. Кроме этого, у каждого препарата имеется свой список противопоказаний, о которых вы можете узнать из описаний медикаментов.
Сравнительная таблица
В таблице представлен рейтинг капель от усталости глаз для взрослых и детей, который основан на мнении наших врачей и отзывах на стронних площадках.
Консерванты в офтальмологических препаратах: от бензалкония хлорида к поликватернию
*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.
Резюме В статье освещены свойства бензалкония хлорида, его бактерицидная активность, цитотоксическое действие на поверхностные и глубокие ткани глаза, а также системные побочные эффекты. Токсическое влияние консервантов на ткани роговицы и конъюнктивы потенцируется одновременным назначением нескольких лекарственных препаратов, инстиллируемых более 1–2 раз в день на протяжении десятилетий. Это характерно для пациентов с глаукомой, у которых длительное применение гипотензивных препаратов с хлоридом бензалкония вызывает клеточный апоптоз и воспалительные изменения тканей, что приводит к возникновению синдрома «сухого глаза» и снижению гипотензивной эффективности антиглаукомных операций.
Резюме
В статье освещены свойства бензалкония хлорида, его бактерицидная активность, цитотоксическое действие на поверхностные и глубокие ткани глаза, а также системные побочные эффекты. Токсическое влияние консервантов на ткани роговицы и конъюнктивы потенцируется одновременным назначением нескольких лекарственных препаратов, инстиллируемых более 1–2 раз в день на протяжении десятилетий. Это характерно для пациентов с глаукомой, у которых длительное применение гипотензивных препаратов с хлоридом бензалкония вызывает клеточный апоптоз и воспалительные изменения тканей, что приводит к возникновению синдрома «сухого глаза» и снижению гипотензивной эффективности антиглаукомных операций.
Поликвад, как и бензалкония хлорид, относится к группе детергентных консервантов, но его полимерная гидрофобная макромолекула позволяет избежать характерных цитотоксических свойств. Экспериментальные и клинические исследования офтальмологических препаратов, содержащих поликвад в качестве консерванта, демонстрируют высокий профиль его безопасности. Обладая широким спектром антибактериальной активности, поликвад не оказывает заметного влияния на цитокинетическую и митотическую активность эпителиальных клеток, характерную для бензалкония хлорида.
Местные антиглаукомные препараты с поликвадом обладают таким же гипотензивным эффектом, как и аналогичные препараты с хлоридом бензалкония. Благодаря их хорошей переносимости и безопасности сохраняются ткани глаза, предотвращается развитие заболеваний глазной поверхности и повышается приверженность пациентов предписанной терапии.
Ключевые слова: бензалкония хлорид, цитотоксичность, синдром «сухого глаза», глаукома, поликватерний-1, консервант.
Abstract
Ophthalmic preservatives: from benzalkonium chloride to polyquaternium. Literature review
Petrov S.Yu., Safonova D.M.
Медикаментозная терапия различных офтальмопатий появилась задолго до нашей эры, в Древнем мире: она упоминается в египетском папирусе Эберса, аюрведических текстах Древней Индии [1], вавилонском Кодексе Хаммурапи (1750-е гг. до н. э.), предписывавшем щедро наградить целителя, вернувшего страждущему зрение, или отрубить ему руки при неудаче [2].
Долгие столетия офтальмологи использовали препараты природного происхождения. Переломный этап начался в XVIII–XIX вв. после внедрения экспериментальных методов, выделения алкалоидов растений и получения синтетических препаратов (выделение алкалоида атропина Майном, 1831 г.).
Несмотря на то, что стерилизация инструментов практиковалась еще в Древнем Риме, в Средние века навыки антисептики были полностью утрачены и заново открыты лишь к концу XIX в. С большим недоверием хирурги относились к необходимости стерилизации рук и перевязочных материалов вплоть до начала XX в. Промышленные методы производства стерильных расходных материалов и лекарственных препаратов появились еще позже: первая асептическая повязка и первая стерилизационная система, работающая по принципу сухого жара (компания Johnson & Johnson), стерилизация оксидом этилена (1940) и гамма-радиацией (шовный материал Ethicon, 1964).
Необходимость в стерилизации глазных капель, а также инфузионных растворов и препаратов для новорожденных и детей до 1 года была официально прописана в фармакопеях большинства стран только в течение 20 лет после окончания Второй мировой войны. Так, в Скандинавской фармакопее (Pharmacopoea Nordica) от 1965 г. было предписано готовить глазные капли в асептических условиях, стерильными, если запланировано их хранение, с добавлением подходящего консерванта, если препарат не оказывает бактерицидного действия [3].
Данные меры были направлены на профилактику бактериальной контаминации. В качестве ее источников были указаны руки пациента, а также пипетки, касающиеся краев век, ресниц, конъюнктивы или слезы [4]. Также учитывали риск перекрестного заражения при использовании одного флакона членами одной семьи или пациентами больничного отделения. Подобная контаминация, вызвавшая вспышку внутрибольничной инфекции в Бирмингемском госпитале в 1950-х гг., стимулировала замену классических многоразовых стеклянных пипеток индивидуальными съемными наконечниками [5], а также разработку первых одноразовых флаконов в виде монодоз, оснащенных тонким антибактериальным фильтром [6]. Однако их высокая себестоимость сразу ограничила распространение, дав стимул дальнейшему развитию фармации в направлении производства консервантов, добавлявшихся на последних стадиях производства капель [7].
