BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM :

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1 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : VON DER FORSCHUNG ZUR FILTERUNG SCHÄDLICHER LICHTSTRAHLUNG CORALIE BARRAU FORSCHUNGSINGENIEURIN OPTIK UND PHOTONIK ESSILOR INTERNATIONAL, FRANKREICH AMÉLIE KUDLA F&E GESUNDHEITSINNOVATION PROGRAMM-KOORDINATORIN MÉLANIE TESSIERES F&E OPTIKINGENIEURIN ESSILOR OF AMERICA WHITE PAPER VERÖFFENTLICHT IN POINTS DE VUE, INTERNATIONALE ZEITSCHRIFT FÜR AUGENOPTIK ONLINE-VERÖFFENTLICHUNG

2 CORALIE BARRAU RESEARCH ENGINEER, OPTICS AND PHOTONICS ESSILOR INTERNATIONAL, FRANCE Coralie trat 2011 bei Essilor ein, nachdem sie einen Abschluss als Physikerin/ Optikingenieurin an der Institut d Optique Graduate School Paris Tech sowie zwei Masterabschlüsse mit Auszeichnung an der Universität Paris XI in Grundlagenphysik sowie im Bereich Optik für neue Technologien erworben hatte. Ihre Forschungstätigkeit konzentriert sich auf die Photobiologie des Auges, Photometrie und Interferenzphysik für neue Brillengläser. AMÉLIE KUDLA R&D HEALTH INNOVATION PROGRAMS COORDINATOR ESSILOR INTERNATIONAL, FRANCE Amélie kam 2004 zu Essilor, nachdem sie einen Masterabschluss an der Graduate School of Chemistry in Montpellier erworben hatte. Ihre Aufgabe bei Essilor besteht darin, die F&E-Programme mit Schwerpunkt Gesundheitsstrategie und Premium- Kerngeschäft federführend zu betreuen: Bereichsübergreifende Zusammenarbeit zwischen F&E-Experten, Marketing, Engineering und Qualitätssicherung zum Aufbau von Programmen mit dem Ziel, Produktwünsche mit der globalen F&E- Innovationsstrategie in Einklang zu bringen. MÉLANIE TESSIERES R&D OPTICAL ENGINEER ESSILOR OF AMERICA Melanie trat 2008 bei Essilor ein, nachdem sie 4 Jahre in der Automobilbeleuchtungsbranche tätig war. Sie erwarb einen Abschluss in Physik/Optik an der Institut d Optique Graduate School Paris Tech sowie einen Masterabschluss in Optik an der University of Arizona (USA). Im Essilor-Unternehmensbereich Optik war sie zunächst für neue Produktdesigns zuständig und gehörte dem Fachbereich Physik/ Chemie an. Seit 2012 befasst sie sich primär mit Radiometrie und optischer Simulation. Den Schwerpunkt ihrer Forschungstätigkeit bildet die Wechselwirkung zwischen Licht, Brillengläser und Auge. EINFÜHRUNG Licht ist die treibende Kraft für Leben, das neben seiner elementarsten Funktion - die Produktion zellulärer Energie - die Generierung hochkomplexer Prozesse in intelligenten Lebewesen übernimmt. Licht ist für die Sehfunktion der Augen zwar unentbehrlich, beschert diesen jedoch gegensätzliche Effekte, wirkt es doch gleichzeitig heilsam und schädlich. Die aufgrund gesundheitsschädlicher Lichtexposition hervorgerufene irreversible Schädigung der Augen nimmt in der alternden Bevölkerung weiter zu und ist mittlerweile zu einem volksgesundheitlichen Problem besorgniserregenden Ausmaßes geworden. Die größte Lichtquelle ist die Sonne, die schädliche ultraviolette und blau-violette Strahlung sowie gutes blau-türkises Licht emittiert. Zusätzlich wird unser Lichtexpositions-Profil durch die Entwicklung moderner künstlicher Lichtquellen verändert, die die Belastung durch schädliches Licht erhöhen und die Augen verstärkt den potenziellen Risiken kumulativer Netzhautschäden aussetzen. Die Analyse lichtinduzierter Augenschädigung ist für die Entwicklung effektiver Lichtfilterlösungen als Teil des Präventions- Instrumentariums von unschätzbarem Nutzen. Eine der Herausforderungen, denen sich die Augenoptik-Industrie gegenübersieht, besteht darin, den Schutz unserer Augen vor gesundheitsschädlicher Strahlung und die zur Ausübung visueller und nicht-visueller Funktionen notwendige Exposition der Netzhaut mit essenziellem Licht in ein ausgewogenes Verhältnis zueinander zu bringen. Ein besseres Verständnis der biologischen Zusammenhänge hinter den retinalen Schädigungsmechanismen ist für die Entwicklung hochentwickelter Lösungen unentbehrlich, um unsere Augen angemessen schützen zu können. In diesem White Paper geben wir einen Überblick über den aktuellen Forschungs- und Entwicklungsstand und konzentrieren uns dabei auf die Rolle von oxidativem Stress bei der lichtinduzierten Alterung der Netzhaut. Abschließend präsentieren wir neue Brillenglaslösungen, die von Essilor im Rahmen seiner Verbundforschung mit dem Institut de la Vision Paris entwickelt wurden. SCHLÜSSELBEGRIFFE Schädliches blau-violettes Licht, Sonnenstrahlung, Leuchtdioden, oxidativer Stress, ROS, Netzhautschädigung, retinales Pigmentepithel, Phototoxizität, UV, E-SPF, Prävention, Eye Protect System, Smart Blue Filter 2

3 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : LICHT UND SEHZYKLUS Das elektromagnetische Spektrum und die Lichtübertragung zum Auge Das elektromagnetische Spektrum deckt ein Kontinuum elektromagnetischer Wellen ab von Funkwellen, Mikrowellen, Infrarot-, sichtbare sowie UV-Strahlungen bis hin zu Röntgen- und Gamma- Strahlen - wobei sich die Photonenenergie mit abnehmender Wellenlänge erhöht [Abbildung 1] Sonnenlicht besteht zu 5-10 % aus UV-Strahlung ( nm), bis zu 40 % aus sichtbarer Strahlung ( nm) sowie zu % aus infraroten Strahlen. Diese werden von den übereinanderliegenden Schichten des Auges absorbiert oder hindurch gelassen, womit das auf die Netzhaut gelangende Licht eine Modulation erfährt 1. UV-Wellen wirken sich schädlich auf die vorderen Abschnitte des menschlichen Auges aus. De facto gelangen bei einem gesunden Erwachsenen keine UV-Strahlen auf die Netzhaut. Die UVC-Strahlen ( nm) der Sonne werden von der Atmosphäre herausgefiltert, während die meisten UVB-Strahlen ( nm) von der Hornhaut absorbiert werden. Die restlichen UVB- und die meisten UVA-Strahlen ( nm) werden dann von der Augenlinse absorbiert. Dagegen gelangen hohe Anteile sichtbaren Lichts auf die Netzhaut 2. Licht befähigt uns nicht nur zur Wahrnehmung von Formen, Kontrasten und Farben, sondern spielt auch eine wichtige Rolle bei verschiedenen nicht-visuellen Funktionen des Körpers und steuert zahlreiche biorhythmische Prozesse. Energiereiches sichtbares Licht ( nm), gemeinhin als blaues Licht bezeichnet, macht % der Sonnenstrahlung im sichtbaren Bereich aus. Es umfasst sowohl schädliche blau-violette Strahlungen ( nm), die die Netzhaut schädigen kann, aber auch gutes blau-türkises Licht ( nm), das tagsüber für die normalen Körperfunktionen von essenzieller Bedeutung ist. Wenngleich die Übertragung von blauem Licht zur Netzhaut altersbedingt abnimmt, bleibt es dennoch auf signifikantem Niveau weiter bestehen. Grundlagen des retinalen Sehzyklus Um zur Netzhaut zu gelangen, tritt Licht zuerst durch Hornhaut, Kammerwasser, Augenlinse und dann durch den Glaskörper hindurch. Hier passieren die Lichtstrahlen die retinalen Ganglienzellen und anschließend mehrere Zellschichten, bevor sie die äußere Netzhaut erreichen. Die äußere Netzhaut besteht aus den retinalen Pigmentepithelzellen (RPE) und den Außensegmenten der visuellen Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) [Abbildung 2]. Die Membranscheiben der GAMMASTRAHLEN Y-RAYS RÖNTGENSTRAHLEN ULTRAVIOLETT SICHTBAR INFRAROT MIKROWELLEN RADIOWELLEN 380nm 500nm 780nm H E V Schädliches blau-violettes Licht ( nm) Gutes blau-türkises Licht ( nm) Restliches sichtbares Licht nm L E V Abbildung 1. Sichtbares Licht ( nm) im elektromagnetischen Spektrum. HEV (high energy visible = energiereiches sichtbares Licht). LEV (low energy visible = energiearmes sichtbares Licht) 3

