Okuläre Abwehrsysteme des Wirtes und Tragen von KL 12 12

Nicht-spezifische Abwehr des Wirtes Lider und Wimpern Lidschlagmechanismus Tränenfluss Abschuppung des Epithels Integrität des Epithels Tränenfilmproteine 12 12

Wichtigste Proteine des Tränenfilms Lysozym Laktoferrin b lysin Lipocalin Muzin 12 12

Lysozymaktivität in Bakterien NAG NAM NAG NAM NAG PEPTID BRÜCKE PEPTID BRÜCKE NAG NAM NAG NAM LYSOZYM 12 12

Ist ein Enzym, Muramidase Lysozym Ist ein Enzym, Muramidase Katalysiert die Hydrolyse von N-acetyl Muraminsäure und N-acetyl Glucosamin Effektiver gegen Gram-positive Bakterien als gegen Gram-negative 12 12

Laktoferrin Chelate Fe3+ Ionen: Wichtig für bakterielles Wachstum zerreißt die äußere Membran von Gram-negativen Bakterien: Chelate Mg2+/Ca2+ oder bindet an Lipopolysacchariden 12 12

Gelten als antibakteriell b Lysin und Lipocalin Gelten als antibakteriell Wirkung unbekannt 12 12

Muzin Bakterien werden über Lectin/Carbohydrat- Wechselwirkungen gebunden Wirkt als nicht-spezifischer Blocker und verhindert so die Adhäsion von Bakterien Behilflich bei der Entfernung über die Tränen und/oder den Lidschlagmechanismus 12 12

% gesamtes Tränenprotein Auswirkungen von Schlaf auf nicht-spezifische Komponenten des Tränenfilms Sack et al., 1992 Protein Tränenart Konzentration (mg/mL) % gesamtes Tränenprotein (mean ± SD) gesamt Reflex 6 ± 0.8 Augen zu 18 ± 6.2 Laktoferrin Reflex 1.8 30 ± 10 Augen zu 1.8 10 ± 10 Lysozym Reflex 1.6 26 ± 4 Augen zu 1.8 10 ± 4 12 12

Unwichtige Tränenproteine die an der Abwehr des Wirtes beteiligt sind Enzyme and Enzymhemmer Komplement Cytokine/Chemokine Arachidonsäure-Metaboliten 12 12

Alternativer Verlauf BACTERIUM C3a C3 C3b Factor B Factor D C3 convertase C3bBb Ba C3 C5 convertase C3bBb3b 12 12

Klassischer Verlauf Antikörper BACTERIUM C1 C1 C4 C4b C2 C3 convertase C4b2b C3 C5 convertase C4b2b3b 12 12

Abschließender Verlauf C3bBb3b C5 convertase or C4b2b3b C5a C5 C5b BACTERIUM C6 C7 C8 C9 C5b-9 (MAC) 12 12

Schlüsselmoleküle des Komplementsystems C3b Opsonisiert Mikroorganismen C3a Anaphylatoxin - vasoaktiv - aktiviert Mastzellen C5a Anaphylatoxin - erneuert polymorphonukleare Leukozyten MAC bohrt Löcher in die Zellmembranen 12 12

Regulatoren der Komplementaktivierung: Tränenlösliche Faktoren Faktor H beschleunigt C3 zu iC3b Laktoferrin hemmt C3 Konvertase Vitronektin hemmt MAC Bildung Sack et el., 1993; Tipireddy et al., 1997 12 12

Regulation der Komplementaktivierung: Zellgebundene Faktoren DAF stimuliert C3 Konvertase-Zerfall C8bp verhindert C8/C9 Bindung an MAC CD-59 verhindert MAC Bildung 12 12

Einfluss des Schlafes auf das Komplement Protein Tränenart Konzentration mg/mL (mean ± SD) % Plasma Konzentration C3 Faktor B C5 Reflex Auge zu 4.0 ± 5.6 107 ± 84 0.1 ± 0.1 21 ± 8 1.0 ± 0.4 0.6 15 0.1 20 1.9 Willcox et al., 1997 12 12