Считается, что до 1970-х гг. было синтезировано большинство основных консервантов в офтальмологии: хлоробутанол [8], нитрат фенил ртути [9], хлорид бензалкония [7], фенол [10], фенилэтиловый спирт [11, 12], тиомерсал, комбинация метил- и пропилпарабена 13, а также хлоргексидин и этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА).
Бензалкония хлорид
Бензалкония хлорид (БХ) является одним из типичных представителей так называемых четвертичных аммониевых соединений (ЧАС) – солей с четвертичным атомом азота в качестве характерной химической группы. ЧАС с момента их создания и открытия Jacobs и Неidelberger у них антимикробных свойств в 1915 г. являются наиболее обширной группой биоцидов. В 1935 г. Domark обнаружил антимикробную активность длинноцепочечных солей четвертичного аммония при их практическом применении в медицине: терапевтическая антисептика местных гнойно-воспалительных процессов, профилактическая антисептика неповрежденной кожи перед операциями, антисептика слизистых оболочек, консервирование глазных капель, инъекционных растворов [16].
Благодаря детергентным свойствам ЧАС (от лат. detergeo – «стираю») как поверхностно-активных жирорастворяющих веществ они также получили широкое распространение в производстве зубных паст, косметических средств, применялись для дезинфекции и очистки поверхностей, а также дезодорирования.
Раствор бензалкония хлорида является смесью хлоридов алкилбензилдиметиламмония с общей формулой C6H5CH2N(CH3)2RCl. Офтальмологический консервант чаще представлен смесью БХ-C12 (benzododecinium chloride), БХ-C14 (myristalkonium chloride) и БХ-C16 (cetalkonium chloride) [17, 18].
В офтальмологии БХ был впервые применен в качестве консерванта в 1940-х гг. в растворе для жестких контактных линз, получив вскоре широкую популярность при производстве большинства глазных препаратов [19].
В настоящее время БХ является основным консервантом в офтальмологии. Его концентрация в антиглаукомных препаратах варьирует преимущественно в пределах 0,004–0,025%.
Действие БХ на бактериальные клетки происходит в несколько этапов: адсорбция и проникновение через клеточную стенку, взаимодействие с фосфолипидами цитоплазматической мембраны и ее дезорганизация, распад белков и нуклеиновых кислот, лизис клеточной стенки, вызванный аутолитическими ферментами. Бактерицидная активность наблюдается даже при применении БХ в низких концентрациях и распространяется преимущественно на грамположительные бактерии (Staphylococcus). Активность в отношении грамотрицательных бактерий (P. aeruginosa) возрастает при совместном применении с 0,1% ЭДТА. ЧАС также обладают высокой фунгицидной активностью в отношении C. albicans и Aspergillus fumigatus.
Charnock сравнил антимикробные свойства 5 консервантов: БХ/ЭДТА, хлорбутанола, парабенов, комплекса с хлоридом серебра и пурита (стабилизированный оксихлорокомплекс). БХ оказался единственным консервантом, подавлявшим активность всех тестируемых штаммов и ингибировавшим рост золотистого стафилококка (S. Aureus) [20].
Согласно исследованиям, бактериальная контаминация раствора искусственной слезы без консерванта во многоразовом флаконе при активном применении развивается уже спустя 10 ч [21]. Добавление БХ позволяет достичь уровня контаминации только в 34% [22]. Впрочем, было показано, что ряд штаммов P. aeruginosa не чувствителен к БХ даже в его достаточно высоких концентрациях [23].
Еще одним важным свойством БХ, помимо профилактики микробной контаминации содержимого флаконов, является способность разрушать межклеточные соединения эпителия роговицы, улучшая проникновение препаратов в переднюю камеру. Была показана зависимость повышения концентрации препаратов в передней камере при добавлении БХ к ряду инстилляционных форм антибиотиков [24], ацикловиру [25] и циклоспорину А [26]. При применении БХ с тафлупростом концентрация последнего в передней камере не изменялась [27].
БХ также способен проникать внутрь глаза и задерживаться в тканях на некоторое время. Так, при инстилляции 1 капли 0,01% БХ кроликам следы консерванта обнаруживали в тканях глаза спустя 168 ч. В 1986 г. был определен период полувыведения БХ из тканей роговицы и конъюнктивы в 20 и 11 ч соответственно [28].
Очевидно, что длительные и многократные инстилляции приводят к существенной аккумуляции препарата в тканях глаза. С другой стороны, повышая проницаемость роговицы для лекарственных препаратов, БХ оказывает токсическое воздействие на ткани передней поверхности глаза [29], разрушая эпителий, что было доказано серией экспериментальных и клинических работ.
