استخدام الأرنب عيون في دراسات حركية الدواء من داخل بصري المخدرات
Summary
Rabbits are widely used to study the pharmacokinetics of intraocular drugs. We describe a method for conducting pharmacokinetic studies of intraocular drugs using rabbit eyes.
Abstract
الطريق العين من الدواء يمكن إيصال تركيزات عالية من العقاقير العلاجية، مع التقليل من امتصاص على نحو منتظم. وتدار العديد من الأدوية في الغرفة الأمامية أو الجسم الزجاجي، وكان حقن داخل العين فعال في علاج أمراض داخل العين المختلفة. وقد استخدمت أرنب عيون على نطاق واسع للأبحاث في طب العيون، والحيوان من السهل التعامل معها والاقتصادي بالمقارنة مع الثدييات الأخرى، وحجم العين أرنب هي مماثلة لتلك العين البشرية. باستخدام 30 إبرة G، والمخدرات، ويمكن حقنها في الأماكن intracameral وintravitreal من عيون الأرانب. ثم يتم تجميد مقل العيون حتى التحليل، ويمكن تقسيمها إلى الخلط المائي، زجاجي، وشبكية العين / المشيمية. العينات الزجاجي والشبكية / المشيمية يمكن المتجانس وبالفاعلات قبل التحليل. ثم، المناعية يمكن أن يؤديها لقياس تركيزات من المخدرات داخل العين في كل حجرة. نماذج يمكن الدوائية المناسبة أن يكونالمستخدمة لحساب العديد من المعلمات، مثل نصف عمر وأقصى تركيز الدواء. يمكن أرنب عيون يكون نموذجا جيدا للدراسات الدوائية من المخدرات داخل العين.
Introduction
قبل مجيء تسليم المخدرات داخل العين، وكان مصدر القلق الرئيسي من العلاج الطبي للأمراض داخل العين الكفاءة التي الدواء يمكن أن تخترق العين. حاجز الدم في العين يمنع العديد من المواد، بما في ذلك الأدوية، من نشرها في العين. لذلك، وتركيزات الأدوية التي هي فوق المستويات العلاجية قد لا يتم الحصول عليها بسهولة. طريقة إعطاء الدواء داخل العين، بما في ذلك intracameral وintravitreal الحقن، ويمكن تجاوز مباشرة حاجز الدم في العين 1-3، بحيث تركيزات علاجية من الأدوية يمكن أن يتحقق في العين 4،5.
وفقا لذلك، أصبح تسليم المخدرات intravitreal وسيلة شعبية لعلاج العديد من الأمراض داخل العين 5،6. على سبيل المثال، يتم تنفيذ على نطاق واسع حقن intravitreal لبتحلل البقعة الصفراء، واعتلال الشبكية السكري، وانسداد الوريد الشبكي، والتهابات داخل العين 7-10. على وجه الخصوص، منذإدخال الأدوية المضادة للعامل نمو بطانة الاوعية، وتواتر الحقن intravitreal ازداد بشكل ملحوظ لعلاج أمراض شبكية العين. وبالتالي، فمن المهم أن نفهم الدوائية داخل العين من هذه العقاقير لتقييم فعالية وسلامة من العلاج الطبي.
على الرغم من أن الإدارة داخل العين المخدرات يعتبر انجازا كبيرا في العلاج الطبي لأمراض العيون، ومراقبة تركيز الدواء داخل مقلة العين هو تطلبا من الناحية الفنية. لأن العين البشرية تحتوي على كميات صغيرة فقط من الخلط المائي (حوالي 200 ميكرولتر) والزجاجي (حوالي 4.5 مل، الجدول 1)، فمن الصعب من الناحية الفنية إلى الحصول على كميات كافية من السوائل العين لقياس تركيز الدواء. وعلاوة على ذلك، الأساليب التي تستخدم للحصول على السائل العين، مثل التنصت الزجاجي أو الأمامي بزل الغرفة، قد يؤدي إلى تلف أنسجة العين ويؤدي إلى مضاعفات خطيرة، مثل إعتام عدسة العين، التهاب باطن المقلة، أوانفصال الشبكية 11،12. وفقا لذلك، يتم استخدام نماذج حيوانية في الدراسات الدوائية من المخدرات داخل العين شائعة الاستخدام 13. ومن بين هذه النماذج الحيوانية، الأرانب أو القرود هي الحيوانات الأكثر استخداما.