4 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Photorezeptor-Außensegmente (POS) enthalten Sehpigmente, die durch kovalente Bindung von 11-cis- Retinal (ein lichtempfindliches Derivat von Vitamin A) an das transmembranständige Opsin, einem Signalprotein, entstehen. Absorbierte Photonen sorgen für die Opsin-vermittelte Übertragung von Energie an die Photorezeptoren, lösen dadurch die Isomerisierung des 11-cis-Retinal aus, wodurch es zu einer Konformationsänderung in Alltrans-Retinal kommt [Abbildung 3]. All-trans-Retinal wird vom aktivierten Opsin in Zytoplasma überführt und dann rasch zu seiner nicht-oxidierten Form, Alltrans-Retinol, in einer gesunden Netzhaut reduziert 3-5. Dieses passiert den subretinalen Raum und dringt in das RPE ein, wo es wieder zu einer Rückverwandlung in 11-cis-Retinal kommt, das anschließend in die Photorezeptoren zurücktransportiert wird, wo es sich an das Opsin bindet und damit den Sehzyklus abschließt [Abbildung 3]. Das RPE spielt beim Sehvorgang eine entscheidende Rolle; abgesehen von der ständigen Erneuerung von 11-cis-Retinal ist das RPE auch für die Phagozytose der Membranscheiben der Photorezeptor-Außensegmente sowie für die Versorgung der Photorezeptoren mit Nährstoffen und Sauerstoff verantwortlich. Der Sehzyklus bildet die Grundlage für unser Sehen und seine funktionelle Beeinträchtigung führt zu einer irreversiblen Schädigung der Netzhaut. Abbildung 2. Sehpigmente in den Photorezeptor-Außensegmenten. Retinales Pigmentepithel (RPE) Photorezeptor- Außensegment (POS) 11-cis-Retinal Opsin Rhodopsin 11-cis All-trans-Retinol All-trans Retinal Abbildung 3. Der Sehzyklus in den Stäbchen. 4

5 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Augenschädigung: Netzhautpathologien im Fokus Chronische Exposition der Augen mit UV-Strahlung der Sonne wird mit der Pathogenese zahlreicher Erkrankungen des vorderen Augenabschnitts in Verbindung gebracht, namentlich Pterygium und Pinguecula. Sie kann außerdem mit Pathologien der Augenlinse, vor allem aber mit der Entwicklung von Grauem Star in Zusammenhang stehen. Während der Sehzyklus eine allmählich zunehmende, altersbedingte Beeinträchtigung erfährt, kann dieser Prozess bekanntermaßen durch Licht beschleunigt werden. Netzhautschäden können durch photomechanische, photothermische oder photochemische Reaktionen hervorgerufen werden. Optische Strahlung (UV, sichtbare und Infrarot-Strahlung) führt potenziell zu photomechanischen und photothermischen Schäden infolge kurzfristiger und extremer Exposition, während photochemische Schäden häufiger durch kumulative und längere Exposition entstehen und außerdem wellenlängenabhängig sind bzw. speziell durch blauviolettes Licht auf der äußeren Netzhaut hervorgerufen werden. Die kumulative schädliche Wirkung von Licht auf die Netzhaut richtet sich nach der von ihr aufgenommenen Bestrahlungsstärke (d.h. die auf eine bestimmte Fläche einfallende Strahlungsleistung je Flächeneinheit). Die retinale Bestrahlung hängt ihrerseits nicht nur von der Strahldichte der Lichtquelle (=Strahlungsleistung der Lichtquelle je Einheitsraumwinkel je Flächeneinheit), sondern auch von der Pupillengröße (nimmt mit Alter und Helligkeit zu) sowie von der Durchlässigkeit der vorderen Augenabschnitte ab. Unter den bekannten Netzhauterkrankungen gibt die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) zu größter Besorgnis Anlass. Neben den Faktoren Alter, Genetik, Tabakkonsum und Ernährung kann blau-violettes Licht bekanntermaßen zu beschleunigter Alterung der äußeren Netzhaut beitragen und stellt damit einen Risikofaktor für AMD 6-13 dar. AMD bewirkt zunächst die Degeneration von RPE-Zellen und anschließend von Photorezeptoren und wird mit chronischer Entzündung sowie mit oxidativem Stress in Verbindung gebracht. In den Industrieländern ist sie die Hauptursache für irreversible Sehbeeinträchtigungen mit 17,8 Millionen Fällen in den USA 14 und schätzungsweise 265 Millionen weltweit in den nächsten 30 Jahren. Die Prävention von durch blau-violettem Licht induzierten Netzhautschäden durch adäquaten Lichtschutz ist ein wichtiger Aspekt bei der Optimierung des Netzhaut- Gesundheitsmanagements. Änderung des Lichtexpositions-Profils Die Lichtexpositions-Profile können von Individuum zu Individuum deutlich variieren und beziehen eine Vielzahl von Faktoren mit ein, so z.b. Art und Anzahl der Lichtquellen, deren Standort, räumliche Verteilung sowie Strahldichte, Expositionsdauer und Wiederholungen. Die Belastung mit UV- und Blaulicht-Strahlung der Sonne ist je nach Tageslicht, geografischer Lage, Jahreszeit usw. unterschiedlich stark, wird aber auch von sozialen Einflüssen (Hautkrebs-Aufklärung, Qualität der Sonnenbrillen, gesellschaftlicher Stellenwert der Hautbräunung) beeinflusst. Auch künstliche Lichtquellen tragen zur Lichtexposition der Netzhaut bei und bewirken eine Änderung des Lichtexpositions-Profils durch mehrere Lichtquellen, längere und wiederholte Exposition, höhere Strahldichte und Energie sowie auf kürzere Distanzen. Lichtexposition dieser Art tritt bei Menschen aller Altersgruppen und zunehmend auch in jüngeren Jahren auf. Festkörperlichtquellen (SSL) haben sich mittlerweile als private Beleuchtungssysteme durchgesetzt mit Glühlampen, die dieses Jahr vom Markt genommen werden. Dabei schätzt die europäische Beleuchtungsbranche, dass bis 2O20 über 70 % der Lichtquellen auf Basis der SSL betrieben werden. Kaltes Weißlicht emittierende Dioden (LED s) beinhalten aktuell bis zu 35 % blauen Lichts im sichtbaren Bereich im Vergleich zu Glühlampen mit einem Blaulicht-Anteil von weniger als 5 % 15. Das warme Weißlicht umfasst weniger als 10 % blauen Lichts, weist jedoch eine geringere Lichtausbeute auf. Aufgrund ihrer kompakten Bauweise und ihres großen Spektralbereichs gelangen LED s mittlerweile vor allem bei den gängigen selbstleuchtenden Displays (Mobiltelefone, Tablets, PC s, TV-Geräte) und sogar in Spielzeug und Kleidung zum Einsatz. Die Bestrahlungsstärke von LED s kann bis zu 1000 Mal höher sein als die herkömmlicher Glühlampen. Aufgrund der Tatsache, dass die chronische toxische Wirkung einer Lichtquelle in hohem Maße von Dauer und Wiederholung der Exposition abhängt, könnten LED s für die Entstehung langfristiger Netzhautschäden möglicherweise mitverantwortlich sein

