En ny tilnærming er presentert for å indusere kronisk tørr øyesykdom hos kaniner ved kirurgisk å fjerne alle orbital lacrimal kjertler. Denne metoden, skiller seg fra de tidligere rapportert, produserer en stabil, reproduserbar modell av vandig mangelfulle tørre øyne godt egnet til å studere tåre fysiologi og patofysiologi og øye terapi.
Tørre øyne sykdom (DED) er en kompleks sykdom med flere årsaker og variable symptomer, har øye overflate betennelse som sin nøkkel patofysiologisk trinn. Til tross for fremskritt i vår forståelse av DED, betydelig kunnskap hullene gjenstår. Fremskritt er begrenset delvis på grunn av mangel på informative dyremodeller. Forfatterne nylig rapportert om en metode for DED indusert ved å injisere alle orbital lacrimal kjertel (LG) vev med Lektiner concanavalin A. Her rapporterer vi en roman modell av vandig-mangelfull DED basert på kirurgiske reseksjon av alle orbital LG (dacryoadenectomy) vev. Begge to metoder bruk kanin med hensyn til deres likheten å Human Eyes inne pris av nummeret og struktur av det øye overflate. En uke etter fjerning av nictitating membran, orbital overlegne LG ble kirurgisk fjernet under anestesi, etterfulgt av fjerning av palpebral overlegen LG, og til slutt fjerning av dårligere LG. Dacryoadenectomy indusert alvorlig DED, dokumentert av en markert reduksjon i tåre bryte opp tid test og Schirmer ‘ s tåre test, og betydelig økt tåre OSMOLARITETSSYSTEM og steg Bengal farging. Dacryoadenectomy-indusert DED varte i minst åtte uker. Det var ingen komplikasjoner og dyr tolerert prosedyren godt. Teknikken kan mestrer relativt lett av dem med tilstrekkelig kirurgisk erfaring og styrking av relevante kanin anatomi. Siden denne modellen viser funksjonene i menneskets vandig-mangelfull DED, er det egnet for studier av øyeoverflaten homeostase, DED, og kandidat legemiddel selskap.
Tårer er nødvendig for beskyttelse av øyeoverflaten og for vedlikehold av de optiske egenskapene til hornhinnen. De består av tre lag: en indre mucin belegg, en middel vandig komponent, og en lipid overlay1. Den mucin laget produseres hovedsakelig i begeret celler av conjunctiva, den vandige komponenten overveiende i lacrimal kjertler (LGs), og lipid laget overveiende i meibomian kjertler1,2. Orbital LGs er hovedkilden for den vandige komponenten av tårer og for mange av proteiner som beskytter overflaten mot bakteriell angrep3. Øyes overflate sykdommer passes på når den vandige tåre produksjonen er redusert under et kritisk nivå, frata epitel overflater i øyet av den vandige komponent og avgjørende tåre bestanddeler inkludert vekstfaktorer, lysozyme, og Laktoferrin. I tilfeller av redusert tåreproduksjon av LGs, konjunktival og hornhinnen vev gjennomgår tilpasninger for å kompensere for det endrede miljøet.
Forstå bidraget av tåre komponenten avledet fra orbital LGs og øyeoverflaten kompenserende mekanismer når dette mangler påvirker vår styrking av fysiologi og patofysiologi av fremre segmentet av øyet og, mer generelt, av helse og sykdom i hele verden. Den eksperimentelle tilnærmingen til disse spørsmålene krever en informativ dyremodell. Følgelig har flere grupper forsøkt å utvikle dyremodeller der orbital LGs er fjernet, og dermed tilrettelegge vurderingen av rollen som tårer i øye helse. En slik modell ble nylig rapportert for musen4. Kaninen tilbyder, imidlertid, mange adskilt fordeler over gnager modeller inkluderer lignende anatomisk og histologic strukturer av det LG, og muligens flere betydelig, lignende størrelse og overflate område av det hornhinnen og konjunktival vev når sammenlignet med deres Human motpartene3.
Opprettelse av vandig mangelfull tørr øyesykdom (DED) av kirurgiske reseksjon av LG vev i kaniner er ikke nytt. Tallrike rapporter beskriver reseksjon av LG vev med varierende suksess gjenspeiles i variable endringer i tåreproduksjon målt ved Schirmer ‘ s Tear test5,6,7,8. En grundig forståelse av den relevante anatomi av kaninen og klarhet om anatomisk terminologi er svært nyttig i å reprodusere denne metoden. Nedenfor finner du en grundig oversikt over begge deler.
