מודל עין יבשה של חולדה עם תפקוד לקוי של בלוטת הדמעות המושרה על ידי סקופולמין
Summary
כאן, אנו מבססים מודל חולדה של תפקוד לקוי של בלוטת הדמעות כדי לספק בסיס לחקר עין יבשה חסרת מים.
Abstract
עין יבשה חסרת מים (ADDE) היא סוג של מחלת עין יבשה שיכולה לגרום לירידה בכמות ואיכות הפרשת הדמעות. ייצור דמעות חריג ממושך עלול להוביל להפרעה בסביבת פני השטח של העין, כולל נזק לקרנית ודלקת. במקרים חמורים, ADDE יכול לגרום לאובדן ראייה או אפילו עיוורון. נכון לעכשיו, טיפול בעין יבשה מוגבל לטיפות עיניים או פיזיותרפיה, אשר יכולים רק להקל על תסמיני אי נוחות בעין ולא יכולים לרפא באופן יסודי תסמונת העין היבשה. כדי לשחזר את תפקוד בלוטת הדמעות בעין יבשה, יצרנו מודל חייתי של תפקוד לקוי של בלוטת הדמעות בחולדות המושרה על ידי סקופולמין. באמצעות הערכה מקיפה של בלוטת הדמעות, הקרניות, הלחמית וגורמים אחרים, אנו שואפים לספק הבנה מלאה של השינויים הפתולוגיים של ADDE. בהשוואה למודל עכבר העין היבשה הנוכחי, מודל זה של בעלי חיים ADDE כולל הערכה תפקודית של בלוטת הדמעות, ומספק פלטפורמה טובה יותר לחקר תפקוד לקוי של בלוטת הדמעות ב- ADDE.
Introduction
עד שנת 2021, כ -12% מהאנשים מושפעים באופן משמעותי מיובשבעיניים 1, מה שהופך אותה לאחת ממחלות העיניים הכרוניות הנפוצות ביותר. ניתן לחלק את העין היבשה לשני סוגים: עין יבשה חסרת מים (ADDE) ועין יבשה באידוי (EDE)2, בהתאם לגורמים השונים המשפיעים על המחלה. ADDE מחולק גם לתסמונת סיוגרן (SS) ולא SS, אך רוב חולי העין היבשה הם חולים שאינם SS בקליני3. תסמיני עין יבשה כרוניים משפיעים באופן חמור על איכות הראייה של החולים. נכון לעכשיו, הטיפול הקונבנציונלי של DED כרוך ביישום של דמעות מלאכותיות כדי לשמן את פני העין ופיזיותרפיה של העפעפיים. עם זאת, תסמונת העין היבשה לא יכול להציע תרופה מלאה במקרים רבים. לכן, חקר הפתוגנזה של מחלת העין היבשה הוא חיוני לפיתוח טיפולים ותרופות חדשות. מודלים של בעלי חיים של תסמונת העין היבשה מספקים בסיס למחקר נוסף.
ישנן דרכים רבות לבנות מודלים של בעלי חיים של תסמונת העין היבשה4, כולל שינוי רמות הפרשת הדמעות על ידי שינוי רמות ההורמונים. לדוגמה, הסרת האשכים של חולדות יכולה להפחית את הפרשת אנדרוגן, להגביר את הפרשת הדמעות, ולהפחית את הריכוז של רכיב הפרשה חופשית (SC) ו- IgA בדמעות 5,6. שיטה נוספת היא להצביע על תגובות אוטואימוניות בבלוטת הדמעות על ידי הסרת עצבי פני העין השולטים על הבלוטה. בנוסף, ניתן להשיג הפחתה ישירה של הפרשת הדמעות על ידי הסרה כירורגית של בלוטת הדמעות7. תנאי סביבה משתנים יכולים גם להאיץ את אידוי הדמעות. לדוגמה, גידול בעלי חיים בתנאי לחות נמוכה ואוורור יבש יכול לבסס מודל של עין יבשה באידוי מוגזם8, אשר ניתן לשלב עם שיטות אחרות כדי להגביר את חומרת העין היבשה. התרופות העיקריות המשמשות להשראת מודלים ניסיוניים של עין יבשה הן אטרופין וסקופולאמין9. כמעכבים פאראסימפתטיים, שניהם יכולים לגרום לחסימה פרמקולוגית של קולטנים כולינרגיים (מוסקריניים) בבלוטת הדמעות ולעכב הפרשת דמעות. בהשוואה ליובש בעיניים הנגרם על ידי הזרקת שריר אטרופין10, לסקופולמין יש השפעה מעכבת חזקה יותר על בלוטות ההפרשה, משך זמן ארוך יותר של פעילות תרופתית, והשפעות חלשות יותר על שרירי הלב, המעי הדק והסימפונות. זוהי אחת התרופות הבשלות ביותר עבור מודלים של בעלי חיים עם עיניים יבשות.
