BACKGROUND: Corneal epithelial defect is a corneal epithelial cells’ (CEpC) disruption of various origin. In patients with corneal epithelial defect, glaucoma is a frequent concomitant disease demanding prescription of hypotensive medications, most of which containing benzalkonium chloride.
AIM: The aim of this study is to evaluate cytotoxicity of antiglaucoma drugs, as well as benzalkonium chloride (BAK), to human CEpC in vitro.
MATERIALS AND METHODS: The study was carried out on primary cultures of human CEpC. Cytotoxicity of dorzolamide, brimonidine, timolol (dilutions 1/100, 1/50, 1/20, 1/10, a 24-hour exposure) and of BAK was estimated on the model of intact epithelium (monolayer). Benzalkonium chloride was evaluated in concentrations equals to its concentration in tested ophthalmic solutions. Cytotoxicity of dorzolamide, brimonidine, timolol (dilutions 1/100, 1/20, a 48-hour exposure) was evaluated on the model of corneal epithelial defect (damage of the monolayer). The medication’s cytotoxicity was estimated by cellular changes (phase-contrast microscopy) and by the MTS-test’s results.
RESULTS: Among BAK-free medications: dorzolamide (1/50, 1/20, 1/10 dilutions), brimonidine (1/10 dilution) — induce CEpCs’ pathological changes, whereas timolol (all tested dilutions) is non-toxic. BAK-preserved drugs: dorzolamide, brimonidine, timolol (1/100, 1/50, 1/20, 1/10 dilutions) — induce CEpCs’ damage, their viability reduction, and corneal epithelial defect closure inhibition. BAK shows similar effect in tested concentrations.
CONCLUSIONS: Cytotoxicity of antiglaucoma drugs is attributed to their component — benzalkonium chloride. Administration of preserved drugs is not reasonable in eyes with corneal epithelial defect of various origin.
Актуальность. Эпителиальный дефект роговицы — это повреждение эпителиальных клеток различного генеза. Глаукома является частым коморбидным состоянием данной патологии, требующим назначения гипотензивных лекарственных средств, большая часть из которых содержит бензалкония хлорид.
Цель — изучение влияния гипотензивных лекарственных средств, а также бензалкония хлорида на эпителиальные клетки роговицы человека in vitro.
Материалы и методы. Исследование проведено на первичной культуре эпителиальных клеток роговицы человека. Цитотоксичность дорзоламида, бримонидина и тимолола (разведения 1/100, 1/50, 1/20, 1/10, экспозиция — 24 ч) оценивали на модели интактного эпителия (монослой). Влияние бензалкония хлорида изучали в концентрациях, равных его содержанию в этих разведениях лекарственных средств. На модели эпителиального дефекта роговицы (повреждение монослоя) оценивали действие дорзоламида, бримонидина и тимолола (разведения 1/100, 1/20, экспозиция — 48 ч). Цитотоксичность лекарственного средства определяли по изменениям клеток (фазово-контрастная микроскопия) и данным MTS-теста.
Результаты. Среди лекарственных средств (без бензалкония хлорида) дорзоламид в разведениях 1/50, 1/20, 1/10 вызывает патологические изменения эпителия, бримонидин — в разведении 1/10, тимолол — ни в одном из разведений. Повреждение клеток, снижение их выживаемости и замедление закрытия дефекта возникает под влиянием дорзоламида, бримонидина и тимолола (с бензалкония хлоридом) в разведениях 1/100, 1/50, 1/20, 1/10. Бензалкония хлорид в изученных концентрациях проявляет сходное действие.
Заключение. Цитотоксический эффект гипотензивных лекарственных средств обусловлен их компонентом — бензалкония хлоридом. Назначение консервантных лекарств нежелательно при наличии эпителиального дефекта роговицы различного генеза.