6 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : HINTERGRUNDFORSCHUNG ZU LICHTSCHÄDEN DER NETZHAUT Auswirkung von UV-Strahlung auf den vorderen Augenabschnitt Im gesunden Auge eines Erwachsenen wird die UV- Strahlung durch die Hornhaut und die Augenlinse fast vollständig herausgefiltert und dringt daher nicht bis zur Netzhaut vor. In vitro-, In vivo- sowie epidemiologische Daten zeigen, dass eine chronische UV-Belastung der Augen mit der Pathogenese zahlreicher Hornhaut- und Linsenpathologien in Verbindung gebracht werden kann. Die Rolle der UV- Strahlung bei Hornhautschäden wurde bereits Mitte der 1950iger Jahre aufgezeigt, als Kerkenezov über deren Beteiligung an der Entwicklung von Pterygium 19 berichtete. Seitdem haben zahlreiche In vivo- und In vitro-studien an Hornhäuten und Augenlinsen mehrerer Spezies (einschl. Menschen) den Beweis erbracht, dass sich mit größer werdender Wellenlänge die Schwelle für UV-induzierte Schädigungen erhöht und damit die toxische Wirkung abnimmt Bei Gewichtung des UV-Risikospektrums in Bezug auf die Spektralverteilung der Sonnenstrahlung ergibt sich, dass das größte UV-Risiko zwischen UVA und UVB mit einem Maximum bei ca. 315 nm verortet ist. Mechanismen hinter blau-violettlicht-induzierten Netzhautschäden Photochemische Schäden werden primär mit langfristiger und wiederholter Exposition mit moderaten Bestrahlungsstärken assoziiert, die dann entstehen, wenn ein lichtempfindliches Molekül oder Chromophor physikalisch-chemische Änderungen nach Photonenabsorption erfährt. Das Ausmaß der Schädigung hängt von dem Gleichgewicht zwischen Lichtexposition und den körpereigenen retinalen Reparatursystemen ab, die den oxidativen Stress kontrollieren helfen. Diese Systeme werden von Alter, Genetik und/oder Umweltfaktoren beeinflusst, die deren Effizienz schmälern können. In Anwesenheit von Sauerstoff können energiereiche Photonen mit lichtempfindlichen Verbindungen reagieren, um photochemische Reaktionen auszulösen und anschließend reaktive Sauerstoffspezies (ROS) zu erzeugen, einschließlich Singulett-Sauerstoff (O₂), Superoxid-Anion (O₂ - ), Wasserstoffperoxid (H₂O₂) sowie Hydroxylradikale (HO - ). Diese ROS sind hochtoxisch und können zu Proteinoxidation, Lipidperoxidation, Mutagenese usw. führen 25. Sie stammen aus zahlreichen intrazellulären Quellen, namentlich Mitochondrien, Enzymsysteme oder Photosensibilisatoren und können als Folge exogener Einflüsse wie Licht, Tabakkonsum oder antioxidantien-armer Ernährung in Erscheinung treten. Als eine der körpereigenen Strukturen mit dem höchsten Sauerstoffverbrauch26 ist die Netzhaut gegenüber oxidativem Stress extrem anfällig. In Verbindung mit einer Vielzahl von Photosensibilisatoren in der äußeren Netzhaut, längerfristiger Exposition mit sichtbarem Licht und hohem Energiebedarf entsteht ein fruchtbarer Nährboden für oxidativen Stress. Die zwei wichtigsten Photosensibilisatoren in der Netzhaut sind das 11-cis- Retinal in den Photorezeptor-Außensegmenten sowie Lipofuszin, ein Abnutzungs -Pigment, das sich mit zunehmendem Alter in den RPE-Zellen 25 ablagert. Weitere lichtempfindliche Moleküle, die ebenfalls eine Rolle spielen können, sind Cytochrom c, Flavine und Flavoproteine. Zu den drei wichtigsten natürlichen antioxidativen Systemen zur Unterstützung der Netzhautgesundheit gehören die Superoxid-Dismutase (SOD), Katalase sowie Glutathion [Abbildung 4]. Die SOD katalysiert abwechselnd die Partitionierung des (O₂ -. )-Radikals in sicheres (O₂) oder (H₂O₂). (H₂O₂), das ebenfalls gefährlich ist, wird seinerseits in Wasser (H₂O) und (O₂) umgewandelt, und zwar durch das Katalase-Enzym oder das Glutathion-peroxidase-Enzym, welches reduziertes Glutathion (GSH) ebenfalls in oxidiertes Glutathion (GSSG) umwandelt. Bei Bestrahlung mit blau-violettem Licht verhält sich das (in den Photorezeptor-Außensegmenten angesammelte) All-trans-Retinal hochgradig photoreaktiv und ruft oxidativen Stress hervor mit abnehmender Empfindlichkeit zwischen 400 und 450 nm. In Ermangelung ausreichender antioxidativer Wirkung kommt es zu einer fortschreitenden Oxidation der Photorezeptor-Außensegmente und deren Erneuerung innerhalb des RPE gestaltet sich zunehmend schwieriger, wodurch es zu einer Anhäufung von Lipofuszinresten im 6