الأرانب، والتي هي الثدييات الصغيرة من أجل أرنبيات الشكل في الأسرة Leporidae، وتوجد في مناطق عديدة من العالم. لأن الأرانب ليست عدوانية، فهي سهلة للتعامل، واستخدامها في التجربة، ومراقبة. انخفاض التكلفة، سهولة الحصول على الحيوان، على غرار حجم العين للبشر، وقاعدة بيانات واسعة من المعلومات للمقارنة صالح إجراء الدراسات الدوائية باستخدام عيون الأرانب. في هذه الورقة، ووصف بروتوكول للدراسات الدوائية من المخدرات داخل العين في عيون الأرانب.
Protocol
Representative Results
Discussion
With the increasing use of intraocular drugs, such as anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) agents, for the treatment of diverse ocular diseases, knowledge of the tissue distribution and clearance of the drug after the intraocular injection is important. Understanding the pharmacokinetics of intraocular drugs is important for understanding the efficacy and safety of drugs, determining the optimal dosage of the drugs, and minimizing systemic or intraocular complications. However, detailed pharmacokinetic studies …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank Ms. Ji Hyun Park and Ji Yeon Park for their technical assistance in the animal experiments. This work was supported by a grant from the Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (grant number: Grant No. 14-2014-022) and from a grant (CCP-13-02-KIST) from the Convergence Commercialization Project of the National Research Council of Science and Technology, Seoul, Korea.
Materials
| Zoletil | Virbac Laboratories, Carros Cedex, France | ||
| Xylazine hydrochloride | Fort Dodge Laboratories, Fort Dodge, IA | ||
| Proparacaine hydrochloride (Alcaine) | Alcon laboratories, Fort Worth, TX | ||
| Phenylephrine hydrochloride and tropicamide | Santen Pharmaceutical, Co., Osaka, Japan | ||
| Recombinant Human VEGF 165 | R&D systems | 293-VE-050 | |
| Carbobate-Bicarbonate buffer | SIGMA | C3041-50CAP | |
| NUNC MICROWELL 96F W/LID NUNCLON D SI | Thermo SCIENTIFIC | 167008 | 96 well plate |
| Bovine Serum Albumin (BSA) 25grams(Net) | BOVOGEN | BSA025 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) pH7.4 (1X), 500mL | gibco | 10010-023 | |
| Sheep anti-Human IgG Secondary Antibody, HRP conjugate | Thermo SCIENTIFIC | PA1-28652 | |
| Goat Anti-Human IgG Fc(HRP) | abcam | ab97225 | |
| Goat anti-Human IgG, Fab'2 Secondary Antibody, HRP conjugate | Thermo SCIENTIFIC | PA1-85183 | |
| CelLytic MT Cell Lysis Reagent | SIGMA | C3228-50ML | lysis buffer |
| 100 Scalpel Blades | nopa instruments | BLADE #15 | |
| 100 Scalpel Blades | nopa instruments | BLADE #10 | |
| FEATHER SURGICAL BLADE STAINLESS STEEL | FEATHER | 11 | |
| 1-StepTM TMB-Blotting substrate solution, 250mL | Thermo SCIENTIFIC | 34018 | |
| Stable Peroxide Substrate Buffer (10X), 100mL | Thermo SCIENTIFIC | 34062 | |
| Softmax Pro | Molecular Devices | v.5.4.1 | software for generating standard curve |
| SAAM II | Saam Institute, Seattle, WA | software for pharmacokinetic modeling | |
| Phoenix WinNonlin | Pharsight, Cary, NC | v. 6.3 | software for pharmacokinetic modeling |
| Avastin (bevacizumab) | Genentech |
Riferimenti
- Urtti, A. Challenges and obstacles of ocular pharmacokinetics and drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 58, 1131-1135 (2006).
