Trabekelsysteem reactie op druk Hoogte in de Living Human Eye
Summary
Trabeculaire netwerk (TM) migratie in het kanaal van Schlemm ruimte kan worden geïnduceerd door acute drukverhoging door ophthalmodynamometer en geobserveerd door spectrale domein optische coherentie tomografie. Het doel van deze methode is het morfometrisch reactie van de levende uitstroomkanaal acute drukverhoging in levend weefsel in situ gekwantificeerd.
Abstract
De mechanische eigenschappen van het trabeculaire netwerk (TM) gekoppeld aan uitstroomweerstand en intraoculaire druk (IOP) regulering. De grondgedachte achter deze techniek is de directe waarneming van de mechanische reactie van de TM acute IOP hoogte. Voorafgaand aan het scannen, IOP wordt gemeten op baseline en tijdens de IOP hoogte. De limbus wordt gescand door spectrale domein optische coherentie tomografie op baseline en tijdens de IOP elevatie (ophthalmodynamometer (ODM) toegepast bij 30 g kracht). Scans worden verwerkt om visualisatie van de waterige humor uitstroom traject met behulp ImageJ verbeteren. Vasculaire monumenten worden gebruikt om overeenkomstige locaties in baseline en IOP hoogte scan volumes te identificeren. Schlemm kanaal (SC) dwarsdoorsnedeoppervlak (SC-CSA) en SC lengte van anterior naar posterior langs zijn lengteas worden handmatig gemeten op 10 locaties binnen 1 mm segment van SC. Mean binnen naar buiten wandafstand (korte lengte-as) wordt berekend als het oppervlak van SC gedeeld door delange lengte-as. Om de bijdrage van aangrenzende weefsels naar het effect IOP verhogingen onderzocht worden metingen herhaald zonder en met gladde spierrelaxatie met instillatie van tropicamide. TM migratie naar SC wordt tegengegaan door TM stijfheid, maar wordt versterkt door de ondersteuning van haar gehechtheid aan aangrenzende gladde spieren in het corpus ciliare. Deze techniek is de eerste die de levende humane TM reactie op drukverhoging in situ onder fysiologische omstandigheden in het menselijk oog te meten.
Introduction
Glaucoom is wereldwijd de tweede belangrijkste oorzaak van onomkeerbare blindheid 1. Verhoogde intraoculaire druk (IOP) een belangrijke causale risicofactor voor de aanwezigheid en progressie van glaucoom 2-7. IOP wordt geregeld door het evenwicht tussen de vorming en de uitstroom van waterige humor 8. De locaties van de grootste uitstroomweerstand de juxtacanicular weefsel en de binnenwand van het kanaal van Schlemm (SC), het raakvlak tussen SC en het trabeculaire netwerk (TM) 9-11. Hoewel TM stijfheid kan bijdragen tot het voorkomen van SC ineenstorting tegenover IOP verhoging, Overby et al. 12 onlangs aangetoond dat genexpressie in glaucoom wordt veranderd, resulterend in verhoogde SC endotheliale verstijving, belemmeren de vorming van poriën, wat leidt tot verhoging van IOP 13 ogen met glaucoom. TM morfologie en stijfheid correleren met uitstroom faciliteit 14,15, met de nadruk thij nodig heeft om zijn biomechanische eigenschappen te meten.
Atomic force microscopie metingen van de TM vertonen verhoogde stijfheid in ogen geschonken door glaucoompatiënten (81 kPa) in vergelijking met de ogen van donoren zonder glaucoom (4,0 kPa) 16, maar deze metingen zijn uitgevoerd ontleed ex vivo weefsel. De achterste TM is verankerd in de ciliaire spier via anterior pezen van de longitudinale spiercellen die voegen in de buitenste gelamelleerde en cribiform TM 17. Spieractiviteit Ciliaire (CM) kan TM tautness verhogen, het nabootsen van een verhoogde stijfheid TM 17. Het vermogen om veranderingen waarnemen in resistentie tegen SC instorting veroorzaakt door verstoringen van glad spierweefsel is aangetoond in een diermodel 18. We hebben de mogelijkheid om niet-invasief imago van de primaire waterige humor uitstroom systeem in levende menselijke ogen distale tot en met SC gebruik spectrale domeinnaam optical coherence tomography (OCT) toonden <sup> 19-21. Met deze techniek, hebben we de mogelijkheid om de morfometrische reactie van de TM en SC acute IOP hoogte 22 kwantificeren aangetoond.
Het algemene doel van de hierin beschreven werkwijze is de reactie van de morfometrische levende uitstroomkanaal acute IOP verhoging in levend weefsel in situ gekwantificeerd. Deze techniek heeft het voordeel dat het onderzoek van de TM onder fysiologische condities, die bijdragen zowel contractiele vezels activiteit in de TM en CM te TM stijfheid omvat, vergeleken met gepubliceerde metingen in ontleed weefsel. De grondgedachte achter het toepassen van deze techniek aan de waarneming van de mechanische TM reactie is dat het ons anders niet beschikbaar inzicht in het mechanisch gedrag van de TM, waarvan we weten nu direct worden gekoppeld aan uitstroom weerstand en IOP regulering 13. Om de bijdrage van contractiele weefsel stijfheid, een coho onderscheidenrt van de proefpersonen werd onderzocht zonder en met onderdrukking van gladde spieractiviteit door toediening van tropicamide.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze techniek maakt gebruik van niet-invasieve observatie van de mechanische respons van zacht weefsel SC instorten kwantificeren. Toekomstige werkzaamheden met behulp van menselijke kadaver ogen nodig is om weefsel doorbuigingen kalibreren werkelijke weefsel stijfheid na dissectie. Maar, deze studies dezelfde beperkingen van eerdere uitstroom modellen lijden; bepaald dat de bijdragen van levend spier weefsel spanning niet aanwezig zal zijn. Verdere kalibratie in een levend zoogdier oogmodel kan kalibratie van beeldvorm…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Supported in part by National Institute of Health contracts R01-EY13178, and P30-EY08098 (Bethesda, MD), the Eye and Ear Foundation (Pittsburgh, PA), and unrestricted grants from Research to Prevent Blindness (New York, NY).
