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Ziel: Methotrexat (MTX), ein Folsäure-Antimetabolit, wird zunehmend als Zusatztherapie zu chirurgischen Eingriffen zur Prophylaxe und Therapie der proliferativen Vitreoretinopathie (PVR) in verschiedenen Konzentrationen von 80 bis 4.000 µg/mL (80 µg/mL als Infusion, 400 µg/0,1 mL als IVOM) eingesetzt. Die am häufigsten berichteten okulären Nebenwirkungen von intravitrealem MTX betreffen die Hornhautoberfläche, darunter oberflächliche punktförmige Keratopathien und Epithelerosionen. Da veröffentlichte Daten zum Toxizitätsprofil von MTX weitgehend auf Netzhautzelllinien beschränkt sind, wurden in dieser Studie die zytotoxischen und antiproliferativen Wirkungen von MTX auf humane korneale Keratozyten, Endothelzellen (HCEC) und Epithelzellen (HCE) in-vitro im Vergleich zum Zytostatikum Fluorouracil (5-FU) analysiert.

Methode: MTX und 5-FU wurden in gepufferter Salzlösung (BSS) in Konzentrationen von 0 bis 8.000 µg/mL (0, 0,8, 8, 40, 80, 200, 400, 800, 4.000 und 8.000 µg/mL) bzw. 0–4.000 µg/mL (0, 0,2, 2, 20, 100, 200, 400, 800, 2.000 und 4.000 µg/mL) gelöst. Primäre Keratozyten, HCE und HCEC wurden 1 Stunde lang mit den vorbereiteten MTX- und 5-FU-Lösungen inkubiert (96-Well-Platten; 10.000 Zellen/Well). 24 Stunden nach Exposition wurden die proliferativen (BrdU-Assay), apoptotischen (Caspase 3/7-Assay) und metabolischen Aktivitäten (CellTiter-Glo-Assay) im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle bewertet (n = 3, N = 3).

Ergebnis: MTX induzierte in allen getesteten Zelltypen bereits bei niedrigen Konzentrationen (8 µg/mL; p < 0,001) antiproliferative Effekte, verringerte die metabolische Aktivität in HCE bei ≥ 800 µg/mL (p < 0,001) sowie in HCEC und Keratozyten bei ≥ 4.000 µg/mL (p < 0,05) und erhöhte die Apoptoserate in allen kornealen Zelltypen bei ≥ 800 µg/mL (p < 0,001). Im Gegensatz dazu führte 5-FU bei ≥ 800 µg/mL zu einer verminderten metabolischen Aktivität und einer erhöhten Apoptose ausschließlich in HCE (p < 0,001), während Keratozyten und HCEC selbst bei den höchsten getesteten Konzentrationen unbeeinflusst blieben.

Schlussfolgerung: MTX erwies sich in kornealen Zellen bis zu einer Konzentration von 400 µg/mL als biokompatibel. Dies eröffnet vor allem für die Anwendung als Infusion die Möglichkeit, höhere Konzentrationen zu verwenden als aktuell klinisch praktiziert (80 µg/mL). Jedoch sollten hierbei die zellschädigenden Effekte von MTX und 5-FU auf korneale Epithelzellen bei Konzentrationen ≥ 800 µg/mL bei der Anwendung als Agentien in der PVR-Prophylaxe und -therapie sorgfältig berücksichtigt werden.