7 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : SOD Katalase Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) Antioxidative Mechanismen (Abwehr) Zellüberleben Oxidativer Stress & Akkumulierung Glutathion Zelldegeneration in der äußeren Netzhaut & Zelltod AMD Abbildung 4. Normale Verarbeitung der ROS (vereinfachte Darstellung). ROS in rot; antioxidative Abwehrsysteme in grün (nach Jarrett et al., 2012) RPE 10 kommt. Lipofuszin enthält einen Photosensibilisator mit maximaler Absorption im blau-violetten Spektralbereich bei 440 nm. Die Einlagerung von Lipofuszin im RPE ist ein wichtiges Charakteristikum des Alterungsprozesses und der AMD 28, 31. Die RPE-Zellen werden zunehmend durch alterungsbedingte Abfallstoffe verstopft, was letztlich zu programmiertem Zelltod (Apoptose) führt. Die um ihre Stützzellen beraubten Photorezeptoren rufen schließlich eine dauerhafte Schädigung der Netzhaut hervor. Literaturüberblick zum Thema blauviolettlicht-induzierte Netzhautschäden Netzhautschäden durch Einwirkung von blauem Licht sind seit einem halben Jahrhundert Gegenstand von Forschungen, die mit der wegweisenden Studie von Noell et al. ihren Anfang nahmen. Diese beschreibt die von blauem Licht induzierte phototoxische Netzhautschädigung bei mit weißen Leuchtstofflampen bestrahlten Nagetieren 30. In vitro-studien an immortalisierten RPE-Zellen, die mit gereinigtem Lipofuszin beladen wurden, ergaben niedrigere Toxizitätsschwellen bei violett-blau-grünem Licht ( nm) im Vergleich zu gelb-rotem Licht ( nm) 31. Desgleichen reagierten mit A2E (genau beschriebener Chromophor in Lipofuszin) beladene menschliche RPE-Zellen gegenüber blauem Licht annähernd um das 7-fache empfindlicher als gegenüber grünem Licht 32. Phototoxizität wurde ohne Photosensibilisator nicht nachgewiesen und erhöhte sich mit zunehmenden Photosensibilisator-Konzentrationen. Dies wurde an mehreren Tiermodellen bestätigt. Die Rolle des breitbandigen Blaulichts bei oxidativem Stress wurde an kultivierten menschlichen RPE-Zellen aufgezeigt: Die Folgen sind lipofuszin-abhängige Proteinoxidation, Lipidperoxidation, mitochondriale DNA-Schädigung, lysosomale Veränderungen sowie Zelltod 9, 31, 37. Die Forschungen wurden mit umfangreicher Literatur fortgeführt, die die Untersuchung des Einflusses von LED- Beleuchtung auf die äußere Netzhaut zum Gegenstand hatte. Eine jüngst durchgeführte In vitro-studie an menschlichen RPE-Zellen ergab, dass nach intensiver Exposition mit weißem oder blauem LED-Licht 12 die Zell- Viabilität um maximal 99 % abnahm, die Apoptose um bis zu 89 % zunahm, die Produktion von ROS eine Erhöhung und die DNA eine verstärkte Schädigung erfuhren. In einer ähnlichen Studie an primären humanen RPE-Zellen wurde gezeigt, dass kaltweiße LED s die Expression von Entzündungsmarkern (VEGF-A, IL-6, IL-8 und MCP- 1) und pathologischen Zytokinen unterbrachen und wichtige Signalwege aktivierten 38. Eine neuere, an Ratten durchgeführte In vivo-studie bestätigte von blauem Licht abhängige Schädigungen durch mehrere farbige LED s, die sich durch Photorezeptorverlust und Aktivierung von Apoptose manifestierten 39. Flankierende Daten wurden in zahlreichen epidemiologischen Studien gefunden, die einen Zusammenhang zwischen Blaulicht-Exposition der Sonne und AMD 40 nahelegten. In einer aktuellen Metaanalyse von 14 epidemiologischen Studien berichteten 12 über ein erhöhtes AMD-Risiko bei zunehmender Sonnenlichtexposition, wobei in sechs dieser Studien von signifikanten Risiken die Rede war 13. Untersuchungen der Makulapigmentdichte an Menschen sowie des Risikos einer AMD-Progression nach erfolgter Kataraktoperation untermauern die Annahme, dass Blaulichtexposition 7

8 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : eine Rolle bei der Pathogenese von AMD spielt mit dreifach erhöhtem AMD-Progressionsrisiko, das dem dramatischen Anstieg der postoperativen Blaulichtexposition unmittelbar angelastet wird. In vitro-modellierung der Blaulicht-Toxizität an der äußeren Netzhaut (Zelltod) Obschon diese Studien kaum einen Zweifel daran aufkommen lassen, dass die äußere Netzhaut eine durch blaues Licht induzierte, photochemische Schädigung erfährt, die durch das Sehpigment bei den Photorezeptor-Außensegmenten sowie durch Lipofuszin in den RPE-Zellen vermittelt wird, weisen zahlreiche veröffentlichte einschlägige In vitro- Studien gewisse Einschränkungen auf. Dazu gehört die mangelnde Präzision in Bezug auf die Lichtdosis und/ oder die Anwendung sehr hoher Bestrahlungsstärken, die akute Lichttoxizitäts-Wirkmechanismen in Gang setzen können, anstatt Schäden durch lebenslange, kumulative Exposition widerzuspiegeln, die durch moderate Bestrahlungsstärken und längere Exposition, vor allem im Zusammenhang mit AMD, korrekter wiedergegeben wird. Um diese Thematik anzugehen, entwickelte sich 2011 eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den Forschern des Institut de la Vision in Paris und Essilor. Ein bewährtes In vitro-amd-modell sowie eine innovative Zellbelichtungsmethode und Vorrichtung gelangten bei der Bewertung des genauen phototoxischen Wirkspektrums (Zell-Apoptose) zum Einsatz, und zwar unter Bedingungen, die die Bestrahlung der Netzhaut mit Sonnenlicht simulierten. Primäre RPE-Zellen von Schweinen wurden in Abwesenheit von Photosensibilisatoren kultiviert, danach mit A2E photosensibilisiert und schließlich 10 nm-breiten Bestrahlungsbändern im blau-grünen Spektralbereich (von 390 bis 520 nm in Stufen von 10 nm) sowie einem auf 630 nm zentrierten, zusätzlichen Band für eine Dauer von 18 Stunden ausgesetzt, und zwar unter Einsatz einer innovativen LED-basierten, faseroptischen Vorrichtung. Nach erfolgter Lichtexposition wurden die Zellen 6 Stunden lang im Dunkeln aufbewahrt und anschließend analysiert. Zur Anwendung gelangten moderate Bestrahlungsstärken (< 1.6 mw/cm 2 bei 630 nm und < 1.3 mw/cm 2 unter 460 nm), standardisiert auf das Tageslichtspektrum, das die Netzhaut erreicht, nachdem es vorher von den Augenmedien gefiltert wurde. Gemessen wurde die Zellnekrose (spiegelt die akute Lichttoxizität wieder) sowie die Apoptose (gibt die langfristige kumulative Lichttoxizität wieder) 44. Dabei wurde herausgefunden, dass erstens keine der ausgewerteten Lichtexpositionen die Nekrosequote beeinflusste verglichen mit den im Dunkeln aufbewahrten Zellen. Dies spricht dafür, dass moderate Bestrahlungsstärken nicht mit akuter Toxizität zusammenhängen. Zweitens wurde eine herabgesetzte Zellviabilität bei sehr niedrigen A2E- Konzentrationen bei 420, 430 und 440 nm festgestellt, was dem blau-violetten Bereich entspricht. Und last but not least war die Apoptose zwischen nm signifikant induziert (Abbildung 5) und erhöhte sich mit zunehmenden A2E-Konzentrationen. Diese Erkenntnisse ermöglichten eine genaue Eingrenzung des Wirkspektrums 45. RPE-Zellapoptose bei 40 μm A2E - % von 0 μm Dunkelkontrolle Dunkel *** *** *** *** Wellenlänge (nm) Abbildung 5. Lichttoxizitätsspektrum (Apoptose) bei 40 µm A2E-beladenen RPE-Zellen nach 18-stündiger Lichtexposition. Je niedriger der p-wert, desto höher die Signifikanz. (0.01<=p<=0.05) = * (0.001<=p<0.01) = ** (0.0001<=p<0.001) = *** (p<0.0001) = **** p-wert im Vergleich zu den im Dunkeln aufbewahrten Kontrollzellen. Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) 8

