AUGEN AUF!
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16. September 2014 Drucken Empfehlen
Studium
OPHTHALMIKA AUS VERSCHIEDENEN BLICKWINKELN BETRACHTET

AUGEN AUF!

Der Weg des Studiums ist lang, die einzelnen Fächer sind vielseitig und das Arzneimittelsortiment in den öffentlichen Apotheken ist groß …, da fühlt man sich zunächst vielleicht etwas verloren und weiß gar nicht, wo man zuerst hinsehen soll. Aber keine Angst, denn es gibt viel zu entdecken! Bei allem, was auf einen zukommt, sollte man nicht unterschätzen, was man an Wissen schon im Kopf hat, denn schließlich schärft das Studium den Blick aus den verschiedensten Richtungen.

Wie die verschiedenen pharmazeutischen Fachdisziplinen ineinander greifen bzw. einander auch bei einer scheinbar banalen Indikation wie dem trockenen Auge ergänzen, soll der nachfolgende Artikel zeigen. Dabei geht es nicht darum, alle denkbaren Behandlungsoptionen in all ihren Facetten darzustellen, sondern darum, zu zeigen, welch vielfältige Kenntnisse ein Apotheker bei seiner Tätigkeit im wahrsten Sinne des Wortes im Auge behalten muss. Das Sehen ist für uns so alltäglich, dass wir es erst zu schätzen wissen, wenn die Sicht beeinträchtigt ist. Ursachen für mangelhaftes Sehvermögen gibt es viele und so einfach wie „Augenerkrankungen“ zunächst scheinen, sind sie bei Weitem nicht. Die wohl häufigste und rein symptomatisch wahrgenommene Erkrankung des Auges ist das trockene und gereizte Auge, lateinisch Keratoconjunctivitis sicca, oder auch Sicca-Syndrom genannt. Bleibt es dauerhaft unbehandelt, kann es zu schwereren Schädigungen der Hornhaut kommen und damit zu ernsten Problemen des Sehvermögens.

ANATOMIE UND PHYSIOLOGIE DES AUGES

Das Auge ist ein komplexes Organ, das aus vielen Häuten, Muskeln, Nerven und den Photosensoren besteht. Die Lederhaut com(Sklera) umfasst das Auge, gibt ihm Form und schützt zugleich den Augapfel. An der Vorderseite ist die Lederhaut durch die durchsichtige Hornhaut (Kornea) unterbrochen. Unter der Hornhaut liegen Pupille und Iris (Regenbogenhaut), sowie die Linse, ehe man ins tiefe Innere an den Glaskörper gelangt. Die Pupille kann durch die Muskeln der Iris in ihrer Größe verändert und im Dunkeln weit oder bei Tageslicht eng gestellt werden, damit immer angemessen viel Licht einfallen kann. Direkt hinter der Pupille befindet sich die Linse des Auges. Mithilfe der Linse wird das Gesehene fokussiert und der Ziliarmuskel stellt dazu die richtige Brennweite ein.

 

Abbildung: Modifiziert nach Thews G, Mutschler E, Vaupel P. Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 2007

Durchschnitt des menschlichen Augapfels (Abbildung: Modifiziert nach Thews G, Mutschler E, Vaupel P. Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart, 2007)

SEHEN: EIN KOMPLEXER VORGANG

Die von außen einfallenden Lichtstrahlen werden von der Linse gebrochen und durch den kugelförmigen Glaskörper hindurch auf die Netzhaut des Auges geführt. Die Netzhaut ist die eigentliche lichtsensitive Schicht, hier gibt es Photosensoren (Stäbchen und Zapfen) die Helligkeit und Farben detektieren. Die Lichtsignale werden in elektrische Signale umgewandelt, welche über den Sehnerv weiter ans Gehirn gelangen. An der Stelle, an der am Augapfel der Sehnerv austritt, befinden sich keine Photosensoren, dieser Bereich wird auch als blinder Fleck bezeichnet, was wörtlich zu nehmen ist. Eine zweite bedeutende Stelle auf der Netzhaut ist die Fovea, auch Makula oder Sehgrube genannt. Die Fovea befindet sich exakt an der Stelle, an der der Lichtstrahl, der senkrecht durch die Pupille hindurchtritt, direkt auf die Netzhaut auftrifft ohne gebrochen zu werden. Die Fovea gilt daher auch als Ort des schärfsten Sehens und wird als gelber Fleck bezeichnet.