Anatomi av lacrimal kjertler
Kaninen har to orbital LGs: den større underlegne LG (ILG) og den mindre overlegne LG (SLG; Figur 1). Den ILG strekker seg langs dårligere og bakre aspekt av orbital rim. Med unntak av variabel størrelse, den fremre delen av ILG har en ganske ensartet oppsvulmede utseende som kan sees som en protuberance i huden under kloden (figur 2). På grunn av sin karakteristiske utseende i forhold til resten av kjertel, er det referert til som “hodet” av ILG. En del av hodet brytes rundt og ligger på den ytre overflaten av zygomatic bein. Dette fungerer som et nyttig landemerke på ultralyd biomikroskopi å veilede injeksjoner i ILG. Resten av hodet ligger mer anteriort9 i bane.
På grunn av den karakteristiske utseendet på den resterende delen av ILG, som er lang og tynn, er dette segmentet referert til som “halen.” Halen går langs underlegne orbital rim, fra hodet av ILG til orbital rim der det opphører med variabel anatomi ved dårligere og bakre orbital rim (Figur 3A). Halen ligger dypt (midtre) til zygomatic bein atskilt fra orbital innholdet av en fascial band for det meste av sin kurs til den når bakre kant av banen der den igjen strekker seg ut over den ytre overflaten av zygomatic bein. Den ILG mottar sin blodtilførsel fra grener av hals puls arterien.
SLG har to komponenter som er analoge til det menneskelige. Den ene er den palpebral overlegen LG (PSLG), som ligger i den øvre bakre øyelokket midtre til tarsal plate. Det ser ut oppsvulmede i naturen og har mange punktat åpninger som drenerer vandig tårevæske som er lettere sett når dekket med 2% fluorescein (Figur 3B).
Den andre er orbital overlegen LG (OSLG), bosatt i en midtre posisjon i overlegen bane (Figur 3C). På grunn av sin posisjon i nærheten av midtlinjen av skallen, har det vært umulig å identifisere den ved hjelp av eksterne kirurgiske tilnærminger fra den timelige eller underlegne bane. I fersk obduksjon prøver eller kirurgiske tilfeller, kan denne kjertel bli prolapsed gjennom bakre incisure plassert i rygg overflaten av skallen når milde midtre trykket er brukt på kloden. Prolaps av dette kjertel vevet kan dokumenteres med ultralyd biomikroskopi.
PSLG og OSLG er sammenhengende strukturer. Den OSLG er en tubuloalveolar struktur som ductal arkitektur coalesces inn i hoved excretory duct. Denne kanalen passerer under Supra-orbital Ridge og kjører i øvre lokk vev avslutte i PSLG. Langs excretory duct, kjertel vev i samsvar med de opprinnelige beskrivelsene av Davis har blitt identifisert10 (Figur 3D).
En merknad om terminologi
Gode og omfattende anatomiske beskrivelser bruke varierende terminologi også. Den klassiske orbital anatomi av Davis definerer bare en øvre og nedre LG10. Men hans beskrivelse av den øvre LG tydelig detaljer delene mer spesifikt definert her som PSLG og OSLG, mens hans beskrivelse av den nedre LG detaljene delene definert her som hode og hale av ILG. En nyere og grundig anatomiske Atlas11 definerer disse vev som zygomatic kjertel og tilbehøret LG. Begrepet “lacrimal kjertel” er brukt her for å utgjøre de nevnte PSLG og OSLG. Denne terminologien er bedre egnet for å reprodusere denne metoden uten unødig forvirring.
DED er klassifisert i to store grupper basert på effekten på tåre film stabilitet: vandig mangelfull (redusert produksjon av den vandige komponenten av tårefilmen; ~ 20% av DED) og fordamping (økt fordampning av tårefilmen; ~ 50% av DED). Ca 30% av DED pasienter viser bevis for begge (blandet DED). Betennelse er kjernen mekanisme av Ded som dens varierte årsaker sammenfaller13,14. Vår metode modeller vandig-mangelfull DED.