9 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : DEN WEG ZUM LICHTSCHUTZ EBNEN Erforschung von oxidativem Stress Ausgehend von der Prämisse, dass blau-violettes Licht Apoptose in RPE-Zellen induziert, gelang Essilor und dem Institut de la Vision Paris ein Fortschritt im Hinblick auf ein tieferes Verständnis für die Zusammenhänge zwischen blauem Licht und AMD, und zwar über die Akkumulation von oxidativem Stress und die Modulation der Zellabwehrmechanismen. Um die Rolle von blau-violettem Licht bei der Beschleunigung der Alterung der äußeren Netzhaut genauer zu bestimmen und insbesondere die Frühstadien dieses Prozesses besser zu verstehen, nutzten sie ihre Zell- und Lichtmodelle 45, um zwei zentralen Fragen nachzugehen: Führt blau-violettes Licht zu ROS und behindert es die antioxidativen Abwehrsysteme? Oder kommen beide Möglichkeiten in Frage? A Wie vorher beschrieben, wurden A2E-beladene RPE-Zellen 10 nm breiten Lichtbändern innerhalb des blauen Spektrums ( nm) sowie bei 630 nm standardisierter retinaler Sonnenlichtexposition ausgesetzt. Zur Anwendung gelangte eine kürzere Expositionszeit (15 Stunden), da oxidativer Stress mit früheren und sensibleren Biomarkern verbunden ist. Die an oxidativem Stress beteiligten, genau charakterisierten Biomarker wurden analysiert. Die zwei Haupt-ROS (H₂O₂) und (O₂ - ) wurden als Maß für Veränderungen im Gleichgewicht zwischen der lichtexpositionsbedingten Bildung von ROS und deren Eliminierung durch antioxidativ wirksame Mechanismen genutzt [Abbildung 3]. Die Exposition mit blau-violettem Licht ist mit hohen (H₂O₂)- und (O₂ -. )-Niveaus verbunden, die signifikant höher sind als die Kontrollniveaus (im Dunkeln), wobei die größte Wirkung zwischen 415 nm und 455 nm [Abbildung 6] festgestellt wurde, was genau dem mit Zell-Apoptose 45 verbundenen, toxischen Spektralband entspricht [Abbildung 5]. Um die zusätzliche Frage bezüglich Beeinflussung der Reparaturfunktion bei oxidativem Stress beantworten zu können, nutzten die Forscher einen dreifachen Ansatz zur Beurteilung der Wirkung von blau-violettem Licht auf die Glutathion-Umwandlung, sowie die SODund Katalase-Aktivität und zusätzlich die mrna- Expressionsniveaus von SOD 2 (mitochondriale SOD), Katalase und Glutathion-Peroxidase (GPX1) (ein Enzym, das die Umwandlung von GSH in GSSG katalysiert). Die GSSG-Konzentrationen, die oxidierte Form von GSH und als solche ein Indikator für oxidativen Stress, erhöhten sich nach der Exposition mit blauem Licht bei 400, 440 und 480 nm, was darauf hindeutet, dass der antioxidative Wirkmechanismus von Glutathion in erster Linie versucht, die hohe Menge an (H₂O₂) unter diesen Lichtverhältnissen zu kompensieren, vor allem bei blau-violettem Licht [Abbildung 7]. Darüber B H 2 O 2 -Menge (ROS) in RPE-Zellen bei 20 μm Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) O 2 -Menge (ROS) in RPE-Zellen bei 20 μm Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) Dunkel Wellenlänge (nm) Dunkel Wellenlänge (nm) Abbildung 6. Blau-violettes Licht wird mit signifikanten Erhöhungen der ROS-Niveaus in 20 μm A2E-beladenen RPE-Zellen nach 15-stündiger Lichtexposition für H₂O₂ (A) und O₂ - (B) in Verbindung gebracht. Veröffentlichung und Vervielfältigung nur nach vorheriger schriftlicher Genehmigung. F&E-Ergebnisse des Institut de la Vision Paris und von Essilor. Die Einreichung wissenschaftlicher Beiträge läuft. Ergebnisvorstellung in ARVO 2015 (Poster + Kurzvortrag) 9

10 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : hinaus gingen die mrna-expressionsniveaus des Enzyms Glutathion-Peroxidase (GPX1) signifikant zurück, was zeigt, dass obgleich Glutathion unmittelbar nach erfolgter Blaulichtexposition aktiver ist, der Abwehrmechanismus eine fortschreitende Unterbrechung erfährt (ein Rückgang der mrna-expression bewirkt einen Rückgang der Proteinsynthese und damit eine Abnahme der Glutathionperoxidase-Produktion, wodurch GSH und (H₂O₂) an der Umwandlung in GSSG, (H₂O) und (O₂) gehindert werden). Auch die SOD-Aktivität erhöhte sich signifikant durch blau-violettes Licht bei 440 nm, was darauf hindeutet, dass die SOD zunächst stark aktiviert wird, um die erhöhte (O₂ -. )-Produktion auszugleichen. Die SOD2 mrna-niveaus gingen signifikant zurück, was vor allem A dafür spricht, dass die Aktivität des Abwehrenzyms tendenziell eine Unterbrechung bzw. Abnahme erfährt und das Enzym sich damit als weniger funktionsfähig erweist [Abbildung 8]. Außerdem kam es zu einem fast vollständigen Rückgang der Katalase-Aktivität bei Einwirkung von blau-violettem Licht bei 430 und 440 nm (mit oder ohne A2E), was auf eine verminderte antioxidative Wirkung schließen lässt. In der signifikanten Zunahme der GSSG-Menge und SOD-Aktivität unmittelbar nach der Exposition mit nm-wellenlängen spiegelt sich das Bestreben der Zelle, sich gegen die erhöhte ROS-Produktion rasch zu wehren. Diese erhöhte Aktivität vermochte es jedoch nicht, die erhöhte (H₂O₂) und (O₂ -. )-Akkumulation lediglich im blau-violetten Bereich zu kompensieren (mehr zwischen nm). B Abbildung 7. GSSG-Konzentrationen (A) und GPX1 mrna-expressionsniveaus (B) in 20 µm A2E-beladenen RPE-Zellen nach 15stündiger Lichtexposition. Je niedriger der p-wert, desto höher die Signifikanz. (0.01<=p<=0.05) = * (0.001<=p<0.01) = ** (0.0001<=p<0.001) = *** (p<0.0001) = **** p-wert im Vergleich zu den im Dunkeln aufbewahrten Kontrollzellen. SOD-Aktivität in RPE-Zellen bei 20 μm A2E - % von 20 μm Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) Mitochondriale SOD 2 (SOD2) mrna-expression in RPE-Zellen Änderung genormt auf 185 RNA-Expression bezogen auf 20 μm A2E Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) CSSG-Menge in RPE-Zellen bei 20 μm A2E - % von 20 μm Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm2) Glutathion-Peroxydase 1 (GPX1) mrna-expression in RPE-Zellen Änderung normiert auf 185 RNA-Expression in Bezug auf 20 μm A2E Dunkelkontrolle Bestrahlungsintensität auf Zellebene (mw/cm 2 ) Dunkel Wellenlänge (nm) Dunkel Wellenlänge (nm) A B Dunkel Wellenlänge (nm) Dunkel Wellenlänge (nm) Abbildung 8. SOD Aktivität (A) sowie SOD 2 mrna-expressionsniveaus (B) in 20 µm A2E-beladenen RPE-Zellen nach 15-stündiger Lichtexposition. Je niedriger der p Wert, desto höher die Signifikanz. (0.01<=p<=0.05) = * (0.001<=p<0.01) = ** (0.0001<=p<0.001) = *** (p<0.0001) = **** p-wert im Vergleich zu den im Dunkeln aufbewahrten Kontrollzellen. Veröffentlichung und Vervielfältigung nur nach vorheriger schriftlicher Genehmigung. F&E-Ergebnisse des Institut de la Vision Paris und von Essilor. Die Einreichung wissenschaftlicher Beiträge läuft. Ergebnisvorstellung in ARVO 2015 (Poster + Kurzvortrag) 10