TRÄNENFILM SCHÜTZT

Die Hornhaut des Auges ist mit Tränenflüssigkeit benetzt, die dem Schutz vor Austrocknung und äußeren Einflüssen wie Licht und Wind dient. Über die großen Tränendrüsen und zahlreiche kleine Drüsen am Auge produzieren unsere Augen die Tränenflüssigkeit. Normalerweise wird diese durch den Lidschlag alle vier bis sechs Sekunden gleichmäßig auf der Augenoberfläche verteilt.

DAS TROCKENE AUGE

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Trockene Augen können auch durch die Arbeit am Computerbildschirm verursacht werden. (Foto: WavebreakmediaMicro - Fotolia.com)

Im Falle eines trockenen Auges wird jedoch entweder zu wenig Flüssigkeit produziert oder die Balance der einzelnen Bestandteile des Tränenfilms (wässrige, ölige und schleimhaltige Komponenten) ist gestört. Meistens sind hierfür Umwelteinflüsse verantwortlich, wie etwa der Luftzug von Klimaanlagen, Heizungsluft, das Arbeiten am Computerbildschirm, Zigarettenrauch, staubige und trockene, bzw. heiße Luft oder Abgase. Die Ursache für trockene Augen kann aber auch ganz woanders liegen: Fortgeschrittenes Alter und weibliche Geschlechtshormone etwa begünstigen die Entstehung von trockenen Augen. Daneben kann das Sicca-Syndrom im Rahmen verschiedener Grunderkrankungen entstehen, zum Beispiel bei Diabetes mellitus. Patienten mit anderen Grunderkrankungen wie Rheuma zeigen teilweise bereits in einem frühen Stadium der Erkrankung gereizte Augenlider. Zudem können bestimmte Medikamente das Risiko für trockene Augen erhöhen: Dazu zählen beispielsweise trizyklische Antidepressiva, Antihistaminika (Mittel gegen Allergien), oder auch Bluthochdruckmedikamente wie Betablocker. Auch die Antibabypille kann durch ihren Einfluss auf den weiblichen Hormonzyklus Nebenwirkungen am Auge verursachen. Zur Linderung gereizter Augen gibt es eine kleine, aber bemerkenswerte Bandbreite frei verkäuflicher Präparate, die man vielleicht auch aus eigenem Gebrauch kennt. Diese lassen sich unter verschiedenen pharmazeutischen Gesichtspunkten betrachten.

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Hylauronsäure kann große Mengen an Wassermolekülen binden und damit dem trockenen Auge entgegenwirken. (Foto: Zerbor – Fotolia.com)

AUS DEM BLICKWINKEL DER PHARMAZEUTISCHEN CHEMIE

Die Struktur einer der am häufigsten eingesetzten Mittel bei trockenen Augen ist mit IUPAC-Namen mehr als kompliziert zu beschreiben. Es handelt sich um Disaccharid-Wiederholungen aus den Monomeren D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-Glucosamin, die Summenformel dieses Zweifachzuckers lautet C14H21O11N. Nach neuerer Nomenklatur spricht man von Hyaluronan, mit der Abkürzung HA – unter der alten Bezeichnung „Hyaluronsäure“ ist es aber den meisten viel eher bekannt. Grund für den Effekt eines Stoffes auf den Organismus sind verschiedenste Wechselwirkungen. Am Beispiel der Hyaluronsäure mit einer molaren Masse von 365,31 g x mol-1 und ihrer Umgebung, dem Tränenfilm, lassen sich diese Wechselwirkungen wie folgt erörtern: Die Struktur (Glykosaminoglykane) besitzt zahlreiche Oberflächenladungen und ist in der Lage, große Mengen an Wassermolekülen zu binden und somit dem trockenem Auge entgegenzuwirken. Eine Hyaluronsäurestruktur besteht typischerweise aus 250 bis 50.000 Disaccharideinheiten, die eine Kette bilden. In neutraler wässriger Lösung bilden sich intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Carboxyl- und den N-Acetylgruppen aus. Darüber hinaus binden die Wassermoleküle (H2O) – ebenfalls mittels Wasserstoffbrückenbindungen – an Strukturen der Hyaluronsäure (mittlere Bindungskraft: 17–63 kJ/mol).

