角膜上皮および三叉神経細胞の塩化ベンザルコニウム誘発直接および間接毒性：in vitroでの炎症誘発性およびアポトーシス反応

塩化ベンザルコニウム（BAK）、見分けの防腐剤として広く使用されている四級アンモニウム化合物である塩化剤として広く使用されています。長い用語。この研究の目的は、以前に三叉神経細胞でBAK（BAK-CM）に曝露した角膜上皮細胞によって生成された条件付き培地の毒性をin vitroで評価することでした。ヒト角膜上皮（HCE）細胞株を5.10〜3％BAK（つまり0.005％BAK）に15分間曝露し、5時間回復してBak-CMを準備しました。このBak濃度は、点眼薬で見られる最低の濃度です。この回復期間後、HCE細胞に対するBAK効果は、細胞毒性、形態学的変化、アポトーシス、酸化ストレス、ATP放出、CCL2およびIL6遺伝子誘導、およびCCL2、IL-6およびMIF放出の増加を示しました。次に、マウスの三叉神経節の一次培養を2時間、4時間、または24時間でBak-CMにさらしました。BAK-CMは神経細胞の形態を変化させなかった、または誘導性神経細胞毒性または酸化ストレスを変化させなかったのに対し、BAK-CM誘導FOS（神経活性化マーカー）、ATF3（神経損傷マーカー）、CCL2およびIL6（炎症マーカー）の遺伝子発現。2および4H BAK-CM暴露によりニューロン損傷が促進されました（ATF-3、ホスホ-P38が増加し、ホスホ-STAT3が減少します）。増加; ATF-3、GADD153、アクティブカスパーゼ-3が減少します）。結論として、パラクリンメカニズムをシミュレートするこのin vitroモデルは、角膜三叉神経ニューロンに対するBAKまたはその他の異物の間接的な毒性効果を強調するための興味深いツールを表し、DED病態生理学中に発生する細胞メカニズムをよりよく理解するのに役立つ可能性があります。

Benzalkonium chloride (BAK), a quaternary ammonium compound widely used as disinfecting agent as well as preservative in eye drops is known to induce toxic effects on the ocular surface with inflammation and corneal nerve damage leading to dry eye disease (DED) in the medium-to-long term. The aim of this study was to evaluate in vitro the toxicity of a conditioned medium produced by corneal epithelial cells previously exposed to BAK (BAK-CM) on trigeminal neuronal cells. A human corneal epithelial (HCE) cell line was exposed to 5.10-3% BAK (i.e. 0.005% BAK) for 15 min and let recover for 5 h to prepare a BAK-CM. This BAK concentration is the lowest one found in eye drops. After this recovery period, BAK effect on HCE cells displayed cytotoxicity, morphological alteration, apoptosis, oxidative stress, ATP release, CCL2 and IL6 gene induction, as well as an increase in CCL2, IL-6 and MIF release. Next, a mouse trigeminal ganglion primary culture was exposed to the BAK-CM for 2 h, 4 h or 24 h. Whereas BAK-CM did not alter neuronal cell morphology, or induced neuronal cytotoxicity or oxidative stress, BAK-CM induced gene expression of Fos (neuronal activation marker), Atf3 (neuronal injury marker), Ccl2 and Il6 (inflammatory markers). Two and 4 h BAK-CM exposure promoted a neuronal damage (ATF-3, phospho-p38 increases; phospho-Stat3 decreases) while 24 h-BAK-CM exposure initiated a prosurvival pathway activation (phospho-p44/42, phospho-Akt increases; ATF-3, GADD153, active Caspase-3 decreases). In conclusion, this in vitro model, simulating paracrine mechanisms, represents an interesting tool to highlight the indirect toxic effects of BAK or any other xenobiotic on corneal trigeminal neurons and may help to better understand the cellular mechanisms that occur during DED pathophysiology.