Тканевое действие бензалкония хлорида
Родоначальник антисептики англичанин Д. Листер в 1871 г. говорил, что антисептическое средство, увы, само по себе является злом постольку, поскольку оно оказывает непосредственное вредное влияние на ткани. Многие десятилетия медики совместно с фармакологами занимались поиском дезинфицирующих веществ, которые одновременно обладали бы хорошим бактерицидным эффектом и не оказывали выраженного повреждающего влияния на ткани организма.
Наиболее распространенными методами оценки влияния веществ на живые клетки и ткани являются экспериментальные исследования in vitro и in vivo. Ведущим мировым исследователем в этой области признан профессор К. Бодуан (C. Baudouin), глава департамента офтальмологии Версальского университета (Франция), руководитель группы, изучающей иммунологию тканей глаза под воздействием антиглаукомных препаратов. Коллективом выполнено большинство работ по анализу воздействия БХ на ткани глаза с применением передовых методик.
Цитологические исследования in vitro
Исследование действия препарата на культуру конъюнктивальных клеток является альтернативой исследованиям в эксперименте на животных. В условиях изолированной культуры невозможно воспроизвести весь комплекс тканей конъюнктивы с муцин-секретирующими бокаловидными клетками и интраэпителиальными лимфоцитами, однако современные эпителиальные клеточные линии Chang и IOBA-NHC полностью аналогичны таковым in vivo и позволяют проводить адекватные токсикологические исследования [30].
Для оценки влияния БХ группа Бодуана разработала инновационный флуориметрический микротитрующий анализ состояния живых клеток с оценкой их жизнеспособности, степени конденсации хроматина, продукции активных форм кислорода и трансмембранного митохондриального потенциала. В течение ряда лет были исследованы большинство местных гипотензивных препаратов и их консерванты. Так или иначе все консерванты, в отличие от действующих веществ, даже в минимальных концентрациях демонстрировали цитотоксический эффект с признаками клеточного апоптоза и продукцией свободных радикалов [31–40].
Согласно проведенным исследованиям, БХ вызывает значительное, зависимое от концентрации снижение жизнеспособности клеток. Применение препаратов с консервантом индуцировало конденсацию ядерного хроматина, изменение активности митохондрий и уменьшение глутатиона, способствуя развитию апоптоза.
Для оценки степени воспалительного ответа тканей при длительном применении препаратов авторы разработали провоспалительную модель стимуляции молекулы межклеточной адгезии (ICAM-1) посредством γ-интерферона. Было установлено, что, в отличие от классических проапоптотических клеточных эффектов, препараты с БХ не вызывают прямую экспрессию ICAM-1, делая это в значительно более выраженной степени опосредованно через упомянутый γ-интерферон. Это позволило отнести БХ к группе ко-стимулирующих факторов воспалительных цитокинов, повышающих активацию воспалительного каскада [41].
Немаловажно, что проапоптотический эффект БХ был выявлен при применении достаточно низких концентраций. Порог цитотоксичности был зафиксирован на уровне 0,005%. Однако коммерчески доступные формы аналогов простагландинов с БХ обладали значительно меньшей токсичностью в сравнении с чистым раствором консерванта в той же концентрации [37, 38, 40].
Ограничение оценки состояния одного слоя клеточной культуры при стандартных цитологических исследованиях привело к разработке таких специализированных 3–мерных эпителиальных систем, как реконструированная 3D модель роговичного эпителия (HCEs, SkinEthic® Laboratories). На данной модели было изучено влияние различных концентраций БХ от 0,001% до 0,5% при воздействии на эпителий в течение 6–24 ч. Замороженные срезы анализировались с помощью флюоресцентной конфокальной микроскопии, результаты демонстрировали выраженный дозозависимый цитотоксический эффект консерванта. Повышение концентрации БХ коррелировало с числом апоптозных клеток как в поверхностных, так и в глубоких слоях (рис. 2) [42].
Описанные выше маркеры клеточного апоптоза также были зафиксированы и при длительном применении препаратов с БХ [40].
Цитологические исследования in vivo
Несмотря на доступность исследований in vitro, они имеют ряд недостатков, зачастую не отражая объективного воздействия препаратов. In vivo ткани поверхности глаза обладают целым комплексом высоких регенерационных и защитных свойств, включающих гликокаликс и муциновый слой; постоянную регенерацию эпителиальных клеток, слоистую структуру эпителия конъюнктивы, усиливающую защиту от токсичных консервантов. Таким образом, именно экспериментальные исследования in vivo могут дать максимально объективные результаты.
Первое исследование влияния БХ на роговицу кролика было проведено в 1992 г. с помощью конфокальной и сканирующей электронной микроскопии. Раствор БХ в концентрации 0,02%, 0,01% и 0,005% трижды инстиллировали в глаза животных с интервалом в 5 мин. В двух первых группах сразу по окончании 15 мин при исследовании роговицы с помощью конфокальной микроскопии не было обнаружено ни одной неизмененной клетки роговичного эпителия. Воздействие 0,005% БХ приводило к эпителиальному отеку и десквамации [43].
Исследовательская группа профессора Бодуана провела подобную работу с применением Гейдельбергского ретинального томографа, оснащенного роговичной насадкой для биомикроскопии in vivo роговичного эпителия и конъюнктивальной лимфоидной ткани (рис. 3). Обнаружение воспалительных изменений доказало наличие двух патологических механизмов действия БХ: клеточной гибели и воспаления [44].
