บทความเผยแพร่ความรู้สู่ประชาชน

อาจารย์ ดร. ภก.อนันต์ชัย อัศวเมฆิน
ภาควิชาเภสัชวิทยา มหาวิทยาลัยมหิดล

โรคตาแห้ง (Dry Eye Disease: DED) เป็นหนึ่งในปัญหาทางตาที่พบบ่อยที่สุดและสามารถสร้างความทรมานให้กับผู้ป่วยได้อย่างมาก โรคนี้เกิดจากการเสียสมดุลของน้ำตาที่เคลือบอยู่บนผิวกระจกตา อันส่งผลให้เกิดอาการระคายเคือง การอักเสบ และทำให้เกิดความเสียหายต่อผิวกระจกตา ส่งผลให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยลดลง การรักษาโรคตาแห้งโดยใช้น้ำตาเทียมจึงเป็นทางเลือกที่สำคัญและได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถตอบสนองต่อความต้องการของผู้ป่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพ การพัฒนาน้ำตาเทียมที่ใช้ในการรักษาโรคตาแห้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์ที่มีสารสำคัญเป็นกรดไฮยาลูโรนิค (Hyaluronic Acid: HA) ซึ่งเป็นสารที่ได้รับการพิสูจน์ว่ามีบทบาทสำคัญในการช่วยรักษาสมดุลและลดแรงเสียดทานบนผิวกระจกตา

พื้นฐานของการหล่อลื่นและสมดุลของผิวกระจกตา

การรักษาสมดุลของน้ำตาและการหล่อลื่นบนผิวกระจกตาเป็นปัจจัยสำคัญที่ช่วยให้ตาสามารถทำงานได้อย่างปกติ น้ำตาประกอบด้วยชั้นต่างๆ ได้แก่ ชั้นเมือก (mucin) เป็นชั้นที่อยู่ติดกับผิวกระจกตา ชั้นน้ำ และชั้นน้ำมันอยู่นอกสุด ซึ่งมีบทบาทในการป้องกันไม่ให้น้ำตาระเหยเร็วเกินไป นอกจากนี้ สารเมือกที่ถูกผลิตจากเซลล์ Goblet บนผิวเยื่อบุตา เช่น MUC5AC ยังมีบทบาทสำคัญในการลดแรงเสียดทานระหว่างผิวกระจกตาและเปลือกตา

MUC5AC เป็นสาร Mucin ที่มีคุณสมบัติเป็นเจล ซึ่งสามารถสร้างความหนืดในน้ำตาและช่วยลดแรงเสียดทานบนผิวกระจกตา สารนี้ยังมีบทบาทในการป้องกันการบาดเจ็บและการอักเสบของผิวกระจกตา เนื่องจากสามารถสร้างชั้นป้องกันที่แข็งแรงและยืดหยุ่นได้ นอกจากนี้ คุณสมบัติทางการไหลของชั้นน้ำตาก็มีความสำคัญไม่น้อย ความสามารถในการเปลี่ยนแปลงความหนืดตามอัตราการไหลของน้ำตาจะช่วยให้สามารถปรับตัวตามการเคลื่อนไหวของเปลือกตาเมื่อกระพริบ

บทบาทของกรดไฮยาลูโรนิค (HA) ในการรักษาโรคตาแห้ง

กรดไฮยาลูโรนิค (HA) เป็นสารสำคัญที่มีคุณสมบัติพิเศษในการเกาะกับโมเลกุลของ Mucin บนพื้นผิวตา โดยสามารถแทรกซึมเข้าไปในสายโซ่ของ Mucin และสร้างพันธะไฮโดรเจนที่ช่วยให้ HA สามารถยึดติดกับผิวกระจกตาได้อย่างมั่นคง นอกจากนี้ HA ยังมีคุณสมบัติในการเพิ่มความชุ่มชื้นและยืดระยะเวลาการแตกตัวของฟิล์มน้ำตาที่เคลือบอยู่บนผิวกระจกตา ซึ่งมีความสำคัญในการรักษาสมดุลของน้ำตาและลดความรู้สึกไม่สบายที่เกิดจากโรคตาแห้ง

