Der Einfluss verschiedener α-Sympathomimetika und Benzalkoniumchlorid auf die Zilienschlagfrequenz humaner Flimmerzellen in vitro[*]

Zusammenfassung

Hintergrund: Es wurde ein In-vitro-Modell der humanen Nasenschleimhaut entwickelt, das es ermöglicht, unter standardisierten Bedingungen die Reaktion der Zilienschlagfrequenz auf verschiedene Pharmazeutika zu messen.

Methode: Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkung der α-Sympathomimetika Naphazolin, Oxymetazolin und Xylometazolin als Reinsubstanzen und des Konservierungsmittels Benzalkoniumchlorid in ansteigenden Konzentrationen auf die Zilienschlagfrequenz (CBF). Für diese Untersuchungen dienten in vitro gezüchtete humane Zellen der Nasenschleimhaut, die bei den Äquilibrierungsmessungen eine hohe Konstanz über mindestens 200 Minuten aufwiesen.

Ergebnisse: Die α-Sympathomimetika Oxymetazolin in den Konzentrationen 0,01 % und 0,001 % sowie Naphazolin in allen Konzentrationen zeigten keine Veränderung der CBF, wohingegen Xylometazolin bei der Konzentration von 0,1 % einen hochsignifikanten, aber partiell reversiblen Rückgang der CBF bewirkte. Oxymetazolin zeigte ebenso einen signifikanten Rückgang der CBF ab einer Konzentration von 0,1 %. Dieser Effekt war jedoch nach dem Ausspülen mit substratfreiem Medium nicht reversibel, vielmehr zeigte sich ein weiterer Rückgang der CBF. Das Konservierungsmittel Benzalkoniumchlorid bewirkte eine irreversible Ziliostase bereits bei einer Konzentration von 0,005 %.

Schlussfolgerungen: Von den drei untersuchten α-Sympathomimetika zeigte lediglich Naphazolin in allen gemessenen Konzentrationen keine nachweisbare toxische Wirkung. Im Hinblick auf eine therapeutische Anwendung ist deshalb diese Substanz in den Konzentrationen 0,001 % - 0,1 % allen anderen α-Sympathomimetika vorzuziehen. Oxymetazolin in den Konzentrationen von 0,01 % und 0,001 % zeigte ebenfalls keine toxische Wirkung, führte jedoch in der Konzentration von 0,1 % zu einer irreversiblen Schädigung der Zilien. Dies sollte bei der Verabreichung von Rhinologika insbesondere bei Kindern beachtet werden. Dieselbe Vorsicht ist bei Xylometazolin geboten, bei dem es bei der Konzentration von 0,1 % zu einem hochsignifikanten und nur partiell reversiblen Rückgang der CBF kommt. Von allen Rhinologika, die als das Konservierungsmittel Benzalkoniumchlorid enthalten, muss dringend abgeraten werden.

Abstract

Background: An appropriate in-vitro model of the human nasal mucosa was developed, which allowed to measure the influence of different pharmaceutical substances on the ciliary beat frequency (CBF) under standardized conditions. Method: The present study describes the effect of the α-sympathomimetic drugs naphazolin, xylometazolin and oxymetazolin as pure substances and the preservative Benzalkonium chloride in rising concentrations on the CBF. For these investigations human cells of the human nasal mucosa were cultured, which exhibited a high constancy during the equilibration measurements over at least 200 minutes. Results: The α-sympathomimetic drugs oxymetazoline in the concentration of 0.01 % and 0.001 % as well as naphazoline within all three concentrations did not show any change of the CBF. Whereas xylometazoline in the concentration of 0.1 % caused a high-significant decrease of the CBF. This decrease of the CBF was however partially reversible after rinsing out. Oxymetazolin showed likewise a significant decrease of the CBF in the concentration of 0.1 %. This effect however was not reversible after rinsing out with substrate-free medium, but on the contrary showed up a further decrease of CBF. The preservative benzalkonium chloride effected an irreversible ciliostatic activity already in the concentration of 0.005 %. Conclusions: From the three investigated α-sympathomimetic drugs only naphazoline in all measured concentrations did not show any toxic effect. With regard to its therapeutic application this drug in the concentrations 0.001 % - 0.1 % should be preferred to all other α-sympathomimetic drugs. Oxymetazoline in the concentration of 0.01 % and 0.001 % had no toxic effect as well. It however caused an irreversible damage to the cilia in the concentration of 0.1 %. This should be considered for the application of rhinological drugs especially in children. The same attention is demanded for xylometazoline, causing a high significant release of CBF in the concentration of 0.1 %, which is only partially reversible. Due to the results of this study it has strongly to be advised against the use of all rhinological drugs containing the preservative benzalkonium chloride.

Schlüsselwörter

Zellkultur - humane nasale Mukosa - Zilien - Zilienschlagfrequenz - in vitro - α-Sympathomimetika - Naphazolin - Xylometazolin - Oxymetazolin - Benzalkoniumchlorid

Key words

cell culture - human nasal mucosa - ciliated cells - ciliary beat frequency - in vitro - α-sympathomimetics - naphazoline - xylometazoline - oxymetazoline - benzalkonium chloride

1 Mit Unterstützung der Jean-Uhrmacher-Stiftung

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1 Mit Unterstützung der Jean-Uhrmacher-Stiftung