ניתן להשתמש בשיטות שונות כדי לגרום לעין יבשה עם סקופולמין, כגון הזרקה תת עורית, משאבת סמים, או יישום תיקון 4,11,12. על מנת להפחית את תדירות מתן התרופות לחיות ניסוי, חוקרים רבים מדביקים טלאים טרנסדרמליים על זנבות עכברים או משתמשים במשאבות סמים. עם זאת, לשתי השיטות הללו יש מגבלות. לדוגמה, ספיגת טלאים עוריים צריכה לקחת בחשבון את הקליטה האישית של עכברים, מה שעלול להוביל למינון תרופות לא עקבי. למרות משאבות סמים יכול לשלוט במדויק על המינון של כל ממשל, הם לא תמיד תואמים את התרופה מועברת או את הריכוז בשימוש. כמו כן, יש למקם אותם בניתוח – שהוא פולשני יותר לבעל החיים, הדורש אירוע הרדמה, וקיים פוטנציאל לסיבוכים לאחר הניתוח כגון הלחשה. הזרקה תת עורית, אם כי מסורבלת יותר, יכולה להבטיח מינון מדויק לכל מתן ולשמור על עקביות במתן התרופה בקרב חולדות שונות. יחד עם זאת, יש לו עלות נמוכה יותר והוא מתאים לביצוע מספר רב של ניסויים בבעלי חיים.
מחקר זה מיישם הזרקות תת עוריות חוזרות ונשנות של סקופולמין כדי לבסס מודל של חולדת עין יבשה. אנו מנתחים אינדיקטורים לעין יבשה כגון פגמים בקרנית, רמות הפרשת דמעות ומורפולוגיה פתולוגית של הקרנית, הלחמית ובלוטת הדמעות. על ידי שילוב של ריכוז תרופות, ביטויים פתולוגיים ותסמיני עין יבשה, אנו מרחיבים עוד יותר את מודל חולדת העין היבשה בפירוט, ומספקים נתונים ניסיוניים מדויקים יותר לחקר הטיפול בעין יבשה ומנגנונים פתולוגיים. אנו גם מתארים בפירוט את תהליך המידול עבור חוקרים עתידיים.
Protocol
Representative Results
Discussion
עין יבשה חסרת מים (ADDE) היא סוג חשוב של עין יבשה, המהווה כשליש מכלל אוכלוסיית העין היבשה17, והגורם העיקרי ל- ADDE הוא נזק פתולוגי לבלוטת הדמעות ודלקת13. עבור סוג זה של עין יבשה, שיטות הטיפול הקליני הנפוצות ביותר הן דמעות מלאכותיות כדי להקל על הסימפטומים או יישום מקומי של …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי Guangdong Provincial High-Level Clinical Key Specialties (SZGSP014) ו- Shenzhen Natural Science Foundation (JCYJ20210324125805012).
Materials
| 0.9% sodium chloride solution | SJZ No.4 Pharmaceutical | H13023201 | |
| 4% paraformaldehyde | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd | G1113 | |
| Absolute ethanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10009218 | |
| Fluorescein sodium ophthalmic strips | Tianjin Yinuoxinkang Medical Device Tech Co., Ltd | YN-YG-I | |
| Hematoxylin and eosin | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | D006 | |
| Neutral balsam | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | G8590 | |
| Paraffin | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | YA0012 | |
| Periodic Acid-Schiff Staining Kit | Beyotime Biotechnology | C0142S | |
| Schirmer tear test strips | Tianjin Yinuoxinkang Medical Device Tech Co., Ltd | YN-LZ-I | |
| Scopolamine hydrobromide | Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd | S860151 | |
| Small animal microscope | Head Biotechnology Co,. Ltd | ZM191 | |
| Xylene | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10023418 |
References
- Papas, E. B. The global prevalence of dry eye disease: A Bayesian view. Ophthalmic Physiol Opt. 41 (6), 1254-1266 (2021).