นอกจากนี้ การศึกษายังพบว่า HA สามารถเพิ่มจำนวนเซลล์ Goblet ที่มีบทบาทในการผลิต Mucin ซึ่งช่วยเพิ่มการหล่อลื่นและลดการระเหยของฟิล์มน้ำตาได้อย่างมีประสิทธิภาพ HA ยังช่วยสร้างเกราะป้องกันที่แข็งแรงบนผิวกระจกตา ทำให้ลดการอักเสบและป้องกันการบาดเจ็บจากปัจจัยภายนอก เช่น รังสี UVB เป็นต้น

ภาพรวมของกลไกการออกฤทธิ์ของน้ำตาเทียมที่มีสารสำคัญเป็นกรดไฮยาลูโรนิค (HA) โดยแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก คือ การออกฤทธิ์ทางกายภาพ (Physical Action), การออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา (Pharmacological Action), และการตั้งตำรับให้มีความเข้มข้นน้อยกว่าสารน้ำในร่างกาย (Hypotonic Solution) โดยมีรายละเอียดดังนี้:

1. การออกฤทธิ์ทางกายภาพ (Physical Action)

- การคงสภาพฟิล์มน้ำตา (Stabilize Tear Film): HA ช่วยคงสภาพของฟิล์มน้ำตาบนผิวกระจกตา ทำให้มีความชุ่มชื้นและลดความระคายเคือง

- คุณสมบัติ (Properties):

  - Mucomimessis: ช่วยให้ความปลอดภัยในการใช้งาน

  - Mucoadhesive: เพิ่มระยะเวลาการเกาะติดของฟิล์มน้ำตาบนผิวกระจกตา

  - Viscoelasticity/Non-Newtonian: ให้ความสะดวกสบายต่อดวงตา

  - Water Retention: ช่วยกักเก็บน้ำได้ดี และลดการระเหยของน้ำตา

2. การออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา (Pharmacological Action)

- การเพิ่มจำนวนเซลล์ Goblet (Increasing Numbers of Goblet Cells): HA ส่งเสริมการเคลื่อนที่และการเพิ่มจำนวนของเซลล์เยื่อบุผิวที่สำคัญในการผลิต Mucin

- คุณสมบัติ (Properties):

  - Promote Corneal Cell Migration & Proliferation (โดยการกระตุ้นผ่าน CD44 receptor): ช่วยในการรักษาบาดแผลที่ผิวกระจกตา

3. การตั้งตำรับให้มีค่าความเข้มข้นของสูตรน้อยกว่าสารน้ำในร่างกาย (Hypotonic Solution)

- วัตถุประสงค์ คือ เพื่อลดความเข้มข้นของน้ำตาในภาวะโรคตาแห้งที่มีความเข้มข้นสูงมากกว่าปกติ (Tear hyper-osmolarity): การใช้น้ำตาเทียมที่เป็นสูตร hypotonic จะมีคุณสมบัติในการทำให้ความเข้มข้นของน้ำตากลับสู่สภสภาวะปกติได้เร็ว ผลที่ตามมาคือ ลดการอักเสบ ทำให้ลดการตายของเซลล์ ไม่เกิดแผลที่ผิวกระจกตา ซึ่งเรียกได้ว่า เปรียบเสมือนการรักษาที่ต้นเหตุของวงจรการเกิดโรคตาแห้งนั่นเอง 

- ผลการออกฤทธิ์ (Cytoprotective Effect):

  - ปกป้องเซลล์จากสารเคมีภายนอก เช่น สารกันเสียรังสี UV และสารอักเสบต่าง ๆ เนื่องจากความเข้มข้นของน้ำตากลับสู่สภาวะปกติได้เร็ว โดยจากงานวิจัยพบว่า ค่าความเข้มข้นของตำรับที่ประมาณ 150 มิลลิออสโมล/ลิตร จะมีประสิทธิภาพในการรักษาวงจรตาแห้งดังกล่าวข้างต้นได้ดี 

