JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
의학

Использование глаз кролика в фармакокинетических исследованиях внутриглазного наркотиков

Published: July 23, 2016
doi:
10.3791/53878
, , , , , , , ,
1Department of Ophthalmology,Seoul National University Bundang Hospital, 2Department of Ophthalmology, College of Medicine,Seoul National University, 3Department of Ophthalmology,Hanyang University Hospital, 4Department of Ophthalmology,Seoul Metropolitan Government-Seoul National University Boramae Medical Center, 5Department of Clinical Pharmacology,Seoul National University Hospital, 6Department of Clinical Pharmacology,Seoul National University Bundang Hospital

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

Внутриглазное путь введения лекарственного средства обеспечивает доставку высоких концентраций лекарственных препаратов, в то время как свести к минимуму их системной абсорбции. Некоторые лекарственные средства вводят в переднюю камеру или стекловидное тело, и внутриглазное инъекций является эффективным в лечении различных заболеваний интраокулярных. Кролик глаза широко используются для офтальмологических исследований, поскольку животное прост в обращении и экономичными по сравнению с другими млекопитающими, а размер глаз кролика похож на человеческий глаз. С помощью 30 G иглы, препараты могут быть введены в внутрикамерное и интравитреальных пространств глаз кролика. Глазные яблоки не будут затем замораживают до анализа, и можно разделить на водный юмор, стекловидное тело и сетчатку / хориоидеи. Стекловидного тела и сетчатки глаза / сосудистое образцы могут быть гомогенизируют и солюбилизировали перед анализом. Затем, иммунологические тесты могут быть выполнены для измерения концентрации внутриглазного препаратов в каждом отделении. Соответствующие модели фармакокинетики могут бытьиспользуется для вычисления нескольких параметров, таких, как период полураспада и максимальной концентрации лекарственного средства. Кролик глаз может быть хорошей моделью для исследования фармакокинетики внутриглазного препаратов.

Introduction

До появления внутриглазной доставки лекарственного средства, основной проблемой медицинской терапии внутриглазных заболеваний была эффективность, с которой препарат может проникать в глаза. Кровь-глазное барьер препятствует множество веществ, в том числе наркотиков, диффузию в глаза. Поэтому концентрации лекарственных средств, которые выше терапевтических уровней не могут быть легко получены. Метод внутриглазного введения лекарственного средства, в том числе внутрикамерное и интравитреальных инъекций, могут непосредственно обойти кровью глазное барьер 1-3, таким образом , что терапевтические концентрации препаратов могут быть достигнуты в глаза 4,5.

Соответственно, интравитреальную доставки лекарственных средств стала популярным методом лечения в течение нескольких внутриглазных заболеваний 5,6. Например, инъекция широко выполняется для связанных с возрастом дегенерация желтого пятна, диабетическая ретинопатия, вены сетчатки окклюзий и внутриглазных инфекций 7-10. В частности, так каквведение анти-VEGF препаратами, частота интравитреальных инъекций значительно вырос для лечения заболеваний сетчатки. Поэтому, важно, чтобы понять, внутриглазное фармакокинетику таких препаратов для оценки эффективности и безопасности медицинской терапии.

Хотя внутриглазное введение наркотиков считается крупным прорывом в медицинской терапии глазных заболеваний, мониторинг концентрации лекарственного средства в пределах глазного яблока является технически требовательным. Так как человеческий глаз содержат лишь небольшие количества внутриглазной жидкости (около 200 мкл) и стекловидные (около 4,5 мл, таблица 1), что технически трудно получить достаточное количество жидкости , глазное для измерения концентрации лекарственного средства. Кроме того, методы, которые используются для получения влаге глаза, такие, как стекловидное тело или постукивания передней камеры пункции, может привести к повреждению глазной ткани и привести к серьезным осложнениям, таким как катаракта, эндофтальмит, илиотслойка сетчатки 11,12. Соответственно, животные модели используются в фармакокинетических исследованиях , обычно используемых интраокулярных препаратов 13. Среди этих моделей на животных, кроликов или обезьян являются наиболее часто используются животные.

Кролики, которые являются мелкие млекопитающие отряда зайцеобразных в семье зайцевых, находятся в нескольких частях мира. Потому что кролики не агрессивны, они просты в обращении, использовать в эксперименте, и наблюдать. Более низкая стоимость, легкая доступность животного, подобного размера глаз для людей, и большая база данных информации для сравнения пользу проведения фармакокинетических исследований с использованием глаз кролика. В данной работе, протокол для фармакокинетических исследований интраокулярных препаратов в глаз кролика описано.