11 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Der signifikante Rückgang der mrna-expressionsniveaus von SOD 2, GPX1 (Glutathionperoxidase) und Katalase im blauen Bereich untermauert die Hypothese bezüglich eines starken, progressiven Rückgangs der Proteinsythese und damit einer deutlichen Schwächung der drei antioxidativen Wirkmechanismen. Und last but not least wurde ein weiterer Beweis für oxidativen Stress durch Exposition mit blau-violettem Licht (bei 420, 430 und 440 nm) in Bezug auf dessen Auswirkung auf die Mitochondrien geliefert, wobei es zu einer auf das perinukleäre Areal beschränkte, geänderte Zellverteilung [Abbildung 9] sowie zu einer geänderten Morphologie (von schlauchförmig in kugelförmig) kam. Außerdem wurde ein statistischer Rückgang der sich auf die ATP-Produktion auswirkenden, mitochondrialen Atemfrequenz bei 440 nm (verglichen mit 400 und 480 nm) festgestellt, was einen größeren Stoffwechseldefekt bei Exposition mit blau-violettem Licht widerspiegelt. Damit haben die Wissenschaftler bestätigt, dass blauviolettes Licht zu einer erhöhten ROS-Produktion in den RPE-Zellen führt. Außerdem schwächt blauviolettes Licht die Abwehrsysteme der Zelle, wodurch diese nicht mehr ausreichen, die Erhöhung der ROS zu kompensieren. Notwendigkeit des Schutzes vor blau-violettem Licht Aufgrund eindeutiger Versuchsdaten, die bestätigen, dass blau-violettes Licht als erheblicher Verursacher für oxidativen Stress auf der äußeren Netzhaut agiert, ergibt sich ein wachsender Bedarf an Blaulicht-Schutz zur Abwehr von Netzhautpathologien, namentlich AMD. Photobiologische Sicherheitsstandards für Beleuchtungsprodukte müssen mit der raschen Änderung unseres Lichtexpositions- Profils Schritt halten, wobei die Durchführung von Gesundheitsrisikobeurteilungen und umfangreichen experimentellen Studien zum Thema LED-basierte Systeme weiterhin im Mittelpunkt stehen müssen. Normen bezüglich Blaulicht-Schutz hinken den UV- Strahlungsnormen immer noch hinterher, mangelt es doch an aktuellen Normen in Bezug auf Grenzwerte für kumulative Toxizität. Verschiedene internationale Initiativen warfen ein Schlaglicht auf die potenziellen Gesundheitsrisiken der Festkörperlichtquellen (SSL), so zum Beispiel die ANSES 2008-Arbeitsgruppe (französische Organisation für Nahrungssicherheit, Umwelt und Arbeitsschutz) sowie die Initiative SSL Annex 2014 (4E IEA), die photobiologische Sicherheitsbeurteilungen aller (LED-basierten) SSL-Geräte unter Anwendung der gemeinsamen CIE S009/IEC Normen forderte. Riskante Lichtexpositions-Profile müssen ermittelt und mit stark gefährdeten Bevölkerungsgruppen (Personen mit Augen-Vorerkrankungen, Kinder und ältere Menschen usw.) in Beziehung gesetzt werden wurde eine neue ANSES-Arbeitsgruppe gebildet, um sich dieser Problematik frontal anzunehmen. Wichtig ist festzuhalten, dass blaues Licht Wellenlängen umfasst, die wesentliche Funktionen ausüben. Diese von blau-türkisem Licht gesteuerten wichtigen, nicht-visuellen Stoffwechselfunktionen (einschließlich Rückstellung der zirkadianen Rhythmik, Melatonin-Unterdrückung, lichtinduzierter Pupillenreflex, kognitive Leistung, Stimmung, lokomotorische Aktivität, Gedächtnis, Körpertemperatur usw.) werden vermutlich durch lichtempfindliche retinale Ganglienzellen vermittelt, die das Melanopsin-Fotopigment mit einer Absorptionsspitze bei 480 nm enthält. Bei der Entwicklung von Brillengläsern ist daher unbedingt darauf zu achten, dass lediglich das schädliche blau-violette Licht herausgefiltert und gleichzeitig sichergestellt wird, dass gutes blau-türkises Licht die Netzhaut erreicht. Abbildung 9. Veränderte mitochondriale Zellverteilung nach 15-stündiger Lichtexposition bei 440 nm in 10 μm A2E-beladenen RPE-Zellen (links) im Vergleich mit 630 nm (rechts). Veröffentlichung und Vervielfältigung nur nach vorheriger schriftlicher Genehmigung. F&E-Ergebnisse des Institut de la Vision Paris und von Essilor. Die Einreichung wissenschaftlicher Beiträge läuft. Ergebnisvorstellung in ARVO 2015 (Poster + Kurzvortrag) 11

12 HIGHLIGHTS DER FORSCHUNGSTÄTIGKEIT CORALIE BARRAU FORSCHUNGSINGENIEURIN, OPTIK UND PHOTONIK ESSILOR INTERNATIONAL, FRANKREICH Seit über einem halben Jahrhundert haben durch In vitro- und In vivo-versuche gesicherte, umfangreiche experimentelle Erkenntnisse zunehmend eine solide wissenschaftliche Erklärung für von blauem Licht induzierte Toxizität auf der äußeren Netzhaut geliefert. Viele dieser Studien weisen allerdings Einschränkungen auf, wie beispielsweise die fehlende Beurteilung der toxischen Risiken für jede blaue Wellenlänge oder die Exposition mit sehr hohen Bestrahlungsstärken, die eher akute Lichttoxizitäts-Mechanismen als Schäden aufgrund kumulativer Exposition auslösen, die indes bei der Untersuchung der pathogenen Mechanismen der AMD anzustreben ist. Um jedoch in photometrischer Hinsicht einen Schritt weiter gehen zu können, bündelten wir 2008 unsere Kompetenzen mit dem Institut de la Vision Paris. Im Rahmen der vor 2013 durchgeführten Forschungsarbeiten untersuchten wir das phototoxische Risiko für jedes 10 nm-band des blau-grünen Spektralbereichs und simulierten die physiologische Exposition der Netzhaut mit Sonnenlicht. Ab 2013 konzentrierten wir unsere Forschung auf das umfassende Verständnis der Rolle des blauen Lichts bei jeder Phase des Degenerationsprozesses von RPE-Zellen vom frühesten Stadium bis hin zum Zelltod. Wir erforschten die Photomodulation des oxidativen Stresses und der Zellabwehrmechanismen in der äußeren Netzhaut im Hinblick auf zwei Fragestellungen: 1.) Wirkt blau-violettes Licht als ein Verursacher von reaktiven Sauerstoffspezies? 2.) Agiert blau-violettes Licht als Hemmer der antioxidativen Abwehrmechanismen? Interessanterweise fanden wir 2013 heraus, dass ein enger Spektralbereich (blau-violettes Licht von 415 bis 455 nm) die stärkste RPE- Zell-Apoptose induziert (Arnault et al., PlosOne, 2013) wurde dieses spezifische toxische Licht- Wirkspektrum von uns weiter bestätigt, wobei Biomarker für oxidativen Stress zum Einsatz kamen. Erstens stellten wir eine starke Akkumulation von reaktiven Sauerstoffspezies als Reaktion auf blau-violettes Licht heraus. Zweitens demonstrierten wir, dass blauviolettes Licht auch als starker Inhibitor der antioxidativen Abwehrmechanismen agiert. Dies bedeutet, dass blau-violettes Licht nicht nur Stress erzeugt, sondern auch Abwehrmechanismen hemmt. Dieser doppelte Negativeffekt untermauert sehr stark die Hypothese, dass blau-violettes Licht ein wichtiger Faktor für oxidativen Stress in den frühesten Phasen der Zellschädigung ist und damit zu beschleunigter Netzhautalterung beiträgt, was potenziell zu Zelltod und letztlich zu einem rascheren Auftreten bzw. Verlauf der AMD führen kann. Da altersabhängige oxidative Änderungen in der äußeren Netzhaut ein Merkmal früher AMD sind, wird durch die ermittelte schädliche Wirkung von blau-violettem Licht in jeder Phase des RPE-Zellschädigungsprozesses die Rolle des blau-violetten Lichts als Auslöser der AMD verstärkt. Insgesamt betrachtet liefern unsere neuesten photobiologischen Daten fundierte und gesicherte Erkenntnisse über die Rolle der blau-violettlichtinduzierten Netzhautschäden. Damit ergeben sich umfassende Hinweise darauf, dass das Lichtband, das den RPE-Zellen am meisten schadet, de facto zwischen 415 und 455 nm verortet ist.