Гистология, иммуногистохимия и электронная микроскопия применяются большинством научных коллективов при изучении местной токсичности БХ, в целом подтверждая результаты предыдущих исследований [45]. Kahook подсчитал плотность бокаловидных клеток спустя 30 дней применения латанопроста с БХ в сравнении с искусственной слезой без консерванта в эксперименте, получив статистически достоверную разницу: 2,21 и 7,03 [46]. Эти данные коррелируют с аналогичными клиническими исследованиями [40, 47].
В 2007 г. была проведена серия работ по оценке цитотоксического эффекта различных концентраций БХ с помощью конфокальной микроскопии HRT-II с роговичной насадкой на роговицах крыс, еще раз подтвердившая дозозависимость эффекта. Применение высоких концентраций 0,5% и 0,25% вызвало деэпителизацию, выраженные структурные повреждения стромы роговицы и неоваскуляризацию. 0,1% раствор БХ вызывал частичную десквамацию эпителиальных клеток с потерей их структуры. Самая низкая концентрация БХ (0,01%) привела к повреждению поверхностных эпителиальных слоев [48].
Бензалкония хлорид и синдром «сухого глаза»
БХ является известным раздражителем в дерматологии и аллергологии, впрочем, в качестве основного самостоятельного аллергизирующего фактора он почти не упоминается [49]. Как раздражающий компонент или кофактор аллергической реакции он может усиливать клинические проявления блефарита, дисфункции мейбомиевых желез, хронических конъюнктивитов и нестабильности слезной пленки. Цитотоксические и провоспалительные свойства БХ могут спровоцировать развитие или усугубить течение синдрома «сухого глаза».
Слезная пленка является основным защитным слоем глазной поверхности благодаря своим механическим, смазывающим, трофическим и антимикробным свойствам. Бокаловидные клетки, вырабатывающие муцин, участвуют в ее стабилизации. Они очень чувствительны к токсическим и воспалительным воздействиям. В исследовании, проведенном в конце прошлого века, было показано снижение их плотности при кратковременном воздействии раствора БХ и тимолола малеата с БХ [47, 50]. Длительное применение антиглаукомных препаратов с БХ также существенно снижает количество бокаловидных клеток [40]. В эксперименте на кроликах Wilson продемонстрировал деструкцию слезной пленки после инстилляции 0,01% БХ [51]. Последние исследования показали существенное снижение времени разрыва слезной пленки у кроликов после инстилляций тимолола с БХ в сравнении с группой, получавшей тимолол без консерванта [52]. Электронная микроскопия поверхности роговицы показала, что воздействие 0,01% раствором БХ в течение 1 ч привело к полному разрушению муцина [53].
Помимо этого, БХ является по своей природе поверхностно-активным детергентом, разрушающим липидный слой слезной пленки и ускоряющим высыхание ее водной части. В результате разрушения муцинового и липидного слоев происходят дестабилизация и испарение слезной пленки (признаки синдрома «сухого глаза») [54]. Сокращение времени разрыва слезной пленки было выявлено у здоровых добровольцев после кратковременной инстилляции раствора кортикостероида с БХ [55], а применение искусственной слезы с БХ вызывало повышение проницаемости роговичного эпителия у пациентов с синдромом «сухого глаза» в сравнении с применением препарата без консерванта [56].
Помимо потери защитных свойств нарушение структуры слезной пленки способствует выбросу провоспалительных медиаторов, стимулирующих серию трофических изменений тканей поверхности глаза, усугубляя течение синдрома «сухого глаза»» и запуская таким образом порочный патологический круг [54, 57].
Бензалкония хлорид и трабекулярная сеть
Трабекула при глаукоме характеризуется целым рядом метаболических изменений с утратой клеточных структур, способствующих снижению оттока внутриглазной жидкости. Предложено немало теорий апоптоза трабекулярной сети, также рассматривается роль БХ в стимуляции оксидативного стресса и клеточной гибели трабекулярных структур [58]. Samples показал, что даже в низких концентрациях БХ способен существенно ингибировать рост клеток трабекулы [59].
Исследование возможного влияния БХ на апоптоз трабекулы провела группа профессора Бодуана. Оценивали экспрессию маркеров апоптоза и состояние цитоскелета культур трабекулярных клеток под воздействием БХ-содержащих антиглаукомных препаратов и препаратов без консервантов в различных разведениях, условно соответствующих концентрациям в передней камере. В самом незначительном разведении 1/100 тимолол без консерванта не оказал никакого апоптотического воздействия, тимолол и латанопрост с БХ существенно повысили экспрессию маркера раннего апоптоза Apo2.7, в то время как сам БХ повысил экспрессию всех исследуемых маркеров. В разведении 1/10 все препараты, кроме тимолола без БХ, вызвали 2–3-кратное увеличение выраженности апоптотических маркеров, сам БХ спровоцировал апоптоз 95% трабекулярных клеток [60].