Funktion des Komplements in den Tränen und dem vorderen Augenabschnitt Erneuern von PMNs opsonisiert eingeschlossene Bakterien In den Geweben: Gewebeabstoßung nach Hornhauttransplantation 12 12

In den Tränen enthaltene Cytokine Interleukine: IL - 1 und IL - 6 Kolonie-stimulierende Faktoren: GM-CSF Wachstumsfaktoren: TGFb und HGF Interferone: IFNg 12 12

Wirksame infammatorische Cytokine aktivieren PMNs Interleukine IL - 1 und IL - 6 Wirksame infammatorische Cytokine aktivieren PMNs Stimulieren die Freisetzung anderer ILs Stimulieren die Zellteilung von Epithelzellen Verbessern die Wechselwirkungen zwischen dendritischen Zellen und T-Zellen Stimulieren B Zellen um Antikörper zu bilden 12 12

Kolonie-stimulierende Faktoren GM-CSF Hauptsächliche Funktionen im Auge: Stimulieren dentritische (antigen-präsentierende) Zellen in der Hornhaut Stimulieren PMNs für verbesserte IgA gesteuerte Phagocytose 12 12

Wachtumsfaktoren TGFb ein antiinflammatorisches Cytokin: Hemmt bestimmte Arten der Antikörperproduktion fördert B-Zellen um IgA zu bilden Fördert die Wundheilung durch die Anregung von Fibroblasten Herunterregeln von inflammatorischen Funktionen des IL - 1/IL - 6 12 12

Im Auge dieses Cytokin: Interferone IFNg Im Auge dieses Cytokin: Beeinflusst die Antigenpräsentation an den T Zellen Aktiviert Phagozyten Hemmt die IgE Produktion 12 12

Chemokine in den Tränen IL - 8 Ein spezieller Lockstoff für PMNs Von Epithelzellen gebildet 12 12

Arachidonsäure-Metaboliten Phospholipid PLA2 AS PAF Cyclo-oxygenase Lipo-oxygenase Prostaglandine Leukotriene 12 12

Mögliche Funktionen der Arachidonsäure-Metaboliten in den Tränen Prostaglandine erhöhte Vasodilation/vasculäre Permeabilität Leukotriene Chemo-Lockstoff für PMNs und Macrophagen, stimuliert PMNs PAF Aktivierung von PMNs, vasculäre Permeabilität 12 12

Auswirkungen des Schlafes auf Cytokine und Arachidonsäure-Metaboliten Cytokine/AS Tränenart Konzentration (pg/mL) IL - 6 Reflex 0 Auge zu 150 ± 110 IL - 8 Reflex 2000 ± 2000 Auge zu 150x103 ± 100x103 LTB4 Reflex 232 ± 35 Auge zu 1005 ± 205 12 12

Arten von weißen Blutkörperchen die an der nicht-spezifischen Abwehr des vorderen Augenabschnittes beteiligt sind 12 12

Makrophagen Residente weiße Blutzellen Phagozytose-Mikroorganismen töten Mikroorganismen Signal für Verstärkung von anderen Zellen Kommen in allen Geweben vor – in der Hornhaut nur wenige 12 12

Sekretorische Phagozytprodukte Enzyme - Lysozym - Protease Komplement-Komponenten Cytokine und Arachidonsäure-Metaboliten Reaktive Sauerstoffradikale - H2O2 - O2– - OH– 12 12

rekrutierte weiße Blutkörperchen, die an der nicht-spezifischen Abwehr des Wirtes beteiligt sind 12 12

Der polymorphnucleare Leukozyt Phagocytose-Mikroorganismen töten Mikroorganismen Signal für weitere PMN Rekrutierung 12 12

PMN sekretorische Produkte Mikrobizide Proteine Azurophillische Granalien Spezifische Granalien Defensine Myeloperoxidase Lysozyme Lysozyme NADPH Oxidase Laktoferrin 12 12