13 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : LICHTSCHUTZ: VON DER ZELLFORSCHUNG ZU BRILLENGLÄSERN Ein Zeitplan für intelligente Brillengläser mit Lichtschutzfilter In den letzten zehn Jahren kam es zu bedeutenden Innovationen bei farblosen Brillengläsern durch die Einbeziehung fortschrittlicher Lichtschutztechnologien. Vor ca. 10 Jahren lancierte Essilor sein Forschungsprogramm mit Schwerpunkt Lichtschutz, das 2011 zur ersten Veredelungsgeneration mit niedriger rückseitiger UV-Reflexion führte, Crizal UV. Dem gemeinsamen Forschungsprogramm zwischen dem Institut de la Vision Paris und Essilor ist es zu verdanken, dass die Crizal Prevencia -Veredelung 2013 gelauncht wurde das erste farblose Brillenglas mit Entspiegelung, das sowohl UV-Licht reduziert als auch selektiv schädliches blau-violettes Licht minimiert und gleichzeitig ein Maximum an essenzieller blautürkisfarbener Strahlung durch lässt präsentiert Essilor seine neueste technologische Entwicklung, den Smart Blue Filter, mit dem ein integrierter Schutz vor blau-violettem Licht zum Einsatz kommt und der mit jeder Crizal UV Veredelung kombinierbar ist. Brillengläser mit Eye Protect System kombinieren den Smart Blue Filter mit UV-Schutz und sorgen gleichzeitig für ein ästhetisch ansprechendes Brillenglas. Um das Schutzniveau zu erhöhen, können Smart Blue Filter Brillenglaser mit der Veredelung Crizal Prevencia kombiniert werden. Verfeinerung des Testsystems: Neue verstellbare, faserbasierte Weißlichtbeleuchtungsvorrichtung Heute hat die Essilor-Gruppe in der Augenoptik- Industrie die Nase vorn erprobt sie doch die Lichtschutz-Performance von Brillenglasfiltern im Rahmen von In vitro-tests. Die Lichtschutzwirkung der Gläser mit Smart Blue Filter wurde zwischen einzelnen schmalen Lichtbändern innerhalb des blau-violetten Bereichs zwischen 500 und 450 nm verglichen, um die verschiedenen Spektralprofile besser voneinander abgrenzen zu können. Zur Validierung der Lichtschutzwirkung bei realen Lichtverhältnissen wurde eine polychromatische Lichtquelle (im Gegensatz zu der beim In vitro- Modell benutzten monochromatischen Lichtquelle) vorgesehen. Über einen Zeitraum von 18 Monaten entwickelten die Forscher bei Essilor eine innovative, verstellbare faserbasierte Weißlichtbeleuchtungsvorrichtung, die in der Lage ist, programmierbare und variable Spektren sowie Bestrahlungsstärken im sichtbaren Bereich zu erzeugen. Diese neue Vorrichtung bietet mehr Flexibilität als die vorherige blau-grüne Beleuchtungsvorrichtung und liefert jedes beliebige Spektrum im sichtbaren Bereich. Somit kann es neben Tageslicht-spektren auch warmes Weißlicht oder kaltweißes LED-Licht, Leuchtstoff- bzw. Glühlampenlicht und sogar quasi-monochromatisches Licht simulieren. Die Lichtschutzwirkung des Smart Blue Filter wurde anhand des Rückgangs des apoptose-bedingten Zelltods mit und ohne Filter gemessen. UV-Schutz: Der Augenlichtschutzfaktor E-SPF UV-Strahlung ist eine ständige Quelle potenzieller Augenschädigung, gleichgültig bei welchen Wetterverhältnissen. Die Exposition erfolgt direkt durch die Sonnenstrahlung, obschon über 50 % der auf das Auge auftreffenden UV-Strahlung indirekt sind und von der Streustrahlung der Wolken bzw. Reflexion herrühren 46. Das Bewusstsein der Bevölkerung für die Gefährdung der Augen durch UV-Strahlung wurde seit den groß angelegten LSF-Kampagnen der Kosmetikindustrie weiter gefördert, um der Entstehung von Hautkrebs vorzubeugen. Die meisten farblosen Gläser bieten einen hohen UV- Schutz durch Absorption. Die Crizal UV Veredelungen sorgen für zusätzlichen UV-Schutz durch Minimierung der UV-Reflexion von der Brillenglasrückseite ins Auge. Der E-SPF (Augen-Lichtschutzfaktor) berücksichtigt sowohl die UV-Transmission durch das Brillenglas als auch die UV-Reflexion an der Rückseite des veredelten Glases. Berücksichtigt wir keine direkte Bestrahlung der Augen, die auf externen Faktoren wie z.b. Gesichtsform des Brillenträgers, Fassungsdesign und Trageposition beruht. Essilor bietet gegenwärtig einen E-SPF von maximal 35 auf farblosen Brillengläsern an. 13

14 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Umfassender Schutz durch Brillengläser mit Eye Protect System Die Smart Blue Filter Innovation wurde entwickelt, um schädliches blau-violettes Licht von essenziellem blau-türkisem Licht abzugrenzen, wobei ersteres absorbiert und letzteres hindurch gelassen wird. Spezielle Absorber für blau-violettes Licht kommen im Brillenglas zum Einsatz, damit das auf Glasvorder- und Rückseite treffende blau-violette Licht reduziert wird [Abbildung 10]. mit dem Augenlichtschutzfaktor E-SPF. Das Ergebnis ist ein farbloses Brillenglas mit Schutz vor UV-Strahlung sowie vor blau-violettem Licht, genannt Eye Protect System. Dabei filtert das Glas durchschnittlich 20 % des blauvioletten Lichts zwischen 400 und 455 nm heraus und bietet gleichzeitig Schutz vor UV-Strahlung (Abbildung 14). Seine vor blauem Licht schützende Wirkung auf retinale Zellen (RPE) unter In vitro-bedingungen entspricht derjenigen der Crizal Prevencia -Veredelung, wodurch es zu einem Rückgang des retinalen Zelltods um 25 % (± 5 %*) kommt. Ein neues Brillenglas ohne ästhetische Kompromisse Abbildung 10. Das auf die Rück- und Vorderseite des Glases fallende blau-violette Licht wird durch den eingebetteten Filter reduziert, wobei andere Wellenlängen unbeeinflusst bleiben. Diese Innovation bietet den wesentlichen Vorteil der Vereinbarkeit mit sämtlichen Crizal UV Veredelungen. Essilor kombiniert den integrierten Smart Blue Filter Der Absorber, der blau-violettes Licht teilweise herausfiltert, verleiht dem Glas einen natürlichen gelb-orangenen Farbton, der für ein farbloses Glas im Alltag nicht akzeptabel wäre. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wurden dem Smart Blue Filter zwei neutralisierende Moleküle hinzugefügt. Um die Transparenz zu beurteilen, wurde eine sensorische Analyse** mit geschulten Beurteilern zur Evaluierung von vier Parametern durchgeführt: *Standardabweichung auf Basis eines Berechnungsmodells für alle Substrate ** EUROSYN-Test mit sensorischen Analysen (n=7 geschulte Beurteiler, Prototyp-Ranking) FRANKREICH Smart Blue Filter TM ohne Neutralisierung Smart Blue Filter TM mit Neutralisierung Lichtempfindlichkeit des Auges Wellenlängen (nm) Abbildung 11. Einfluss der Farbneutralisierung auf den Transmissionsgrad bei einem farblosen Glas. Beide Gläser (mit Crizal Forte UV) sowie der Transmissionsgrad wurden anhand von Prototypen gemessen Brechungsindex 1,5 CR39 plan (Mittendicke 2 mm). 14