ปัจจุบันมีสารสำคัญที่นำมาใช้ในผลิตภัณฑ์น้ำตาเทียมหลากหลายชนิด ได้แก่ Carboxymethyl Cellulose, Hyaluronic Acid (ประกอบด้วย Glucuronic Acid และ N-acetyl-glucosamine), และสารป้องกัน Osmoprotection (Glycerol, Erythritol, L-carnitine) ที่แต่ละตัวออกฤทธิ์ช่วยในการรักษาโรคตาแห้งแตกต่างกันไป แต่สารสำคัญที่ได้รับการรับรองว่า เป็น gold standard ของการรักษาโรคตาแห้ง ก็คือ Hyaluronic Acid 

การพิจารณาเลือกใช้น้ำตาเทียมที่เหมาะสม

การพัฒนาน้ำตาเทียมสำหรับการรักษาโรคตาแห้งไม่เพียงแค่การเพิ่มความชุ่มชื้นให้กับดวงตาเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของน้ำตาเทียม เพราะแม้จะเป็นสารสำคัญ คือ HA เหมือนกัน แต่ก็มีความแตกต่างกัน เช่น ความเข้มข้นและน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งเหล่านี้มีผลต่อกลไกการออกฤทธิ์ ประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่ผู้ป่วยจะได้รับ 

น้ำตาเทียมที่มีกรดไฮยาลูโรนิคความเข้มข้นสูง (มากกว่า 0.3%) มักมีความหนืดสูงและสามารถยืดระยะเวลาที่ฟิล์มน้ำตาเคลือบอยู่บนผิวกระจกตาได้นาน แต่น้ำตาเทียมที่มีความหนืดสูงเกินไปอาจทำให้ผู้ป่วยรู้สึกไม่สบายตาหรือมองเห็นภาพเบลอได้ ดังนั้น ความเข้มข้นของ HA จึงต้องถูกปรับให้เหมาะสมเพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างการรักษาและความสะดวกสบายในการใช้งาน

น้ำหนักโมเลกุลของ HA ก็เป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อประสิทธิภาพของน้ำตาเทียม HA น้ำหนักโมเลกุลสูง (มากกว่า 1 ล้านดาลตัน) มักมีคุณสมบัติที่ดีกว่าในการรักษาโรคตาแห้ง เนื่องจากสามารถเพิ่มการเคลื่อนไหวของเซลล์ ลดการอักเสบ และป้องกันการเสียชีวิตของเซลล์ได้ นอกจากนี้ HA น้ำหนักโมเลกุลสูงยังช่วยลดการทำลายของเนื้อเยื่อจากรังสี UVB ซึ่งเป็นปัจจัยเสี่ยงสำคัญในการเกิดโรคตาแห้ง

ในทางตรงกันข้าม HA น้ำหนักโมเลกุลต่ำ (น้อยกว่า 800,000 ดาลตัน) อาจมีผลกระตุ้นการอักเสบและส่งเสริมการเจริญเติบโตของเนื้องอกได้ ซึ่งทำให้น้ำตาเทียมที่มี HA น้ำหนักโมเลกุลต่ำมักไม่เหมาะสมในการใช้รักษาโรคตาแห้งในระยะยาว

แหล่งที่มาของกรดไฮยาลูโรนิค

การผลิต HA สำหรับใช้น้ำตาเทียมสามารถทำได้จากแหล่งที่มาหลายประเภท เช่น การหมักเชื้อแบคทีเรียหรือการสกัดจากสัตว์ การเลือกใช้แหล่งที่มาของ HA นั้นมีผลต่อคุณภาพ ประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ HA ที่ผลิตจากการหมักเชื้อแบคทีเรียมักมีความบริสุทธิ์สูงและสามารถควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพได้ดี อย่างไรก็ตาม การผลิต HA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสม่ำเสมอและคงที่เป็นกระบวนการที่ท้าทาย ซึ่งต้องอาศัยเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