… DER TECHNOLOGIE

Aus dem Bereich der Technologie sollten einem bei Ophthalmika – neben den Besonderheiten hinsichtlich der Anforderungen des Europäischen Arzneibuches – die vielseitigen galenischen Möglichkeiten zur Anwendung von Arzneimitteln am Auge einfallen (Augentropfen, -salbe, -bäder, …). Augentropfen gibt es in Einzeldosen- und Mehrdosenbehältnissen auf dem Markt. Aus der Einzeldosisophtiole (EDO) wird nach Aufreißen der Verschlusskappe der nicht konservierte Inhalt herausgedrückt und ein Tropfen ins Auge appliziert. Die leere Verpackung wird anschließend entsorgt und für die nächste Anwendung eine neue EDO verwendet. Bei den Mehrdosenbehältnissen gibt es neben den Augentropfen mit Konservierungsmittel beispielsweise auch das COMOD-System (steht für COntinuous MOno Dose). Die Zubereitung kann trotz großem Vorratsbehältnis ohne Konservierungsmittel nach Anbruch Tropfen für Tropfen über lange Zeit hinweg appliziert werden. Hier ist also entgegen der Arzneibuchanforderung an Mehrdosenbehältnisse für sterile Arzneimittel KEIN Konservierungsmittel enthalten! Stattdessen sind die Anforderungen des Arzneibuches an sterile Arzneimittel durch die ausgeklügelte Verpackungstechnologie gewährleistet.

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Die Blüten des Augentrostes erinnern bei näherer Betrachtung an ein Auge. (Foto: emer – Fotolia.com)

… DER PHARMAZEUTISCHEN BIOLOGIE

Auch aus Sicht der Pharmazeutischen Biologie lässt sich durchaus ein Zusammenhang zu den Ophthalmika herstellen. Der Gemeine Augentrost (Euphrasia officinalis) steht nicht nur dem Namen nach mit Augenarzneimitteln in Zusammenhang, sondern wird tatsächlich schon sehr lange gegen Augenleiden eingesetzt. Und auch die weiße Blüte der Pflanze mit ihren violetten Längsadern, dem gelben Fleck und der schwarzvioletten Mitte erinnert ein wenig an ein Auge. Botanisch gesehen gehört der Augentrost zur Familie der Sommerwurzgewächse (Orobanchaceae). Bei der Pflanze handelt es sich um ein krautartiges Gewächs, das hauptsächlich auf der Nordhalbkugel vorkommt. Der botanische Gattungsname „Euphrasia“ ist vom griechischen Wort ευφρασία, euphrasía für Freude, Frohsinn abgeleitet. Die Inhaltsstoffe des Augentrosts sind vielseitig (Iridoidglykoside wie Euphrosid, Aucubin und Catalpol; Flavonoide, Phenolcarbonsäuren, Lignane und geringe Mengen von ätherischem Öl). Worauf die zugesprochene Wirkung gegen Augenleiden beruht, konnte bisher allerdings wissenschaftlich noch nicht geklärt werden. Auf dem Markt befinden sich homöopathisch potenzierte Präparate.

… DER BIOCHEMIE

Der Bezug zur Biochemie lässt sich nicht gleich auf den ersten Blick erkennen. Doch auch bei der Herstellung pharmazeutischer Arzneimittel erlangen großindustrielle Verfahren wie die biotechnologische Synthese von Rohstoffen immer mehr Bedeutung. Bis vor einigen Jahren gewann man Hyaluronsäure ausschließlich durch Extraktion aus Hahnenkämmen. Dieses Verfahren hatte allerdings den Nachteil, dass viele Fremdstoffe, die sich nicht entfernen lassen und mögliche allergische Reaktionen hervorrufen, als Begleitstoffe vorhanden blieben. Mittlerweile wird Hyaluronsäure mikrobiologisch aus natürlichen Streptokokken-Stämmen gewonnen. Die verwendeten Bakterien tragen auf ihrem Gen die zusätzliche Information zur Synthese von Hyaluronsäure und produzieren in riesigen Fermentern große Mengen Hyaluronsäure. Diese wird durch Mikrofiltration, Ausfällung, mehrere Umkristallisationsschritte bis zur Aufreinigung und anschließender Trocknung aufgearbeitet. Am Ende erhält man einen hochreinen, genau definierten Rohstoff.

VIEL ZU ENTDECKEN

Bestimmt haben viele schon einmal selbst Augentropfen, oder andere Augentherapeutika angewendet – diese aber wohl eher selten aus dem „Blickwinkel des Pharmaziestudenten“ betrachtet, oder? Dabei lohnt es sich, den Blick über die Semestervorlesungen hinaus auf den Alltag zu lenken und Dinge zu entdecken! In diesem Sinne: Augen auf!

Von Annika van der Linde,
Apothekerin und Doktorandin in Hamburg