Forebygging av UV-indusert apoptose av koffein (Caff2)

Koffein er en verdensomspennende kostholdsbestanddel. Det forekommer i en rekke drikkevarer som kaffe, te, brus og kakaodrikker, og i sjokoladebaserte matvarer. I USA er det rapportert et gjennomsnittlig inntak av koffein på 200 mg/d hos 80 % av voksne, tilsvarende mengden i to 5-ounce kopper kaffe eller fire brus. En ny interesse for koffein i oftalmologi dukket opp med observasjonen at koffein hemmer kataraktogenese.

Katarakt er den ledende årsaken til blindhet over hele verden, og til nå finnes det ikke noe godkjent legemiddel for å forhindre grå stær. UVR-B-stråling har blitt identifisert som en av de viktigste risikofaktorene for aldersrelatert grå stær. In vitro viste Varma at koffein bevarer ATP-nivåer og GSH-nivåer i linsen når de utsettes for UVR-B og opprettholder videre gjennomsiktighetstilstanden i linsen. Varma antok dessuten at dens beskyttende effekt i linsen skyldes dens evne til å fange opp reaktive oksygenarter (ROS) og undertrykke økning av toksiske mikroRNAer og påfølgende gendemping. I den galaktosemiske rottemodellen demonstrerte Varma at lokal koffein in vivo hemmet dannelsen av galaktosekatarakt og forhindret apoptose av linseepitelceller.

En ytterligere studie presenterte bevis på at aktuell koffein også forhindrer in vivo UVR-B-indusert katarakt og hemmer apoptose av linseepitelceller. Etterforskerne estimerte beskyttelsesfaktoren (PF) for koffein til 1,23. PF er identisk med PF for solkremer; forholdet mellom terskeldosen av giftstoffet og terskeldosen uten giftstoffet. PF observert for topisk påført koffein var høyere enn PF observert for henholdsvis peroralt administrert vitamin E (PF: 1,14) og vitamin C (PF: 1). Bare Grx-genet gir en høyere PF (PF 1,3). Dette underbygger sterkt at koffein har en viktig antioksidantkapasitet in vivo.

Opptil 99 % av koffein absorberes gastrointestinalt, og farmakokinetikken er sammenlignbar etter oral og i.v. administrasjon. I leveren metaboliseres koffein av leverenzymer som tilhører cytokrom P-450-familien, hovedsakelig CYP1A2. Hovedmetabolitter som 1-metylxantin og 1-metylurinsyre ble rapportert å fortsatt ha betydelig antioksidantaktivitet. Nylig bekreftet en studie den beskyttende effekten av kaffe kombinert med ekstra antioksidanter mot aldersrelatert grå stær. Dens hydrofobe egenskaper tillater koffeinpassasje over alle biologiske membraner. En ytterligere studie fant at koffein etter oralt inntak akkumuleres i linseepitelet.

Linseepitelet spiller en viktig rolle i å balansere vann, ioner og den metabolske homeostasen. I tillegg genererer de spirende cellene i linseepitelet et reservoar for generering av linsefiberceller. UVR-B-stråling absorberes av proteiner og DNA i linseepitelet og underliggende linsefibre, og forårsaker skade på cellene. Når epitelceller er skadet, forstyrres linsens vekst og gjennomsiktighet. Michael et al. demonstrerte utseendet til apoptotiske linseceller etter in vivo eksponering for UVR-B med transmisjonselektronmikroskopi. Ingen nekrotiske celler ble funnet ved terskeldose. Vi fant en topp på apoptose timer etter UVR-B eksponering.

Denne studien tar sikte på å undersøke om koffeinakkumulering i humane linseepitelceller etter oralt koffeininntak er tilstrekkelig til å forhindre eksperimentell ultrafiolett stråling indusert apoptose.