- Sy, A., et al. Expert opinion in the management of aqueous deficient dry eye disease (DED). BMC Ophthalmol. 15 (1), 133 (2015).
- Seo, Y., et al. Activation of HIF-1alpha (hypoxia inducible factor-1alpha) prevents dry eye-induced acinar cell death in the lacrimal gland. Cell Death Dis. 5 (6), 1309 (2014).
- Rahman, M. M., Kim, D. H., Park, C. -. K., Kim, Y. H. Experimental models, induction protocols, and measured parameters in dry eye disease: Focusing on practical implications for experimental research. Int J Mol Sci. 22 (22), 12102 (2021).
- Sullivan, D. A., Bloch, K. J., Allansmith, M. R. Hormonal influence on the secretory immune system of the eye: androgen regulation of secretory component levels in rat tears. J Immunol. 132 (3), 1130-1135 (1984).
- Sullivan, D. A., Allansmith, M. R. Hormonal modulation of tear volume in the rat. Exp Eye Res. 42 (2), 131-139 (1986).
- Maitchouk, D. Y., Beuerman, R. W., Ohta, T., Stern, M., Varnell, R. J. Tear production after unilateral removal of the main lacrimal gland in squirrel monkeys. Arch Ophthalmol. 118 (2), 246-252 (2000).
- Barabino, S., et al. The controlled-environment chamber: a new mouse model of dry eye. Invest Ophthalmol Vis Sci. 46 (8), 2766-2771 (2005).
- Viau, S., et al. Time course of ocular surface and lacrimal gland changes in a new scopolamine-induced dry eye model. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 246 (6), 857-867 (2008).
- Altinors, D. D., Bozbeyoglu, S., Karabay, G., Akova, Y. A. Evaluation of ocular surface changes in a rabbit dry eye model using a modified impression cytology technique. Curr Eye Res. 32 (4), 301-307 (2007).
- Daull, P., et al. Efficacy of a new topical cationic emulsion of cyclosporine A on dry eye clinical signs in an experimental mouse model of dry eye. Exp Eye Res. 153, 159-164 (2016).
- Dursun, D., et al. A mouse model of keratoconjunctivitis sicca. Invest Ophthalmol Vis Sci. 43 (3), 632-638 (2002).
- Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. Cutting sections of paraffin-embedded tissues. CSH Protoc. 2008, (2008).
- Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections. CSH Protoc. 2008, (2008).
- Shinomiya, K., Ueta, M., Kinoshita, S. A new dry eye mouse model produced by exorbital and intraorbital lacrimal gland excision. Sci Rep. 8 (1), 1483 (2018).
- Ramos, M. F., et al. Nonproliferative and Proliferative Lesions of the Rat and Mouse Special Sense Organs(Ocular [eye and glands], Olfactory and Otic). J Toxicol Pathol. 31, (2018).
- Stapleton, F., et al. TFOS DEWS II Epidemiology report. Ocul Surf. 15 (3), 334-365 (2017).
- Foulks, G. N., et al. Clinical guidelines for management of dry eye associated with Sjogren disease. Ocul Surf. 13 (2), 118-132 (2015).
- Huang, W., Tourmouzis, K., Perry, H., Honkanen, R. A., Rigas, B. Animal models of dry eye disease: Useful, varied and evolving (Review). Exp Ther Med. 22 (6), 1394 (2021).
- Brayer, J. B., Humphreys-Beher, M. G., Peck, A. B. Sjogren’s syndrome: immunological response underlying the disease. Arch Immunol Ther Exp (Warsz. 49 (5), 353-360 (2001).
- Lin, Z., et al. A mouse dry eye model induced by topical administration of benzalkonium chloride). Mol Vis. 17, 257-264 (2011).
