Un modelo de ojo seco de rata con disfunción de la glándula lagrimal inducida por escopolamina
Summary
Aquí, establecemos un modelo de rata de disfunción de la glándula lagrimal para proporcionar una base para el estudio del ojo seco con deficiencia acuosa.
Abstract
El ojo seco por deficiencia acuosa (ADDE) es un tipo de enfermedad del ojo seco que puede resultar en la reducción de la cantidad y calidad de la secreción lagrimal. La producción anormal prolongada de lágrimas puede provocar una alteración en el entorno de la superficie ocular, incluido el daño e inflamación de la córnea. En casos graves, la ADDE puede causar pérdida de la visión o incluso ceguera. Actualmente, el tratamiento del ojo seco se limita a gotas para los ojos o fisioterapia, que solo pueden aliviar los síntomas de las molestias oculares y no pueden curar fundamentalmente el síndrome del ojo seco. Para restaurar la función de la glándula lagrimal en el ojo seco, hemos creado un modelo animal de disfunción de la glándula lagrimal en ratas inducida por escopolamina. A través de la evaluación integral de la glándula lagrimal, córneas, conjuntivas y otros factores, nuestro objetivo es proporcionar una comprensión completa de los cambios patológicos de la ADDE. En comparación con el modelo actual de ratón con ojo seco, este modelo animal de ADDE incluye una evaluación funcional de la glándula lagrimal, lo que proporciona una mejor plataforma para estudiar la disfunción de la glándula lagrimal en ADDE.
Introduction
Para el año 2021, aproximadamente el 12% de las personas se ven afectadas significativamente por la sequedad ocular1, lo que la convierte en una de las enfermedades oculares crónicas más comunes. El ojo seco se puede dividir en dos tipos: ojo seco acuoso-deficiente (ADDE) y ojo seco evaporativo (EDE)2, dependiendo de los diferentes factores que inciden en la enfermedad. El ADDE se divide a su vez en síndrome de Sjögren (SS) y no SS, pero la mayoría de los pacientes con ojo seco son pacientes sin SS en la clínica3. Los síntomas crónicos del ojo seco afectan gravemente a la calidad visual de los pacientes. Actualmente, el tratamiento convencional de la DED consiste en la aplicación de lágrimas artificiales para lubricar la superficie ocular y la fisioterapia de los párpados. Sin embargo, el síndrome del ojo seco puede no ofrecer una cura completa en muchos casos. Por lo tanto, el estudio de la patogénesis de la enfermedad del ojo seco es crucial para el desarrollo de nuevas terapias y fármacos. Los modelos animales del síndrome del ojo seco proporcionan una base para futuras investigaciones.
Hay muchas maneras de construir modelos animales del síndrome del ojo seco4, incluyendo el cambio de los niveles de secreción lagrimal mediante la alteración de los niveles hormonales. Por ejemplo, la extirpación de los testículos de ratas puede reducir la secreción de andrógenos, aumentar la secreción lagrimal y disminuir la concentración del componente secretor libre (SC) e IgA en las lágrimas 5,6. Otro método consiste en indicar reacciones autoinmunes en la glándula lagrimal mediante la extirpación de los nervios de la superficie ocular que controlan la glándula. Además, se puede lograr una reducción directa de la secreción lagrimal mediante la extirpación quirúrgica de la glándula lagrimal7. Las condiciones ambientales cambiantes también pueden acelerar la evaporación de las lágrimas. Por ejemplo, el cultivo de animales en condiciones de baja humedad y ventilación seca puede establecer un modelo de ojo seco por evaporación excesiva8, que puede combinarse con otros métodos para aumentar la gravedad del ojo seco. Los principales fármacos utilizados para inducir el ojo seco en modelos experimentales son la atropina y la escopolamina9. Como inhibidores parasimpáticos, ambos pueden inducir el bloqueo farmacológico de los receptores colinérgicos (muscarínicos) en la glándula lagrimal e inhibir la secreción lagrimal. En comparación con la sequedad ocular causada por la inyección de atropinamuscular 10, la escopolamina tiene un efecto inhibidor más fuerte sobre las glándulas de secreción, una mayor duración de la acción del fármaco y efectos más débiles sobre los músculos lisos cardíacos, intestinales delgados y bronquiales. Es uno de los fármacos más maduros para modelos animales de ojo seco.
Se pueden utilizar diferentes métodos para inducir el ojo seco con escopolamina, como la inyección subcutánea, la bomba de fármaco o la aplicación de parches 4,11,12. Con el fin de reducir la frecuencia de la administración de fármacos a animales de experimentación, muchos investigadores aplican parches transdérmicos a las colas de los ratones o utilizan bombas de fármacos. Sin embargo, ambos métodos tienen limitaciones. Por ejemplo, la absorción de parches transdérmicos debe tener en cuenta la absorción individual de ratones, lo que puede conducir a una dosis inconsistente del medicamento. Aunque las bombas de fármacos pueden controlar con precisión la dosis de cada administración, no siempre son compatibles con el fármaco que se administra o la concentración que se utiliza. También deben colocarse quirúrgicamente, lo que es más invasivo para el animal, requiere un evento anestésico y existe la posibilidad de complicaciones posquirúrgicas como la dehiscencia. La inyección subcutánea, aunque más engorrosa, puede garantizar una dosis precisa para cada administración y mantener la consistencia en la administración del fármaco entre diferentes ratas. Al mismo tiempo, tiene un costo menor y es adecuado para realizar una gran cantidad de experimentos con animales.
Este estudio aplica inyecciones subcutáneas repetidas de escopolamina para establecer un modelo de rata con ojo seco. Analizamos indicadores de ojo seco como defectos corneales, niveles de secreción lagrimal y morfología patológica de la córnea, la conjuntiva y la glándula lagrimal. Al combinar la concentración del fármaco, las manifestaciones patológicas y los síntomas del ojo seco, profundizamos en el modelo de rata de ojo seco en detalle, proporcionando datos experimentales más precisos para el estudio del tratamiento del ojo seco y los mecanismos patológicos. También describimos el proceso de modelado en detalle para futuros investigadores.
Protocol
Representative Results
Discussion
El ojo seco con deficiencia acuosa (ADDE) es un tipo importante de ojo seco, que representa aproximadamente 1/3 de la población total de ojo seco17, y la principal causa de ADDE es el daño patológico y la inflamación de la glándula lagrimal13. Para este tipo de ojo seco, los métodos de tratamiento clínico más comunes son las lágrimas artificiales para aliviar los síntomas o la aplicación tópica de esteroides o ciclosporina18, mientras que…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio contó con el apoyo de la Provincia de Guangdong de Especialidades Clínicas Clave de Alto Nivel (SZGSP014) y la Fundación de Ciencias Naturales de Shenzhen (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 |
Riferimenti
- 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).