Som tidligere nevnt, viktige første skritt i å reprodusere vår metode er en styrking av de fine punktene i anatomi av orbital lacrimal kjertler (LGs) av kaninen og unngå forvirring ved varierte og noen ganger motstridende anatomiske terminologi. Den anatomiske Atlas av Popesko et al.11 er svært grundig. For dem færre behagelig med det anatomi av kaninen, Disseksjon av obduksjon prøver skaffer lett fortrolighet med disse strukturer og hjelpemidler deres inngrep flytting inne leverprøver.
Kritisk råd om dyr bolig og acclimation har blitt gitt i vår ledsager publikasjon12. Den samme artikkelen presenterer også nyttige kommentarer for assaying parametrene av DED brukes i begge metoder.
I motsetning til den forrige metoden12, krever dette en høyere grad av kirurgisk dyktighet på grunn av omfanget og mer invasiv karakter av teknikkene som trengs for å fjerne LGs. Den største risikoen i disse reseksjoner er katastrofale blødninger forårsaket av skader store fartøy som er i umiddelbar nærhet til LGs som grener av hals puls arterien. Dette unngås ved tilstrekkelig visualisere hver LG og marginene innenfor operasjonsfeltet. Til slutt, overivrig fjerning av nictitating membranen kan føre til prolaps av Harderian kjertel, som kan forstyrre tåre film vurdering.
Forsiktighet bør utvises for å minimere mengden av konjunktival avbrudd med fjerning av PSLG, en roman aspekt av vår metode som forbedrer reproduserbarhet og forbedrer alvorlighetsgraden av DED. Det er overraskende enkelt å etablere disseksjon flyet og bære den tilbake til overlegen orbital Ridge så lenge trekkraft påføres vevet. Det er betryggende å kunne se de cauterization merkene fra avkorting av OSLG; de bekrefte fullstendig fjerning av de viktigste excretory duct av kjertel.
Fjerning av ILG i sin helhet presenterer utfordringer også. Isolere hodet av kjertel først, da dette er den enkleste delen å visualisere. Hele hodet av kjertel vevet skiller lett fra omkringliggende vev; imidlertid må noen forsiktighet brukes for å hindre skade på den store venøs sinus, som ligger midtre til leder av ILG. Halen av ILG kan deretter følges tilbake som den passerer under zygomatic bein. Flertallet av halen er lett å isolere. Imidlertid kan det mest bakre aspektet av halen være mer utfordrende på grunn av variabel anatomi og nærheten til en mellomstor gren av hals puls. Forsiktig disseksjon bør tillate alle marginer i ILG å bli sett klart, tilrettelegge dens fullstendig fjerning. Etterforsker bør være forberedt på å bære disseksjon mer superiorly i tilfeller der halen av kjertel endene under lateral canthus, som forklart i den tidligere diskusjonen av anatomi av lacrimal kjertler. Av notatet, har forfatterne aldri vært i stand til å identifisere noen del av OSLG når dissekere den ILG gjennom en krumlinjet innsnitt langs timelige og underlegne kloden. Selv om dette kan være teknisk mulig, den kirurgiske tilnærmingen bærer for høy risiko for alvorlige blødninger. Nærmer OSLG gjennom bakre incisure beviser langt tryggere.
Den excretory duct av ILG kan sees gjennomtrengende gjennom mindreverdig fascial flyet som den passerer inn i nedre konjunktival fornix. Noen ganger, små lobules av kjertel-vises vev blir sett her også, og kan bli forsiktig fjernet.
Det er en meget hjelpsom å vedlikeholde bestillingen av LG reseksjon idet forevist her over. Hvis ILG fjernes først, blir isolasjonen av OSLG teknisk langt vanskeligere. Hovedårsaken er at, etter fjerning av ILG, den OSLG kan ikke være lett prolapsed og dermed identifisert.
En betydelig fordel med vår modell er at det kan være “modulære”. Med andre ord, graden av DED indusert av dacryoadenectomy kan kalibreres for å tjene eksperimentelle behov. For eksempel reseksjon av alle LGs ville føre til maksimal DED, men reseksjon av bare SLG ville føre til at mildeste form av DED og reseksjon av bare ILG ville generere sykdom av middels alvorlighetsgrad.