ความปลอดภัยและความเข้ากันได้ของน้ำตาเทียม

นอกจากความเข้มข้นและน้ำหนักโมเลกุลของ HA แล้ว ความปลอดภัยของน้ำตาเทียมก็เป็นปัจจัยที่ไม่ควรมองข้าม น้ำตาเทียมที่ดีควรมีค่า pH ที่ใกล้เคียงกับน้ำตาธรรมชาติ (pH 7.4) เพื่อไม่ให้เกิดความรู้สึกไม่สบายตา หรือแสบตาหลังหยอด นอกจากนี้ น้ำตาเทียมที่ใช้ในการรักษาโรคตาแห้งควรปราศจากสารกันเสียและสารอื่น ๆ ที่อาจทำให้เกิดการระคายเคืองหรืออาการแพ้ในผู้ป่วย

สรุป

การพัฒนาน้ำตาเทียมสำหรับการรักษาโรคตาแห้งนั้นต้องคำนึงถึงปัจจัยหลายประการ เช่น ความเข้มข้นและน้ำหนักโมเลกุลของกรดไฮยาลูโรนิค การเลือกใช้แหล่งที่มาของวัตถุดิบ และการควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ ความปลอดภัยและความเข้ากันได้กับดวงตาก็เป็นสิ่งที่ต้องให้ความสำคัญอย่างมาก เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและปลอดภัยสำหรับการใช้งานในระยะยาว โดยเครื่องมือสำคัญที่น่าจะเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาเลือกน้ำตาเทียม ก็คือ ข้อมูลจากงานวิจัยนั่นเอง 

Photo cover by Freepik.com

แหล่งอ้างอิง/ที่มา

1. Camillieri, G. (2004). Journal of Ocular Pharmacology & Therapeutics, 20(3), 245-254. https://doi.org/10.1089/108076804773437383
2. Diagnostics. (2020). HA is a highly flexible polyanion able to intimately entangle with and adhere to the mucin molecules at the ocular surface. Diagnostics, 10(511). https://doi.org/10.3390/diagnostics10020511
3. Friction. (2024). Ocular lubrication: Boundary and hydrodynamic lubrication. Friction. https://doi.org/10.1007/s40544-023-0828-5
4. Labetoulle, M., Benitez-del-Castillo, J. M., Barabino, S., Herrero Vanrell, R., Daull, P., Garrigue, J.-S., & Rolando, M. (2022). Artificial tears: Biological role of their ingredients in the management of dry eye disease. International Journal of Molecular Sciences, 23(2434). https://doi.org/10.3390/ijms23052434
5. Liu, X. M., et al. (2013). Molecular weight of SH eye drops. Optometry & Vision Science, 90(9), 1057-1062. https://doi.org/10.1097/OPX.0b013e31829d1b1a
6. Marx, D., & Birkhoff, M. (2019). Sterile filtration and TIP-SEAL technology in ophthalmic dispensers. Pharmaceutics Industry, 81(9), 1247-1252. https://doi.org/10.3139/113306619X157651
7. Monslow, J., Govindaraju, P., & Puré, E. (2015). Hyaluronan – A functional and structural sweet spot in the tissue microenvironment. Frontiers in Immunology, 6, 231. https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00231
8. Nguyen, L., et al. (2023). Different characterization of HA molecular weights in eye drops. Translational Vision Science & Technology, 12(4), Article 5. https://doi.org/10.1167/tvst.12.4.5
9. Oktay, O., et al. (2021). Performance of formulation inactive agents. European Journal of Ophthalmology, 31(3), 545-557. https://doi.org/10.1177/11206721211005815
10. Pauloin, T., et al. (2008). The effect of high molecular weight hyaluronic acid in eye drops. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 33(2), 90-100. https://doi.org/10.1016/j.ejps.2007.12.003
11. Serra, M. (2023). Microbial HA production: A review. Microbial Cell Factories, 22, Article 34. https://doi.org/10.1186/s12934-023-01957-2
12. Srinivasan, S., & Shannon, P. (2023). Technologies used in MDPF dispensation in lubricant eye drops. The Ophthalmologist. https://theophthalmologist.com/subspecialties/multi-dose-preservative-free-lubricant-eye-drops-for-the-management-of-dry-eye-disease