Skopolamin Kaynaklı Gözyaşı Bezi Disfonksiyonu Olan Bir Sıçan Kuru Göz Modeli
Summary
Burada, sulu eksikliği olan kuru göz çalışmasına bir temel sağlamak için bir sıçan lakrimal bez disfonksiyonu modeli oluşturuyoruz.
Abstract
Sulu eksik kuru göz (ADDE), gözyaşı salgısı miktarının ve kalitesinin azalmasına neden olabilen bir tür kuru göz hastalığıdır. Uzun süreli anormal gözyaşı üretimi, kornea hasarı ve iltihaplanma dahil olmak üzere oküler yüzey ortamında bir rahatsızlığa yol açabilir. Ağır vakalarda, ADDE görme kaybına ve hatta körlüğe neden olabilir. Şu anda, kuru göz tedavisi, yalnızca göz rahatsızlığı semptomlarını hafifletebilen ve kuru göz sendromunu temel olarak tedavi edemeyen göz damlası veya fizik tedavi ile sınırlıdır. Kuru gözde gözyaşı bezinin işlevini eski haline getirmek için, skopolamin tarafından indüklenen sıçanlarda gözyaşı bezi disfonksiyonunun bir hayvan modelini oluşturduk. Gözyaşı bezi, kornealar, konjonktivalar ve diğer faktörlerin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi yoluyla, ADDE’nin patolojik değişikliklerinin tam olarak anlaşılmasını sağlamayı amaçlıyoruz. Mevcut kuru göz faresi modeliyle karşılaştırıldığında, bu ADDE hayvan modeli, gözyaşı bezinin işlevsel bir değerlendirmesini içerir ve ADDE’de gözyaşı bezi disfonksiyonunu incelemek için daha iyi bir platform sağlar.
Introduction
2021 yılına kadar, insanların yaklaşık %12’si kuru gözlerden önemli ölçüde etkileniyor1 ve bu da onu en yaygın kronik göz hastalıklarından biri haline getiriyor. Göz kuruluğu, hastalığı etkileyen farklı faktörlere bağlı olarak iki türe ayrılabilir: sulu eksik kuru göz (ADDE) ve evaporatif kuru göz (EDE)2. ADDE ayrıca Sjögren sendromu (SS) ve SS dışı olarak ikiye ayrılır, ancak klinik3’te kuru göz hastalarının çoğunluğu SS olmayan hastalardır. Kronik kuru göz belirtileri hastaların görme kalitesini ciddi şekilde etkiler. Şu anda, DED’in geleneksel tedavisi, oküler yüzeyi yağlamak için suni gözyaşı uygulamasını ve göz kapaklarının fizik tedavisini içermektedir. Bununla birlikte, kuru göz sendromu birçok durumda tam bir tedavi sunmayabilir. Bu nedenle, kuru göz hastalığının patogenezini araştırmak, yeni tedavilerin ve ilaçların geliştirilmesi için çok önemlidir. Kuru göz sendromunun hayvan modelleri, daha fazla araştırma için bir temel sağlar.