В действительности во влагу передней камеры препараты проникают в очень низких концентрациях, однако не следует недооценивать эффект длительного многолетнего применения антиглаукомных препаратов, способного потенцировать цитотоксический эффект. Кроме того, была показана возможность аккумулирования БХ в тканях конъюнктивы на примере нахождения следов консерванта спустя 7 дней после его однократной инстилляции [28].
В настоящее время в литературе отсутствуют убедительные данные о накоплении БХ в трабекулярной сети, однако постоянные инстилляции лекарств, способствующие регулярному поступлению консерванта во влагу передней камеры, проходящей сквозь трабекулу, и стимуляция воспалительного ответа в лимфоидной ткани конъюнктивы способны оказывать негативное воздействие на трофику трабекулярных клеток, что, в свою очередь, будет повышать ретенцию последней с активацией нового патологического замкнутого круга.
Бензалкония хлорид и ткани заднего отдела глазного яблока
Бесспорно, ряд инстилляционных препаратов способен оказывать влияние и на задние отделы глаза. Доказано, что антибиотики проникают в сетчатку, а аналоги простагландинов ассоциируют с возможным развитием кистозного макулярного отека. Вполне очевидно, что такой детергент, как БХ, увеличивающий проницаемость тканей за счет разрушения межклеточных связей, способен поступать и в задние отделы глаза.
Отметив высокий процент макулярного отека после экстракции катаракты в группе пациентов, применявших бета-блокатор с БХ, в сравнении с незначительными явлениями отека в группе без консерванта, Miyake и Ibaraki, проанализировав данные о цитотоксическом и противовоспалительном действии БХ, предложили теорию о его влиянии на повышение транссудации ретинальных сосудов [61].
Системные побочные эффекты бензалкония хлорида
Поскольку после инстилляции одной капли препарата в конъюнктивальной полости задерживается всего 1/10 ее часть, остальной объем через носовые каналы вступает в контакт со слизистой назофарингеального тракта. Это приводит к системной абсорбции препарата, в особенности, если пациент закапывает более 1 капли, что распространено достаточно часто, учитывая тот факт, что более 50% больных глаукомой инстиллируют более 1 препарата в оба глаза. Таким образом, следует признать, что в настоящее время системная абсорбция БХ в бронхиальном тракте может быть сильно недооценена.
В 1980-х гг. серией работ была доказана роль БХ как потенциального бронхоспазмирующего агента при вдыхании его в концентрациях, схожих с таковыми в составе растворов бронхолитических препаратов [62]. По бронхоспазмирующим свойствам БХ уступает гистамину в 8 раз. При включении его в состав ингаляционных бронхолитиков БХ снижает эффективность последних в сравнении с группой с другими консервантами. Учитывая вышесказанное, Beasley писал: «Данные результаты приводят к настоятельному требованию изъять во всем мире БХ из растворов бронхолитических ингаляторов» [62].
В действительности влияние БХ, содержащегося в глазных препаратах, на слизистые дыхательных путей еще подлежит исследованиям. Тем не менее в свете имеющихся данных можно выдвинуть гипотезу о том, что повторные инстилляции БХ, особенно в комбинации с бета-блокатором, могут играть определенную роль в развитии побочных эффектов со стороны дыхательной системы, наблюдаемых у некоторых пациентов с глаукомой.
Современные консерванты в офтальмологии
Цетримония хлорид, как и БХ, также относится к детергентным веществам. Входит в состав искусственной слезы Civigel (Ciba Vision Ophthalmics, GA, USA). Может вызывать ороговение и воспалительные процессы в строме и эпителии конъюнктивы [63]. Его цитотоксические свойства в целом схожи с таковыми у БХ. Антисептические и сурфактантные свойства обеспечили цетримония хлориду широкое применение в косметологии.
Хлорбутанол – детергентный консервант, использовавшийся первоначально с седативными препаратами [64]. Его применение в офтальмологии началось с консервации искусственной слезы, однако вскоре были отмечены явления кератита и раздражения глазной поверхности [65], развивавшиеся значительно позднее, чем при использовании БХ [66]. Воздействие хлорбутанола на роговичный эпителий проявляется снижением митоза и деформацией клеточной структуры [66], однако на структуру жирового компонента слезной пленки консервант влияния не оказывает [67].
Несмотря на широкий спектр антимикробной активности хлорбутанола [68], его действие ограничивается нестабильностью при комнатной температуре. В отличие от БХ хлорбутанол не ведет себя как поверхностно-активное вещество [17]. Механизм его действия заключается в лизисе бактериальных клеток путем нарушения конфигурации их мембран [69].
Динатрия эдетат (ЭДТА) относится к хелатирующим соединениям, образующим комплексы путем присоединения ионов металлов. Входит в состав кондиционеров для волос, косметических моющих средств, дезодорантов. В медицине используются его хелатирующие свойства: ионы металлов и кальция связываются с ЭДТА, а затем удаляются из организма человека, что нашло применение при лечении острого ртутного отравления, отравления свинцом и гиперкальциемии. Эти же свойства консерванта используются в офтальмологии для удаления поверхностных роговичных кальцификатов, нейтрализации гидроксида кальция (известь) при ожогах роговицы [70]. При добавлении ЭДТА в лекарственные препараты в низких концентрациях происходит инактивация следовых количеств тяжелых металлов, что способствует консервации препаратов [18, 68]. В настоящее время ЭДТА входит в состав офтальмологических препаратов Acular® (кеторолак) и Betagan® (левобунолол).