PMN Rekrutierung während des Schlafs Tan et al., 1993 Tränenart Anzahl an PMNs Reflex / offen 3 h Schlaf 8 h Schlaf 41 ± 63 6583 ± 2354 12 12

Spezifische Abwehr des Wirtes Beruhend auf Antiköperproduktion und T Zellen Humorale Immunantwort basierend auf Antikörpern (Immunoglobuline) Zellvermittelte Antwort basierend auf T Zellen 12 12

Funktion von Antikörpern Binden sich an die Oberfläche von Mikroorganismen um eine Adhäsion an den Oberflächen des Wirtes zu verhindern Neutralisieren Toxine Helfen bei Phagozytose Aktivieren das Komplement Aktivieren spezifische weiße Zellen 12 12

Immunglobuline die in den Tränen vorkommen IgA IgG IgM IgE 12 12

Immunglobulin A Das am meisten vohandene Immunglobulin in den Tränen Zwei Isoformen, IgA and IgA2 Beide Formen in gleicher Konzentration Beide formen haben ähnliche Funktionen IgA2 ist resistent gegenüber bakteriellen Proteasen 12 12

Sekretion von IgA s = J Kette = sekretorische Komponente Azinusepithel s B Zelle Sig A Zum Tränenfilm s s s s s s = J Kette = sekretorische Komponente = dimerisches IgA 12 12

Funktion des sekretorischen IgA Bindet Mikroorganismen folgendes zu verhindern: Adhäsion an Oberflächen (Epithelien, KL) Motilität und Wachstum PMNs haben IgA Rezeptoren - Phagozytose 12 12

Werte des sekretorischen IgA in den Tränen Sack et al., 1992 Protein Tränenart Konzentration (mg/mL) % Tränenprotein gesamt(MW ± SD) gesamt Reflex 6.0 Auge zu 18.0 sIgA Reflex 0.23 4.9 ± 1.1 Auge zu 8.4 50.3 ± 13.4 12 12

Immunglobulin G Fab s - s s - s Di-Sulphidbrücke s - s Fc s - s 12 12

Immunglobulin M s - s s - s s - s s - s s - s 12 12

Immunglobulin E s - s s - s Fab' s - s Fc'' s - s Fc 12 12

IgE okuläre Hypersensibilität Sobald das IgE auf ein Allergen/Antigen trifft: Wird ein spezifisches IgE produziert Das spezifische IgE bindet an Mastzellen der Hornhaut Anschließend trifft ein zweites auf das Allergen: Allergen bindet an das Mastzellen-gebundene IgE Schnelle Aktivierung der Mastzellen Wirksame inflammatorische Mediatoren werden freigesetzt: Histamin AS Metaboliten Zytokine 12 12

B Zellen T Zellen Dentritische Zellen Mastzellen Basophilen Zellkomponenten des spezifischen Immunsystems des vorderen Augenabschnittes B Zellen T Zellen Dentritische Zellen Mastzellen Basophilen Makrophagen PMNs 12 12

Produktion und Absondern von Immunoglobulinen B Zellen Produktion und Absondern von Immunoglobulinen Kommen in der Tränendrüse vor 12 12

T Zellen T Helferzellen (CD8+) Erkennen Antigene die von dentritischen Zellen oder Makrophagen präsentiert werden Stimulieren Diffenertiation der B Zellen zytotoxische T Zellen (CD4+) Zerstören infizierte/entzündete Zellen Kommen alle in Tränendrüse und Bindehaut vor 12 12

Präsentieren den T Zellen Antigene Dentritische Zellen Präsentieren den T Zellen Antigene Kommen in Hornhaut, Bindehaut und Tränendrüse vor (?) 12 12

Präsentieren den T Zellen Antigene Makrophagen Phagozytär Präsentieren den T Zellen Antigene Kommen in Hornhaut, Bindehaut und Tränendrüse vor (?) 12 12

Mastzellen und Basophilen Beteiligt an allergischen Reaktionen Stimuliert durch IgE Kommen in Bindehaut vor - Mastzellen MAST BASOPHIL 12 12