Hormon seviyelerini değiştirerek gözyaşı salgı seviyelerini değiştirmek de dahil olmak üzere, kuru göz sendromu4’ün hayvan modellerini oluşturmanın birçok yolu vardır. Örneğin, sıçanların testislerinin çıkarılması androjen sekresyonunu azaltabilir, gözyaşı sekresyonunu artırabilir ve gözyaşlarında serbest salgı bileşeni (SC) ve IgA konsantrasyonunu azaltabilir 5,6. Diğer bir yöntem ise bezi kontrol eden göz yüzeyi sinirlerinin çıkarılarak gözyaşı bezindeki otoimmün reaksiyonların gösterilmesidir. Ek olarak, gözyaşı bezinin cerrahi olarak çıkarılmasıyla gözyaşı salgısının doğrudan azaltılması sağlanabilir7. Değişen çevresel koşullar da gözyaşı buharlaşmasını hızlandırabilir. Örneğin, hayvanların düşük nem ve kuru havalandırma koşullarında kültürlenmesi, kuru gözün şiddetini artırmak için diğer yöntemlerle birleştirilebilen bir aşırı buharlaşmalı kuru göz8 modeli oluşturabilir. Kuru göz deneysel modellerini indüklemek için kullanılan ana ilaçlar atropin ve skopolamin9’dur. Parasempatik inhibitörler olarak, her ikisi de gözyaşı bezindeki kolinerjik (muskarinik) reseptörlerin farmakolojik blokajını indükleyebilir ve gözyaşı sekresyonunu inhibe edebilir. Atropin kas enjeksiyonunun10 neden olduğu kuru gözlerle karşılaştırıldığında, skopolamin salgı bezleri üzerinde daha güçlü bir inhibitör etkiye, daha uzun bir ilaç etkisi süresine ve kardiyak, ince bağırsak ve bronşiyal düz kaslar üzerinde daha zayıf etkilere sahiptir. Kuru göz hayvan modelleri için en olgun ilaçlardan biridir.
Skopolamin ile kuru gözü indüklemek için deri altı enjeksiyon, ilaç pompası veya yama uygulaması gibi farklı yöntemler kullanılabilir 4,11,12. Deney hayvanlarına ilaç uygulama sıklığını azaltmak için, birçok araştırmacı farelerin kuyruklarına transdermal yamalar uygular veya ilaç pompaları kullanır. Ancak, bu yöntemlerin her ikisinin de sınırlamaları vardır. Örneğin, transdermal yamaların emiliminin, tutarsız ilaç dozajına yol açabilecek farelerin bireysel emilimini hesaba katması gerekir. İlaç pompaları her uygulamanın dozajını doğru bir şekilde kontrol edebilse de, verilen ilaçla veya kullanılan konsantrasyonla her zaman uyumlu değildir. Ayrıca cerrahi olarak yerleştirilmeleri gerekir – bu hayvan için daha invazivdir, anestezik bir olay gerektirir ve ayrışma gibi cerrahi sonrası komplikasyonlar için potansiyel vardır. Deri altı enjeksiyon, daha hantal olmasına rağmen, her uygulama için doğru dozajı sağlayabilir ve farklı sıçanlar arasında ilaç uygulamasında tutarlılığı koruyabilir. Aynı zamanda, daha düşük bir maliyete sahiptir ve çok sayıda hayvan deneyi yapmak için uygundur.
Bu çalışma, kuru göz sıçan modeli oluşturmak için tekrarlanan subkutan skopolamin enjeksiyonunu uygulamaktadır. Kornea defektleri, gözyaşı salgı seviyeleri ve kornea, konjonktiva ve gözyaşı bezinin patolojik morfolojisi gibi kuru göz göstergelerini analiz ediyoruz. İlaç konsantrasyonunu, patolojik belirtileri ve kuru göz semptomlarını birleştirerek, kuru göz sıçan modelini ayrıntılı olarak detaylandırıyoruz ve kuru göz tedavisi ve patolojik mekanizmaların incelenmesi için daha doğru deneysel veriler sağlıyoruz. Ayrıca gelecekteki araştırmacılar için modelleme sürecini ayrıntılı olarak açıklıyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sulu eksikliği olan kuru göz (ADDE), toplam kuru göz popülasyonunun yaklaşık 1/3’ünü oluşturan önemli bir kuru göz türüdür17 ve ADDE’nin ana nedeni gözyaşı bezi patolojik hasarı ve inflamasyonudur13. Bu tip kuru göz için en yaygın klinik tedavi yöntemleri, semptomları hafifletmek için suni gözyaşları veya steroid veya siklosporin18’in topikal uygulamasıdır, ancak gözyaşı bezine verilen hasar için çok az tedavi seçen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Guangdong Eyaleti Üst Düzey Klinik Anahtar Uzmanlıkları (SZGSP014) ve Shenzhen Doğa Bilimleri Vakfı (JCYJ20210324125805012) tarafından desteklenmiştir.
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).