- Geroski, D. H., Edelhauser, H. F. Drug delivery for posterior segment eye disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 41, 961-964 (2000).
- Ghate, D., Edelhauser, H. F. Ocular drug delivery. Expert Opin Drug Deliv. 3, 275-287 (2006).
- Del Amo, M. E., Urtti, A. Current and future ophthalmic drug delivery systems. A shift to the posterior segment. Drug Discov Today. 13, 135-143 (2008).
- Avery, R. L., et al. Intravitreal injection technique and monitoring: updated guidelines of an expert panel. Retina. 34, S1-S18 (2014).
- Kim, Y. C., Chiang, B., Wu, X., Prausnitz, M. R. Ocular delivery of macromolecules. J Control Release. 190, 172-181 (2014).
- Group, C. R., et al. Ranibizumab and bevacizumab for neovascular age-related macular degeneration. N Engl J Med. 364, 1897-1908 (2011).
- Campochiaro, P. A., et al. Sustained benefits from ranibizumab for macular edema following central retinal vein occlusion: twelve-month outcomes of a phase III study. Ophthalmology. 118, 2041-2049 (2011).
- Brown, D. M., et al. Ranibizumab for macular edema following central retinal vein occlusion: six-month primary end point results of a phase III study. Ophthalmology. 117, 1124-1133 (2010).
- Diabetic Retinopathy Clinical Research Network. Aflibercept, bevacizumab, or ranibizumab for diabetic macular edema. N Engl J Med. 372, 1193-1203 (2015).
- McCannel, C. A. Meta-analysis of endophthalmitis after intravitreal injection of anti-vascular endothelial growth factor agents: causative organisms and possible prevention strategies. Retina. 31, 654-661 (2011).
- Meyer, C. H., et al. Incidence of rhegmatogenous retinal detachments after intravitreal antivascular endothelial factor injections. Acta Ophthalmol. 89, 70-75 (2011).
- Del Amo, E. M., Urtti, A. Rabbit as an animal model for intravitreal pharmacokinetics: Clinical predictability and quality of the published data. Exp Eye Res. 137, 111-124 (2015).
- Hughes, P. M., Krishnamoorthy, R., Mitra, A. K. Vitreous disposition of two acycloguanosine antivirals in the albino and pigmented rabbit models: a novel ocular microdialysis technique. J Ocul Pharmacol Ther. 12, 209-224 (1996).
- Ahn, J., et al. Pharmacokinetics of Intravitreally Injected Bevacizumab in Vitrectomized Eyes. J Ocul Pharmacol Ther. , (2013).
- Park, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of intravitreal vascular endothelial growth factor-Trap in a rabbit model. Eye (Lond). 29, 561-568 (2015).
- Jager, R. D., Aiello, L. P., Patel, S. C., Cunningham, E. T. Risks of intravitreous injection: a comprehensive review. Retina. 24, 676-698 (2004).
- Durairaj, C., Shah, J. C., Senapati, S., Kompella, U. B. Prediction of vitreal half-life based on drug physicochemical properties: quantitative structure-pharmacokinetic relationships (QSPKR). Pharm Res. 26, 1236-1260 (2009).
- Ahn, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of ranibizumab in vitrectomized versus nonvitrectomized eyes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 567-573 (2014).
- Mochizuki, K., et al. Intraocular kinetics of ceftazidime (Modacin). Ophthalmic Res. 24, 150-154 (1992).
- Bakri, S. J., et al. Pharmacokinetics of intravitreal ranibizumab (Lucentis). Ophthalmology. 114, 2179-2182 (2007).
- Kondo, T., Miura, M., Imamichi, M. Measurement method of the anterior chamber volume by image analysis. Br J Ophthalmol. 70, 668-672 (1986).
- Toris, C. B., Yablonski, M. E., Wang, Y. L., Camras, C. B. Aqueous humor dynamics in the aging human eye. Am J Ophthalmol. 127, 407-412 (1999).
- Remtulla, S., Hallett, P. E. A schematic eye for the mouse, and comparisons with the rat. Vision Res. 25, 21-31 (1985).