Protocol

Наш протокол следует рекомендациям по Уходу за животными и использованию комитета (IACUC) Сеульского национального университета Бунданг больницы, который одобрил все процедуры животных и методов по уходу за животными, представленными в данном протоколе. IACUC находится в полном соответст…

Representative Results

Процедура , которая используется для проведения Интравитреальная инъекции препарата интереса глаз кролика стерильными методами показана на рисунке 1. Обработанные глаза энуклеировали в запланированное время и хранили при -80 ° С. Для анализа, три отсека, водя…

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 …

Disclosures

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Urtti, A. Challenges and obstacles of ocular pharmacokinetics and drug delivery. Adv Drug Deliv Rev. 58, 1131-1135 (2006).
  2. Geroski, D. H., Edelhauser, H. F. Drug delivery for posterior segment eye disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 41, 961-964 (2000).
  3. Ghate, D., Edelhauser, H. F. Ocular drug delivery. Expert Opin Drug Deliv. 3, 275-287 (2006).
  4. 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).
  5. Avery, R. L., et al. Intravitreal injection technique and monitoring: updated guidelines of an expert panel. Retina. 34, S1-S18 (2014).
  6. Kim, Y. C., Chiang, B., Wu, X., Prausnitz, M. R. Ocular delivery of macromolecules. J Control Release. 190, 172-181 (2014).
  7. Group, C. R., et al. Ranibizumab and bevacizumab for neovascular age-related macular degeneration. N Engl J Med. 364, 1897-1908 (2011).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Diabetic Retinopathy Clinical Research Network. Aflibercept, bevacizumab, or ranibizumab for diabetic macular edema. N Engl J Med. 372, 1193-1203 (2015).
  11. 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).
  12. Meyer, C. H., et al. Incidence of rhegmatogenous retinal detachments after intravitreal antivascular endothelial factor injections. Acta Ophthalmol. 89, 70-75 (2011).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Ahn, J., et al. Pharmacokinetics of Intravitreally Injected Bevacizumab in Vitrectomized Eyes. J Ocul Pharmacol Ther. , (2013).
  16. Park, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of intravitreal vascular endothelial growth factor-Trap in a rabbit model. Eye (Lond). 29, 561-568 (2015).
  17. Jager, R. D., Aiello, L. P., Patel, S. C., Cunningham, E. T. Risks of intravitreous injection: a comprehensive review. Retina. 24, 676-698 (2004).
  18. 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).
  19. Ahn, S. J., et al. Intraocular pharmacokinetics of ranibizumab in vitrectomized versus nonvitrectomized eyes. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 567-573 (2014).
  20. Mochizuki, K., et al. Intraocular kinetics of ceftazidime (Modacin). Ophthalmic Res. 24, 150-154 (1992).
  21. Bakri, S. J., et al. Pharmacokinetics of intravitreal ranibizumab (Lucentis). Ophthalmology. 114, 2179-2182 (2007).
  22. Kondo, T., Miura, M., Imamichi, M. Measurement method of the anterior chamber volume by image analysis. Br J Ophthalmol. 70, 668-672 (1986).
  23. 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).
  24. Remtulla, S., Hallett, P. E. A schematic eye for the mouse, and comparisons with the rat. Vision Res. 25, 21-31 (1985).
  25. Barza, M., Zak, O., Sande, M. A. Animal models in evaluation of chemotherapy of ocular infections. Experimental Models in Antimicrobial Chemotherapy. , 187-211 (1986).
  26. Hughes, A. A schematic eye for the rat. Vision Res. 19, 569-588 (1979).
  27. Maurice, D. M., Mishima, S. . Ocular pharmacokinetics. 69, (1984).
  28. 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).
  29. Ruby, A. J., Williams, G. A., Blumenkranz, M. S. Vitreous humor. Foundations of Clinical Ophthalmology. , (2006).
  30. Jaffe, G. J., Ashton, P., Andrew, P. . Intraocular Drug Delivery. , (2006).
  31. Iyer, M. N., et al. Clearance of intravitreal moxifloxacin. Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 317-319 (2006).
  32. Fauser, S., et al. Pharmacokinetics and safety of intravitreally delivered etanercept. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 242, 582-586 (2004).
  33. Scholes, G. N., O’Brien, W. J., Abrams, G. W., Kubicek, M. F. Clearance of triamcinolone from vitreous. Arch Ophthalmol. 103, 1567-1569 (1985).
  34. 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).
  35. Sinapis, C. I., et al. Pharmacokinetics of intravitreal bevacizumab (Avastin(R)) in rabbits. Clin Ophthalmol. 5, 697-704 (2011).
  36. 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).
  37. Maurice, D. Review: practical issues in intravitreal drug delivery. J Ocul Pharmacol Ther. 17, 393-401 (2001).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).
  42. Sanford, M. Fluocinolone acetonide intravitreal implant (Iluvien(R)): in diabetic macular oedema. Drugs. 73, 187-193 (2013).
  43. 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).
  44. 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).
  45. 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).
  46. Makadia, H. K., Siegel, S. J. Poly Lactic-co-Glycolic Acid (PLGA) as Biodegradable Controlled Drug Delivery Carrier. Polymers (Basel). 3, 1377-1397 (2011).

Tags

PharmacokineticsIntraocular DrugsRabbit EyesIntravitreal InjectionOcular PharmacologyOcular Drug DeliveryDrug ConcentrationDrug DistributionIntraocular InflammationConjunctival IncisionEnucleation

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Ahn, S. J., Hong, H. K., Na, Y. M., Park, S. J., Ahn, J., Oh, J., Chung, J. Y., Park, K. H., Woo, S. J. Use of Rabbit Eyes in Pharmacokinetic Studies of Intraocular Drugs. J. Vis. Exp. (113), e53878, doi:10.3791/53878 (2016).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image