Полигексаметилен бигуанид (PHMB) относится к бигуанидам, которые интегрируются в клеточную стенку бактерий, тем самым нарушая их мембранную структуру, а также изменяют транскрипцию бактериальной ДНК [71]. Клетки тканей глаза, имеющие более сложные защитные структуры, менее восприимчивы к PHMB, что обеспечивает консерванту относительно невысокую цитотоксичность. Препарат является одним из самых распространенных компонентов для очистки бассейнов, дезинфекторов для кожи и мочевых катетеров. Обладает широким антибактериальным спектром, включающим действие против акантамебы [72]. PHMB входит в состав раствора для контактных линз ReNu® (Bausch & Lomb).
Оксихлорокомплекс стабилизированный (Purite®) относится к консервантам окислительного типа. Стал включаться в состав офтальмологических препаратов в середине 1990-х гг. Содержит натрия хлорит, натрия хлорат и хлора диоксид 0,005%. Под воздействием света распадается на воду, кислород, натрий и свободные радикалы хлора [74], которые ингибируют синтез белка микроорганизмов путем окисления глутатиона, что приводит к гибели клетки. Хорошо переносится тканями поверхности глаза [73], обладает удовлетворительной антимикробной активностью [75]. Purite® является компонентом ряда препаратов фирмы Allergan: Alphagan-P®, Refresh Tears®.
Перборат натрия (GenAqua™) является окислительным консервантом, применяющимся в стоматологической гигиене с 1950-х гг. и первым консервантом этой группы в офтальмологии. Изменяет белковый синтез в бактериальных клетках путем окисления клеточных мембран и изменения мембраносвязанных ферментов. В водной среде превращается в воду, кислород и пероксид водорода, обладающий бактерицидным действием [76]. Данные о переносимости и побочных эффектах немногочисленны. GenAqua™ входит в состав увлажняющих капель Genteal (Novartis Ophthalmics).
Поликватерний-1 (Поликвад®) – детергентный консервант, синтезированный компанией Alcon в 1980-х гг. для растворов контактных линз. Необходимость в этом была продиктована тем, что прочие консерванты, включая БХ, способствовали появлению отложений на линзах при их хранении. При использовании поликватерния этих явлений не наблюдали.
Несмотря на принадлежность поликвада к той же группе детергентов, что и БХ, он обладает собственными уникальными свойствами. Поликвад связывается с бактериальными клетками, в то время как эпителиальные клетки поверхности глаза отталкивают молекулы консерванта. Этим объясняется отсутствие цитотоксичного эффекта, характерного для БХ [39, 77]. Поликватерний входит в состав целого ряда препаратов фирмы Alcon: Duotrav, Travatan, Tears Naturale II, Opti-Free Express, а также других офтальмологических систем для хранения контактных линз.
SofZia™ также является консервантом, разработанным компанией Alcon, обладающим меньшей цитотоксичностью по отношению к тканям поверхности глаза по сравнению с традиционными консервантами. Попадая в конъюнктивальный мешок, распадается на ряд умеренно безопасных элементов. Входит в состав препарата, содержащего травопрост, – Travatan Z®, распространяющегося на рынке США [78].
Полимерные консерванты и антиглаукомные препараты
Поликватерний-1 (PQ-1) разработан и введен в офтальмологическую фарминдустрию фирмой Alcon в 1987 г. С одной стороны, это четвертичное аммониевое соединение, классическим представителем данной группы является бензалкония хлорид с известным цитотоксическим действием. С другой стороны, гидрофобная макромолекула нового консерванта обладает молекулярным весом в 5000 против 340 у БХ, что позволяет избавиться от цитотоксических свойств.
В экспериментах с различными бактериями, грибами и простейшими поликвад вызывал мембранный блеббинг, дефицит ионов K+ и признаки клеточной деструкции Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Candida albicans и С. marcescens [78–80]. Zhu сообщил о широком спектре антибактериальной активности растворов, содержащих поликвад [81].
Концентрация PQ-1, применяемая в растворах для контактных линз, препаратах для терапии синдрома «сухого глаза» и снижения внутриглазного давления, составляет 0,001%, что существенно ниже, чем у БХ (0,004–0,025%) [4]. Поликвад хорошо совместим с другими консервационными системами, катионными сурфактантами, хлористым натрием, поливиниловыми спиртами, ЭДТА [82]. Кроме того, PQ-1 совместим с боратными, карбонатными, цитратными и фосфатными буферными системами при значениях рН в диапазоне от 3 до 11 (оптимальный диапазон данного значения для БХ составляет 6–8) [83]. Поликвад также совместим с большинством офтальмологических действующих веществ и пролекарств: ингибиторами карбоангидразы, аналогами простагландинов, антибактериальными средствами, в том числе сульфацилнатрием, пенициллинами, цефалоспоринами, а также диагностическими агентами (флюоресцеин натрия) [84].