- Barza, M., Zak, O., Sande, M. A. Animal models in evaluation of chemotherapy of ocular infections. Experimental Models in Antimicrobial Chemotherapy. , 187-211 (1986).
- Hughes, A. A schematic eye for the rat. Vision Res. 19, 569-588 (1979).
- Maurice, D. M., Mishima, S. . Ocular pharmacokinetics. 69, (1984).
- Greenbaum, S., Lee, P. Y., Howard-Williams, J., Podos, S. M. The optically determined corneal and anterior chamber volumes of the cynomolgus monkey. Curr Eye Res. 4, 187-190 (1985).
- Ruby, A. J., Williams, G. A., Blumenkranz, M. S. Vitreous humor. Foundations of Clinical Ophthalmology. , (2006).
- Jaffe, G. J., Ashton, P., Andrew, P. . Intraocular Drug Delivery. , (2006).
- Iyer, M. N., et al. Clearance of intravitreal moxifloxacin. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 317-319 (2006).
- Fauser, S., et al. Pharmacokinetics and safety of intravitreally delivered etanercept. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 242, 582-586 (2004).
- Scholes, G. N., O’Brien, W. J., Abrams, G. W., Kubicek, M. F. Clearance of triamcinolone from vitreous. Arch Ophthalmol. 103, 1567-1569 (1985).
- Stastna, M., Behrens, A., McDonnell, P. J., Van Eyk, J. E. Analysis of protein composition of rabbit aqueous humor following two different cataract surgery incision procedures using 2-DE and LC-MS/MS. Proteome Sci. 9, 8 (2011).
- Sinapis, C. I., et al. Pharmacokinetics of intravitreal bevacizumab (Avastin(R)) in rabbits. Clin Ophthalmol. 5, 697-704 (2011).
- Gaudreault, J., Fei, D., Rusit, J., Suboc, P., Shiu, V. Preclinical pharmacokinetics of Ranibizumab (rhuFabV2) after a single intravitreal administration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 46, 726-733 (2005).
- Maurice, D. Review: practical issues in intravitreal drug delivery. J Ocul Pharmacol Ther. 17, 393-401 (2001).
- Laude, A., et al. Intravitreal therapy for neovascular age-related macular degeneration and inter-individual variations in vitreous pharmacokinetics. Prog Retin Eye Res. 29, 466-475 (2010).
- Christoforidis, J. B., Carlton, M. M., Knopp, M. V., Hinkle, G. H. PET/CT imaging of I-124-radiolabeled bevacizumab and ranibizumab after intravitreal injection in a rabbit model. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 5899-5903 (2011).
- Sangwan, V. S., Pearson, P. A., Paul, H., Comstock, T. L. Use of the Fluocinolone Acetonide Intravitreal Implant for the Treatment of Noninfectious Posterior Uveitis: 3-Year Results of a Randomized Clinical Trial in a Predominantly Asian Population. Ophthalmol Ther. 4, 1-19 (2015).
- Bajwa, A., Aziz, K., Foster, C. S. Safety and efficacy of fluocinolone acetonide intravitreal implant (0.59 mg) in birdshot retinochoroidopathy. Retina. 34, 2259-2268 (2014).
- Sanford, M. Fluocinolone acetonide intravitreal implant (Iluvien(R)): in diabetic macular oedema. Drugs. 73, 187-193 (2013).
- Haller, J. A., et al. Dexamethasone intravitreal implant in patients with macular edema related to branch or central retinal vein occlusion twelve-month study results. Ophthalmology. 118, 2453-2460 (2011).
- Boyer, D. S., et al. Three-year, randomized, sham-controlled trial of dexamethasone intravitreal implant in patients with diabetic macular edema. Ophthalmology. 121, 1904-1914 (2014).
- Patel, S. R., et al. Targeted administration into the suprachoroidal space using a microneedle for drug delivery to the posterior segment of the eye. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4433-4441 (2012).
- Makadia, H. K., Siegel, S. J. Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA) as Biodegradable Controlled Drug Delivery Carrier. Polymers (Basel). 3, 1377-1397 (2011).
