FAGLIGT STOF
18
Tårefilmproteiner, bløde kontaktlinser og væsker Interaktion mellem tårefilmproteiner, kontaktlinser og væsker er afgørende for kontaktlinsebrugere. Dr. Philip Morgan og dr. Curtis Dobson forsker i den viden, vi har om disse interaktioner.
Af Dr. Philip Morgan
Siden hydrogel kontaktlinserne kom på markedet, har man vidst, at komponenter fra tårefilmen bliver afsat på og i kontaktlinsematerialet (Figur 1).1 Især tårefilmproteiner er blevet forbundet med ubehag2, reduceret syn3 og betændelsesreaktioner som f.eks. papillær conjunctivitis4 ved brug af kontaktlinser. Forståelse af tårefilmproteinernes tilstand og rolle, og deres interaktion med kontaktlinser og væsker er yderst vigtig, for at undgå bivirkningerne ved brug af linser. Grundlæggende forståelse af proteinernes struktur er et godt udgangspunkt. Proteiner er molekyler bestående af lineære kæder med omkring 20 eller flere aminosyrer, der er forbundet med peptidbindinger mellem carbonyl- og aminogrupper med tilstødende aminosyrer. Betegnelsen peptider bruges ofte til at beskrive kortere kæder (med ca. 40 eller færre aminosyrer). Længere kæder associeres med større molmasse. Proteiners struktur beskrives i fire niveauer, der afspejler organisationen af individuelle proteinmolekyler og multimolekyler. Primær struktur (eller 'sekvens') har relation til rækkefølgen af aminosyrer inden for en enkelt proteinkæde. Sekundær struktur beskriver den lokale foldning af kæden i forskellige konfigurationer, ofte inden for samme proteinmolekyle, der holdes på plads af hydrogenbindinger. Tertiær struktur beskriver foldning af sekundære strukturegenskaber og tiltrækning mellem dem inden for et enkelt proteinmolekyle,
Figur 1: Belægninger på bløde linser (venligst udlånt fra Bausch & Lomb Image Library)
mens kvaternære strukturer består af flere forskellige proteinmolekyler. ”Denaturering” beskriver vigtige ændringer i strukturen af proteiner, der ikke påvirker den primære struktur, men som kan ændre de andre former for strukturel organisation. Denaturering gør, at de fleste proteiner mister deres biologiske funktion, selv om processen kan være reversibel. Uændrede proteiner beskrives normalt som værende i ”fri” tilstand. Protein ”konfiguration” henviser til de sekundære, tertiære eller kvaternære former, som et protein kan optage under bestemte forhold. Bevægelse mellem disse tilstande (tilpasningsændringer) har ofte indflydelse på proteinets funktion. Proteiner kan denatureres ved variationer i temperatur, pH-værdi, bestråling, overfladevandafviselighed og peroxiderende lipider og andre kemikalier. Under disse forhold destabiliseres de bindinger og interaktioner, der er ansvarlige for vedligeholdelse af den sekundære eller tertiære struktur. Et hverdagseksempel på irreversibel proteindenaturering er æggehvide, der bliver uigennemsigtig og mere hård, når den varmes op. Tårefilmproteiner
Der er identificeret næsten 500 forskellige proteiner i den menneskelige tårefilm, selv om kun fire af dem lysozym, lipocalin, lactoferrin og sekretorisk immunglobulin A (sIgA) er til stede i høje koncentrationer (Tabel 1). Alle større tårefilmproteiner produceres i tårekirtlerne: lysozym, lipocalin og lactoferrin udskilles af acini, druelignende cellegrupper inden i tårekirtlerne, mens sIgA produceres af interstitielle plasmaceller inden i kirtlen men uden for acini. Disse forskellige produktionssteder påvirker døgnvariationen af tårefilmproteiner. Acini producerer et vandigt sekret, der reduceres i mængde om natten, og det samme er tilfældet med de tre porteiner, der produceres inden i acini. Derimod fortsætter produktionen af sIgA under søvn, og det giver anledning til kraftig stigning i koncentration, fordi der er mindre vandmængde til stede. Tårefilmens ændrede tilstand, hvis linserne bæres om natten, herunder stigning i sIgA-koncentrationen og stigning i antallet af polymorfnucleare hvide blo-
dlegemer, har fået visse forskere til at beskrive natmiljøet bag de lukkede øjne som en ‘subklinisk betændelse’. De store proteiners rolle
Hvert enkelt af de store tårefilmproteiner spiller en rolle ved at hindre infektioner og opretholde sundheden i øjet. Lysozym er et virkningsfuldt antibakterielt enzym, som hydrolyserer bindingerne i de bakterielle ydre cellevægge, især dem på grampositive bakterier. De vigtigste bakterier i tårefilmen, der angribes af lysozym, er arterne streptokokker og staphylokokker, som kan medføre conjunctivitis. Lipocalin ser ud til at spille en lipidbindende rolle i tårefilmen og har stærk affinitet med fedtsyrer. Dette giver mulighed for to vigtige egenskaber: Bindingen mellem lipocalin og lipider bestemmer tårernes overfladespænding og hindrer desuden langkædede fedtsyrer i at inaktivere lysozym, hvilket indirekte øger tårefilmens antimikrobielle funktion. Lactoferrin kan binde sig til både grampositive og gramnegative bakteriemembraner og hindre vækst af forskellige bakterier, f.eks. escherichia kolibakterier, haemophilus influenza og arterne streptokokker, staphylokokker og pseudomonasbakterier. Der er desuden tegn på synergi mellem lactoferrin og lysozym. For eksempel er staphylokokker i epidermis kun påvirkelige af lactoferrin under tilstedeværelse af lysozym. Lactoferrins antiomikrobielle aktionsmulighed udvides via dets evne til at binde sig til fri jern i tårefilmen, hvilket reducerer tilgængelighed for jern til bakteriel vækst. Lysozym, lipocalin og lactoferrin er ansvarlige for baggrundsmekanismer eller 'medfødte' forsvarsmekanismer i tårefilmen, men sIgA er vigtig i det adaptive responssystem. Det beskytter øjet ved at forhindre adhæsion af bakterier på øjets overflade, og det muliggør destruktion af bakterierne. Kontaktlinsematerialer og proteiner
Tårefilmproteiner aflejres hurtigt på (og i) kontaktlinsematerialet, når man har kontaktlinser på, måske endda inden for få timer.6 Belægningerne er tæt relateret til materialetypen. Ioniske linser inde-