Сравнительные экспериментальные исследования переносимости и цитотоксичности in vitro и in vivo
Новый консервант быстро привлек внимание исследователей. В 1992 г. Tripathi писал: «Polyquaternium ammonium chloride не оказал никакого заметного влияния на цитокинетическую и митотическую активность эпителиальных клеток» [85]. Pham проанализировал цитотоксические свойства раствора Opti-Free с поликвадом и аналогичными препаратами с другими консервантами на роговичном эпителии бычьих глаз, продемонстрировав высокую безопасность полимерного консерванта [86]. По данным Meloni, при применении препарата искусственной слезы с поликвадом отмечали сохранность жизнеспособности культуры клеток эпителия роговицы человека в отличие от аналогичных капель с БХ [87].
Labbe исследовал in vivo на крысах цитотоксический эффект растворов поликвада и БХ в концентрациях, существенно превышающих официально используемые: 0,1 и 0,5%. Применяли биомикроскопию, флюоресцеиновые тесты, импрессионную цитологию, конфокальную микроскопию. В результате подсчет плотности бокаловидных клеток конъюнктивы показал 21,6±1,6 в контрольной группе, 6±6 – при 0,1% БХ, 0,5±0,8 – при 0,5% БХ, 18,8±2,80 – при 0,1% PQ-1 и 14,6±1,1 – при 0,5% PQ-1. По результатам анализа продукции слезы, флюоресцеиновых и других исследований группы с поликвадом практически не отличались от группы контроля [39].
Ubels et al. оценивали жизнеспособность культур клеток эпителия роговицы человека после экспериментального пятиминутного высушивания с применением препаратов искусственной слезы с поликвадом, БХ и Purite®. В результате самые высокие результаты жизнеспособности клеток продемонстрировал полимерный поликвад [88].
Ammar et al. провели расширенное исследование местных побочных эффектов различных аналогов простагландинов на культурах человеческих клеток конъюнктивы и роговицы. В исследование вошли 0,0015% тафлупрост с 0,01% БХ (Taflotan®, Santen Pharmaceutical), 0,004% травопрост с 0,015% БХ (Travatan®, Alcon Laboratories), 0,004% травопрост с 0,001% PQ-1 (Travatan®, Alcon Laboratories), 0,004% травопрост с SofZia (Travatan Z®, Alcon) и 0,005% латанопрост с 0,02% БХ (Xalatan®, Pfizer). По степени жизнеспособности клеток роговицы группы с травопростом с SofZia (72%) и травопростом с PQ-1 достоверно не отличались (72 и 80%). Клетки роговицы, подвергшиеся воздействию препаратов с БХ, продемонстрировали выраженно низкие показатели (рис. 5). Схожие результаты были обнаружены и в группах с клетками конъюнктивы [89].
Brignole-Baudouin провел серию экспериментальных исследований in vitro и in vivo с анализом токсикологических профилей фосфатного буфера, PQ-1 (0,001%), БХ (0,015 и 0,02%), 0,004% травопроста (0,001% PQ-1 и 0,015% БХ) и 0,005% латанопроста (0,02% БХ) [90, 91]. По результатам анализа клеточной жизнеспособности, степени апоптоза и оксидативного стресса группы с 0,001% оликвадом и траватаном +0,001% поликвад не отличались от контрольной группы с фосфатным буфером (рис. 6) [90].
Эпителиальные клетки глаз кроликов, инкубированные в растворах с БХ, продемонстрировали значительно более выраженную степень цитотоксических проявлений, чем клетки в растворах с поликвадом. В исследовании применяли биомикроскопию, конфокальную микроскопию in vivo, импрессионную цитологию и иммуногистохимические анализы. Клетки, на которые воздействовали БХ, травопростом и латанопростом с БХ, обнаруживали частичную десквамацию, отек, патологическую рефлективность и непостоянную форму (рис. 8) [91].
После воздействия раствора с БХ на глаза кроликов отмечали гибель эпителиальных клеток, конъюнктивальную гиперемию, хемоз. После инстилляций препаратов с поликвадом признаков раздражающего действия и клеточной гибели отмечено не было.
Подобное исследование авторы провели и для фиксированных комбинаций травопрост/тимолол с 0,015% БХ и 0,001% PQ-1 соответственно, получив схожие результаты (рис. 7) [92, 93].
Сравнительные клинические исследования переносимости и безопасности
Целый ряд клинических исследований подтвердил безопасность применения офтальмологических растворов с поликвадом для тканей глазной поверхности.
Поликвад в составе растворов для контактных линз
Hall одим из первых продемонстрировал сохранность барьерной функции роговичного эпителия при использовании пациентами контактных линз, хранившихся в растворе поликвада [94]. Позже это было подтверждено Webb et al. [95]. Epstein отметил более высокую степень комфорта при пользовании линзами из раствора с поликвадом (Opti-Free Express) в сравнении с полигексаметилен бигуанидом (ReNu MultiPlus), а исследование чувствительности роговицы подтвердило выявленную зависимость [96]. Lipener выявил существенно меньшую степень окрашивания роговицы после ношения контактных линз, хранившихся в растворе с поликвадом, чем с бигуанидом. Схожая тенденция наблюдалась и в отношении эпителия конъюнктивы [97]. Остальные исследования также демонстрируют высокую степень безопасности полимерного консерванта в растворах для контактных линз [98–100].