Polymorphonucleare Leukozyten Erkennen und Zerstören von: Immunoglobulin-umhüllte Partikel Mikroorganismen 12 12

Nicht-spezifische Abwehr des Wirtes Zusammenfassung Beruht auf physikalischen Eigenschaften des Auges, Proteinen und weißen Blutkörperchen im Tränenfilm Lysozym, Lactoferrin, Mucin und Komplement, sind die wichtigsten ‘Reiniger' von Mikroorganismen Komplement, Zytokine und Arachidonsäure-Metaboliten sind die Wichtigsten Signalgeber für weiße Blutkörperchen PMNs und Makrophagen sind die wichtigsten zellulären ‘Reiniger' von Mikroorganismen 12 12

Spezifische Abwehr des Wirtes Beruht auf der Produktion des Immunglobulins sIgA ist der wichtigste Antikörper im Tränenfilm IgE ist der wichtigste Antikörper bei allergischen Reaktionen Verhindert, dass Mikroorganismen das Auge besiedeln und hilft bei der Erkennung von Mikroorganismen durch Zellkomponenten Dentritische Zellen signalisieren den T Zellen, dass Mikroorganismen anwesend sind T Zellen signalisieren den B Zellen, dass diese spezifische Antikörper bilden sollen Aufnahme und Abtöten der Mikroorganismen, die von Antikörpern u./o. Komplement umhüllt sind, von PMNs und Macrophagen 12 12

Einfluss des Tragens von KL auf die Abwehrkräfte des vorderen Augenabschnittes Das Tragen von KL kann: Störungen des Tränenfilms hervorrufen Die Integrität des Epithels beeinträchtigen Das Proteingleichgewicht verändern Die PMN Rekrutierung während des Schlafes verändern Die Immunoglobulinwerte verändern eine Nische für Bakterien herstellen und dadurch das Auge anfälliger für Infektionen und Entzündungen machen 12 12

KL mit niedrigem Dk/t erhöhen das LDH-Niveau der Tränen Einfluss des Tragens von KL auf die Integrität des Epithels und auf die Abstoßungsraten KL mit niedrigem Dk/t erhöhen das LDH-Niveau der Tränen KL mit niedrigem Dk/t Bewirken ein Erhöhung der Hornhautquellung und somit vergrößert sich der ‘Abstand' zwischen den Zellen Weiche KL neigen dazu, abgelöste Zellen einzuschließen Geringe mechanische Reibung kann das Epithel beschädigen 12 12

Durch das Tragen von KL kann das Gleichgewicht der nicht spezifischen Abwehrproteine im Tränenfilm verändert werden KL adsorbieren und Absorbieren Proteine aus dem Tränenfilm Keine Veränderung der Lysozym/ Lactoferrin/ Mucin Werte Absorbierte Proteine liefern: Die Grundlage für bakterielle Adhäsion Die Möglichkeit für immunologische Reaktionen, je nachdem ob das Protein als fremd angesehen wird 12 12

Einfluss des Tragens von KL auf Zytokine und Arachidonsäure Metaboliten Testperson IL-8 IL-6 GM-CSF LTB4 Ohne KL EWKL 150 x 103 230 x 103 150 218 66 59 1005 1150 Statistisch gesehen keine Auswirkungen auf diese wichtigen Entzündungsmediatoren 12 12

Komplement Aktivierung auf KL C3 C5 C3a C5a MAC C3bBb C3b 12 12

Das Tragen von KL reduziert die PMN Rekrutierung in den Tränenfilm Stapleton et al., 1997 Versuchs-umstände Ohne KL Mittelwert Mit KL Mittelwert Offenes Auge 8 h Schlaf 2777 181 N = 6 12 12

Einfluss des Tragens von KL auf die sIgA Werte im Tränenfilm sIgA: % des gasamten Proteins Tränentyp Ohne KL DW EW Auge zu Auge auf 54 22 - 13 51 10 N = 6 12 12