Materials
| Spectral Domain OCT | Zeiss | Cirrus | |
| Imaging Workstation | Apple | iMac | |
| Ophthalmodynamometer | (Baillairt Matalene Ophthalmodynamometer, Surgical instruments CO., Inc. New York, NY) | ||
| Image Processing Program | rsb.info.nih.gov/ij | ImageJ, FIJI | |
Riferimenti
- Quigley, H. A., Broman, A. T. The number of people with glaucoma worldwide 2010 and 2020. The British journal of ophthalmolog. 90, 262-267 (2006).
- Sommer, A., et al. Relationship between intraocular pressure and primary open angle glaucoma among white and black Americans. The Baltimore Eye Survey. Archives of ophthalmolog. 109, 1090-1095 (1991).
- Sommer, A., et al. Racial differences in the cause-specific prevalence of blindness in east Baltimore. The New England journal of medicin. 325, 1412-1417 (1991).
- Leske, M. C., Connell, A. M., Wu, S. Y., Hyman, L., Schachat, A. P. Distribution of intraocular pressure. The Barbados Eye Study. Archives of ophthalmolog. 115, 1051-1057 (1997).
- Leske, M. C., Wu, S. Y., Hennis, A., Honkanen, R., Nemesure, B. Risk factors for incident open-angle glaucoma: the Barbados Eye Studies. Ophthalmolog. 115, 85-93 (2008).
- Mitchell, P., Lee, A. J., Rochtchina, E., Wang, J. J. Open-angle glaucoma and systemic hypertension: the blue mountains eye study. Journal of glaucom. 13, 319-326 (2004).
- Mitchell, P., Smith, W., Attebo, K., Healey, P. R. Prevalence of open-angle glaucoma in Australia. The Blue Mountains Eye Study. Ophthalmolog. 103, 1661-1669 (1996).
- Gabelt, B., Kaufman, P., Kaufman, P. L. . Adler’s Physiology of the Ey. , 237-289 (2003).
- Grant, W. M. Experimental aqueous perfusion in enucleated human eyes). Archives of ophthalmolog. 69, 783-801 (1963).
- Jocson, V. L., Sears, M. L. Experimental aqueous perfusion in enucleated human eyes. Results after obstruction of Schlemm’s canal. Archives of ophthalmolog. 86, 65-71 (1971).
- Maepea, O., Bill, A. Pressures in the juxtacanalicular tissue and Schlemm’s canal in monkeys. Experimental eye researc. 54, 879-883 (1992).
- Johnstone, M. A., Grant, W. G. Pressure-dependent changes in structures of the aqueous outflow system of human and monkey eyes. American journal of ophthalmolog. 75, 365-383 (1973).
- Overby, D. R., et al. Altered mechanobiology of Schlemm’s canal endothelial cells in glaucoma. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americ. , (2014).
- Allingham, R. R., de Kater, A. W., Ethier, C. R. Schlemm’s canal and primary open angle glaucoma: correlation between Schlemm’s canal dimensions and outflow facility. Experimental eye researc. 62, 101-109 (1996).
- Camras, L. J., Stamer, W. D., Epstein, D., Gonzalez, P., Yuan, F. Differential effects of trabecular meshwork stiffness on outflow facility in normal human and porcine eyes. Investigative ophthalmolog., & visual scienc. 53, 5242-5250 (2012).
- Last, J. A., et al. Elastic modulus determination of normal and glaucomatous human trabecular meshwork. Investigative ophthalmolog., & visual. 52, 2147-2152 (2011).
- Lutjen-Drecoll, E. Functional morphology of the trabecular meshwork in primate eyes. Progress in retinal and eye researc. 18, 91-119 (1999).
- Li, G., et al. Pilocarpine-induced dilation of Schlemm’s canal and prevention of lumen collapse at elevated intraocular pressures in living mice visualized by OCT. Investigative ophthalmolog., & visual scienc. 55, 3737-3746 (2014).
- Francis, A. W., et al. Morphometric analysis of aqueous humor outflow structures with spectral-domain optical coherence tomography. Investigative ophthalmolog., & visual. 53, 5198-5207 (2012).
- Kagemann, L., et al. 3D visualization of aqueous humor outflow structures in-situ in humans. Experimental eye researc. 93, 308-315 (2011).
- Kagemann, L., et al. Identification and assessment of Schlemm’s canal by spectral-domain optical coherence tomography. Investigative ophthalmolog., & visual. 51, 4054-4059 (2010).
- Kagemann, L., et al. IOP Elevation Reduces Schlemm’s Canal Cross-sectional Area. Investigative ophthalmolog & visual scienc. , (2014).