Поликвад в составе растворов для терапии синдрома «сухого глаза»
Клинические исследования препаратов с поликвадом для терапии заболевания глазной поверхности в целом показали высокий профиль его безопасности. Пациенты, применяющие данные растворы, уверенно отмечали снижение утренней и вечерней сухости глаз, а также чувства инородного тела по сравнению с больными, использовавшими препараты с иными консервантами [101]. Mocanu обследовал пациентов с ССГ до и после терапии Систейном с поликвадом, отметив снижение времени разрыва слезной пленки, конъюнктивальной гиперемии и площади эпителиального прокрашивания [102]. Hartstein оценил эффективность Систейна с поликвадом в снижении симптоматики ССГ выраженной степени у пациентов, ранее инстиллировавших препараты искусственной слезы с другими консервантами. 94% больных отметили снижение выраженности жалоб спустя 28 дней после смены препарата [103]. Подобное исследование было проведено Rolando, отметившим снижение умеренной и тяжелой симптоматики ССГ в различные сроки терапии препаратом с поликвадом [104].
Поликвад в составе антиглаукомных препаратов
Пациенты с глаукомой и офтальмогипертензией, закапывая снижающие офтальмотонус препараты с бензалкония хлоридом в виде консерванта долгие годы, провоцируют развитие заболевания поверхности глаза (ocular surface disease (OSD)). Местные побочные эффекты БХ имеют тенденцию к прогрессированию, в особенности с увеличением частоты, продолжительности инстилляций, а также повышением концентрации консерванта и числа препаратов.
По данным опросника Ocular Surface Disease Questionnaire Questionnaire (OSDI, Allergan, Inc.), 59% пациентов с глаукомой жаловались на симптоматику ССГ [105]. Rossi отмечал, что 39 и 40% его больных глаукомой, соответственно, инстиллировавшие 2 и 3 препарата ежедневно, отмечали характерные для ССГ жалобы [106]. Обследовав более 4000 пациентов, Pisella заключил, что 84% больных применяли гипотензивные капли с бензалкония хлоридом в качестве консерванта [107]. Такие симптомы, как глазной дискомфорт, жжение, чувство инородного тела, слезотечение, зуд, а также наличие гиперемии, прокрашивания эпителия роговицы, поверхностного точечного кератита и блефарита более характерно для пациентов, применяющих препараты с БХ, нежели без него. Именно эти факторы могут снижать приверженность пациентов к лечению [108].
Помимо этого, длительные инстилляции препаратов с цитотоксичными консервантами являются фактором риска снижения гипотензивной эффективности антиглаукомной хирургии [109].
Клинические исследования различных препаратов, содержащих поликвад, направлены на оценку степени выраженности симптоматики ССГ у пациентов с глаукомой. Guzey установил корреляцию результатов статической компьютерной периметрии и состояния слезной пленки [110]. Whitson отмечал снижение гиперемии, аллергической реакции и глазного дискомфорта при использовании гипотензивных препаратов, содержащих поликвад [111].
Немаловажным вопросом является сопоставимость самого гипотензивного эффекта антиглаукомного препарата при замене классического консерванта БХ на более современный поликвад. Научная группа Travoprost Bak-Free Clinical Study Group при участии профессора Gandolfi в 2012 г. закончила 3-месячное исследование, сравнив эффективность и безопасность травопроста с таковыми поликвада и травопроста с БХ. По результатам тонометрии в 09:00, 11:00 и 16:00 было установлено, что травопрост с поликвадом не уступает в гипотензивной эффективности своему аналогу с БХ спустя весь срок наблюдения. Эти результаты подтвердили, что добавление поликватерния-1 в качестве консерванта полностью сохраняют эффективность препарата, одновременно улучшая его переносимость [112].
Заключение
Для подавления бактериального роста при производстве лекарственных средств в офтальмологии используются различные консерванты. На сегодняшний день наиболее распространенным консервантом является бензалкония хлорид, представитель четвертичных аммониевых соединений, обладающий сурфактантными свойствами. Он обладает широким антимикробным спектром, проявляя цитотоксичность в отношении клеток и тканей in vivo и in vitro. Для уменьшения данного эффекта были синтезированы новые консерванты, такие как поликвад, Purite® и SofZia.
Поликвад представляет собой поликатионный консервант, в отличие от БХ не обладающий детергентными свойствами. Его эффективность сопоставима или превышает эффективность других консервантов и соответствует нормативам как Американской, так и Европейской фармакопей. Большая молекулярная масса поликвада позволяет ему избирательно воздействовать на микроорганизмы, не проявляя цитотоксических свойств. Согласно опубликованным исследованиям, применение поликвада в растворах для контактных линз, искусственной слезе и препаратах для гипотензивной терапии повышает их переносимость, доказанно сохраняя при этом эффект самих препаратов. Таким образом, поликвад может считаться выигрышной альтернативой бензалкония хлориду в офтальмологических препаратах местного применения.