Auswirkungen reduzierter sIgA Werte im Tränenfilm Mikroorganismen haften sich mit höherer Wahrscheinlichkeit an Oberflächen im Auge an und wachsen Toxine können weniger leicht neutralisiert werden PMNs sind weniger zu Phagozytose imstande 12 12

Auswirkungen des Tragens von KL auf die Abwehrkräfte des Wirtes Veränderung der normalen Funktionen des Tränenfilms (Dk/t abhängig) Verringerung der PMN Anzahl (abhängig vom Linsentyp?) Verringerung des sIgA 12 12

Entzündliche Komponenten bei CLARE Reflextränen Mittelwert/ml CLARE tränen Mittelwert/ml C3 Faktor B IL-6 IL-8 LTB4 4.0mg 0.1mg 75pg 0.5ng 250pg 4.3mg 0.3mg 116pg 2.7ng* 636pg* N = 6 *p < 0.05 12 12

Auswirkungen von CLARE auf die PMN Werte des Tränenfilms Holden et al., 1996 CLARE Mittelwert NORMAL Mittelwert 4 28 4 15 PMN Werte Zellanzahl des Epithels N = 12 12 12

Entzündliche Komponenten in CLPU Reflextränen Mittelwert/ml CLPUtränen Mittelwert/ml C3 Faktor B IL-6 IL-8 LTB4 4.0mg 0.1mg 75pg 0.5ng 250pg 3.7mg 0.1mg 62pg 0.8ng 1271pg* N = 8 *p < 0.05 12 12

Ätiologie nicht vollständig geklärt GPC/CLPC Ätiologie nicht vollständig geklärt Tritt häufiger bei nicht-ionischen Hydrogel Linsen* auf Inzidenz kann durch häufigen Austausch der Linsen reduziert werden *Hart et al., 1989 12 12

Tränen-Immunglobulin Werte in GPC Immunoglobulin GPC:Normal % Plasma Protein IgA IgG IgM IgE 1 2 >5 3 Donshik et al., 1983; Barishak et al., 1984 12 12

Änderungen der nicht spezifischen Tränen-Abwehrproteine bei GPC GPC:Normal % Plasma Protein Laktoferrin Lysozym C3 Faktor B 0.6 1.1 3.8 3.5 Ballow et al., 1987; Rapacz et al., 1988; Ballow et al., 1985 12 12

Weiße Blutkörperchen in der Bindehaut während GPC erhöht: Granulozyten Mastzellen Eosinophile Basophil Allansmith et al., 1977 12 12

Spezifische Abwehr des Wirtes Zusammenfassung Basiert auf der Produktion von Immunglobulinen sIgA ist der hauptsächliche Antikörper im Tränenfilm IgE ist der hauptsächliche Antikörper bei allergischen Reaktionen Es wird verhindert, dass sich Mikroorganismen im Auge ansiedeln Hilfe bei der Erkennung von Mikroorganismen durch zelluläre Komponenten 12 12

Spezifische Abwehr des Wirtes Zusammenfassung Dentritische Zellen signalisieren den T Zellen die Anwesenheit von Mikroorganismen T Zellen signalisieren den B Zellen einen spezifischen Antikörper zu produzieren Mikroorganismen, die von Antikörper oder Komplement umhüllt sind, werden von PMNs und Makrophagen aufgenommen und abgetötet 12 12

Veränderungen während des Tragens von KL verringert: PMNs sIgA

Veränderungen während verschiedener KL induzierter negativer Antworten Erhöht : IL-8 (CLARE) LTB4 (CLARE, CLPU) PMNs (CLARE, CLPU, CLPC) IgE, IgG, IgM (CLPC) Mastzellen, Eosinophile, Basophile (CLPC)

Untergeordnete Tränenproteine: antimikrobielle Enzyme und Enzymhemmer Sekretorische Phospholipase A2 spezifischer Leukozyt Protease Inhibitor (SLPI) Elafin

Sekretorisches Komponent IgA Monometer J - Kette Starke Kette s - s s - s Schwache Kette Sekretorisches Komponent Fab Fc 12 12