Preventie van UV-geïnduceerde apoptose door cafeïne (Caff2)

Cafeïne is een wereldwijd geconsumeerd voedingsbestanddeel. Het komt voor in allerlei dranken zoals koffie, thee, frisdranken en cacaodranken, en in voedingsproducten op basis van chocolade. In de Verenigde Staten is er een gerapporteerde gemiddelde inname van cafeïne van 200 mg/d bij 80% van de volwassenen, wat overeenkomt met de hoeveelheid in twee 5-ounce kopjes koffie of vier frisdranken. Een nieuwe interesse voor cafeïne in de oogheelkunde ontstond met de observatie dat cafeïne cataractogenese remt.

Cataract is wereldwijd de belangrijkste oorzaak van blindheid en tot nu toe is er geen goedgekeurd medicijn om cataract te voorkomen. UVR-B-straling is geïdentificeerd als een van de belangrijkste risicofactoren voor leeftijdsgebonden cataract. In vitro toonde Varma aan dat cafeïne de ATP-niveaus en GSH-niveaus in de lens behoudt bij blootstelling aan UVR-B en verder de staat van transparantie in de lens handhaaft. Varma veronderstelde bovendien dat het beschermende effect in de lens te danken is aan het vermogen om reactieve zuurstofspecies (ROS) op te vangen en de verhoging van toxische microRNA's en de daaruit voortvloeiende genuitschakeling te onderdrukken. In het galactosemische rattenmodel toonde Varma aan dat topische cafeïne in vivo de vorming van galactose-cataract remde en apoptose van lensepitheelcellen verhinderde.

Een andere studie leverde bewijs dat topische cafeïne ook in vivo UVR-B-geïnduceerde cataract voorkomt en apoptose van lensepitheelcellen remt. De onderzoekers schatten de beschermingsfactor (PF) van cafeïne op 1,23. De PF is identiek aan de PF voor zonnebrandmiddelen; de verhouding tussen de drempeldosis van het toxische middel en de drempeldosis zonder het toxische middel. De PF die werd waargenomen voor plaatselijk aangebrachte cafeïne was hoger dan de PF die werd waargenomen voor respectievelijk peroraal toegediende vitamine E (PF: 1,14) en vitamine C (PF: 1). Alleen het Grx-gen zorgt voor een hogere PF (PF 1,3). Dit ondersteunt sterk dat cafeïne in vivo een belangrijke antioxidantcapaciteit heeft.

Tot 99% van de cafeïne wordt gastro-intestinaal geabsorbeerd en de farmacokinetiek is vergelijkbaar na orale en i.v. administratie. In de lever wordt cafeïne gemetaboliseerd door leverenzymen die behoren tot de cytochroom P-450-familie, voornamelijk CYP1A2. Er werd gemeld dat belangrijke metabolieten zoals 1-methylxanthine en 1-methylurinezuur nog steeds een significante antioxiderende werking hebben. Onlangs bevestigde een studie het beschermende effect van koffie in combinatie met een aanvullend antioxidantdieet tegen ouderdomsstaar. De hydrofobe eigenschappen zorgen ervoor dat cafeïne alle biologische membranen kan passeren. Een andere studie wees uit dat cafeïne na orale inname zich ophoopt in het lensepitheel.

Het lensepitheel speelt een belangrijke rol bij het balanceren van water, ionen en de metabolische homeostase. Bovendien genereren de kiemcellen in het lensepitheel een reservoir voor het genereren van lensvezelcellen. UVR-B-straling wordt geabsorbeerd door eiwitten en DNA in het lensepitheel en onderliggende lensvezels en veroorzaakt schade aan de cellen. Wanneer epitheelcellen beschadigd zijn, wordt de lensgroei en transparantie verstoord. Michael et al. demonstreerden het verschijnen van apoptotische lenscellen na in vivo blootstelling aan UVR-B met transmissie-elektronenmicroscopie. Bij de drempeldosis werden geen necrotische cellen gevonden. We vonden een piek van apoptose uren na blootstelling aan UVR-B.

De huidige studie heeft tot doel te onderzoeken of cafeïne-accumulatie in menselijke lensepitheelcellen na orale inname van cafeïne voldoende is om experimentele door ultraviolette straling geïnduceerde apoptose te voorkomen.