15 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Farbe des Brillenglases (durch das Glas beurteilt vom Brillenträger), Hautfarbe (durch das Glas beurteilt vom Beobachter), Transparenz des Brillenglases (durch das Glas beurteilt vom Brillenträger und Beobachter) sowie Wahrnehmung eines farbigen Bildes (durch das Glas beurteilt vom Brillenträger). Alle Parameter schnitten bei der farbneutralisierten Brillenglas-Version durchgängig besser ab als bei der gelb-orangenen Ausführung. Der Transmissionsgrad war zwischen einem gelborangenen Glas und einem farbneutralisierten Glas nahezu identisch [Abbildung 11]. Zusätzlich zur sensorischen Analyse wurde ein Verbrauchertest* durchgeführt, um die Akzeptanz dieses neuen Glases zu bewerten, und zwar ohne Erläuterung des vermittelten Zusatznutzens. Nach einmonatiger Tragezeit waren 96 % der Träger mit der Glas-Ästhetik zufrieden. Dieser Test zeigt, dass die neue integrierte Technologie von den Trägern nicht wahrnehmbar ist. * EUROSYN Tragetest (57 Brillenträger, die vorher Gläser mit Crizal-Veredelung trugen, erhielten Gläser mit Eye Protect System und Crizal Forte UV, gleicher Brechungsindex und gleiche Korrektionswerte. Ergebnisse nach einmonatiger Tragezeit) - FRANKREICH Der ultimative Schutz von Essilor: Eye Protect System mit Crizal Prevencia Die Kombination des integrierten Smart Blue Filter mit Crizal Prevencia sorgt für maximierten Schutz: Abwehr des blau-violetten Lichts durch Reflexion an der Glas-Vorderfläche und Minimierung der UV- Reflexion an der Glas-Rückflache durch Crizal Prevencia, sowie teilweise Absorption von blauviolettem Licht und UV-Strahlung durch den Smart Blue Filter [Abbildung 12]. Durch die Kombination dieser beiden Filterlösungen von blau-violettem Licht entsteht hervorragender Schutz für ein farbloses Glas. Dabei werden durchschnittlich 30 % des blauvioletten Lichts (Brechungsindex 1,59) zwischen 415 nm und 455 nm herausgefiltert und die retinale Zellapoptose um 35 % (± 5 %**) reduziert annähernd 10 % mehr als mit Crizal Prevencia allein. ** Standardabweichung auf Basis eines Berechnungsmodells für alle Brillenglassubstrate. Abbildung 12. Das Eye Protect System ermöglicht in Verbindung mit Crizal Prevencia die Absorption schädlicher UV- Strahlung sowie den Schutz vor blau-violettem Licht und lässt gleichzeitig gutes blau-türkises Licht hindurch. 15

16 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Brillengläser mit Eye Protect System und Crizal Prevencia weisen ein Transmissionsprofil auf, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der größte Anteil an schädlichem blau-violettem Licht herausgefiltert und gleichzeitig das gute blau-türkise Licht hindurch gelassen wird [Abbildung 13]. Dabei ist die Glas-Ästhetik mit der von Crizal Prevencia allein vergleichbar. Und last but not least ermöglichen Brillengläser mit Eye Protect System und Crizal Prevencia eine signifikante Reduzierung störender Blendung im Vergleich zu einem Crizal Forte UV-Standardglas. Eine Studie* mit neun jungen gesunden Probanden mit moderater bis hoher Lichtempfindlichkeit ergab die höchste Lichtempfindlichkeitsschwelle für das Brillenglas mit Eye Protect System und Crizal Prevencia und damit eine 1,5-fache Verbesserung in Bezug auf blendungsbedingte Missempfindungen im Vergleich zu Crizal Forte UV. * Von Essilor durchgeführte F&E-Studie (N=9: Blendungsbedingte Missempfindungen + Gläser mit Blaulicht-Filterung. Fokus auf Smart Blue Filter mit Crizal Prevencia - Veredelung) Frankreich 2015 Transmissionsgrad (%) Brillenglas mit Crizal Prevencia Eye Protect System mit Crizal Forte UV Eye Protect System mit Crizal Prevencia Wellenlängen (nm) Abbildung 13. Transmissionskurven eines farblosen Eye Protect System -Brillenglases mit Crizial Prevencia. 16

17 BRILLENGLÄSER MIT EYE PROTECT SYSTEM : Aktuelles Essilor-Programm: Brillengläser mit Eye Protect System Bei Essilor Deutschland empfehlen wir zwei Schutzstufen: Eye Protect System mit HERVORRAGENDEM Schutz vor blau-violettem Licht und UV-Strahlung: Brillengläser mit Smart Blue Filter TM und UV-optimierter rückseitiger Veredelung wie Crizal Forte UV mit E-SPF 35. Eye Protect System mit ULTIMATIVEM-Schutz vor blau-violettem Licht und UV-Strahlung: Brillengläser mit Smart Blue Filter und Crizal Prevencia. [Abbildung 14] Rückgang der retinalen Zellapoptose Bis um das 5-fache im Vergleich zu einem Standardglas ** Signature VII Bis um das 3-fache im Vergleich zu einem Standardglas ** Signature VII E-SPF Index *** E-SPF Index*** * +/- 5 % Standardabweichung auf Basis standard eines Berechnungsmodells deviation based on a calculation für alle Substrate model for all substrate ** Bis zu 3-/5-Mal höhere Schutzwirkung gegenüber blau-violettem Licht verglichen mit Standard-Korrektionsgläsern (auf Basis von In vitro-lichtschutz-tests an Netzhautzellen). Bei Eye Protect System -Gläsern mit Crizal Forte UV-Schutz: Rückgang des lichtinduzierten retinalen Zelltods um 25 % (+/- 5 %) im Vergleich zu Gläsern ohne Filter. Bei Eye Protect System -Gläsern mit Crizal Prevencia : Rückgang um 35 % (+/- 5 %). Bei Standardgläsern Index 1,5 oder Polycarbonat mit Crizal Forte UV: Rückgang um 7 % (mathematisch modelliert). Entspiegeltes Standardglas = Glas mit Entspiegelungsschicht, nicht UV-optimiert und ohne Schutz vor blau-violettem Licht. *** Der E-SPF wurde von Essilor entwickelt und ist eine Formel zur Bestimmung des gesamten UV-Schutzes eines Brillenglases. Der E-SPF bezieht sich nur auf das Brillenglas. Berücksichtigt wird keine direkte Bestrahlung der Augen, die auf externen Faktoren beruht (z. B. Gesichtsform des Brillenträgers, Fassungsdesign und Trageposition etc.). E-SPF 35 für Brillengläser mit Crizal Prevencia und Crizal Forte UV sowie E-SPF 25 für Crizal Alizé UV, Crizal Easy UV und Optifog mit Crizal UV; außer Essilor Orma mit E-SPF 10. E-SPF 50+ für alle Sonnenschutzgläser mit Crizal Sun UV und Optifog Sun mit Crizal UV. E-SPF 35 ist der höchste Wert eines farblosen Brillenglases für hervorragenden UV-Schutz. E-SPF und E-SPF 35 sind eingetragene Marken von Essilor International. Abbildung 14. Brillenglas-Programm mit Eye Protect System 17