Vår tilnærming, som viser den distinkte patofysiologiske tilfelle av redusert tåreproduksjon gir ekstra fordeler sammenlignet med allerede rapporterte metoder. Kort sagt, ingen annen kirurgisk modell eliminert rive produksjonen av alle orbital LGs5,6,7,15,16; inkludert parasympatiske Denervation av LGs17, og farmakologiske undertrykkelse av tåreproduksjon18,19, med de to sistnevnte har sine off-målet effekter som betydelig confounders. Endelig, denne modellen minimerer de viktigste etterforsker-avhengige bias, nemlig ufullstendig reseksjon av LGs, siden kirurgisk teknikk gir sin komplette visualisering; Dette er hjulpet av det faktum at ingen hemostase, annet enn cauterization, er nødvendig.
Etterforsker bør være bevisste på at fullstendig reseksjon av alle orbital LGs ikke genererer fullstendig fravær av tårer, og, for eksempel, Schirmer ‘ s tåre testverdier nærmer seg null bør ikke forventes. Dette skyldes det faktum at det alltid er andre kilder til tårevæske som tilbehøret LGs av Wolfring og Krause og plasma lekkasje fra konjunktival fartøy20,21,22. Fra et eksperimentelt synspunkt bør dette betraktes som en positiv del av metoden ettersom den opprettholder øyeoverflaten. komplett xerophthalmia ville helt ødelegge hornhinnen benektende nytten av modellen. I tillegg, i sin nåværende utførelse, tilbyr denne modellen en utmerket mulighet til å studere slike kompenserende mekanismer og væske transport på tvers av disse mindre avdelinger.
Avslutningsvis presenteres her er detaljene i en roman og allsidig metode for å indusere vandig-mangelfull DED som gir seg til studiet av tåre fysiologi, patogenesen av DED og studiet av terapeutiske agenter som utvikles for denne indikasjonen.
The authors have nothing to disclose.
Vi erkjenner den økonomiske støtten fra en målrettet forskningsmuligheter stipend fra Stony Brook University School of Medicine og et forskningsstipend fra medicon Pharmaceuticals, Inc., Setauket, NY. Vi takker Michele McTernan for redaksjonell støtte.
acepromazine, Aceproinj | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | NDC11695-0079-8 | 0.1ml/kg subcutaneously injection for rabbit sedation |
anesthesia vaporizer | VetEquip, Pleasanton, CA | Item # 911103 | Protocol 4.8 |
animal restraining bag | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | Jorvet J0170 | Use appropriately sized bag. |
bupivacaine, 0.5% | Hospira Inc, Lake Forest IL | NDC: 0409-1162-02 | Mixed 50:50 with 2% lidocaine with 1:100,000 epinephrine for infiltration of incision sites, protocol 5.1 |
buprenorphine | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | 0.01 mg/kg, for postprocedural care, 6.1.4 | |
cautery unit, high-temperature, battery-powered | Medline Industries Inc, Northfield, IL | REF ESCT001 | Keep on hand in case of bleeding, protocol 2.7 |
clipper, Wahl Mini Arco | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | No. 022573 | Cordless shears for fur removal, protocol 4.2 |
Colorado needle | Stryker Craniomaxillofacial, Kalamazoo, MI | N103A | Use with electrosurgical unit to make incisions, protocol 5.1 & 5.3 |
electrosurgical unit with monopolar cautery plate | Valleylab, Boulder, CO | Force FXc | Use with electrosurgical unit to make incisions, protocol 5.1 & 5.3 |
fluorescein, Ak-Fluor 10% | AKRON, Lake Forest, IL | NDC17478-253 | Dilute to 0.2% with PBS to measure TBUT, measurement of dry eye parameters, protocol 3.1 |
foceps, curved dressing | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | Storz E1406 | delicate serrated dressing forceps |
forceps, 0.3 | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | ET6319 | For removal of nictating membrane, protocol 2.5 |
forceps, Bishop Harmon | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | E1500-C | Use toothed forceps for dacryoadenectomy, protocol 5.1 & 5.2 |
hair remover lotion, Nair | Widely available | Softening Baby oil | Dipilitory cream for sensitive skin, protocol 4.2 |
isoflurane | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | 29405 | Possible alternative sedation, protocol 4.7 |
IV catheter, Terumo Surflo ETFE 24-gauge | Terumo, Tokyo, Japan; available from Fisher Sci., VWR, McKesson, etc. | SR-OX2419CA | 25-gauge for smaller rabbits; protocol 4.6 |
ketamine | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | NDC 11695-0701-1; NADA 200-055 | 15 mg/kg, protocol 4.7 |
ketoprofen | Hospira, Inc., Lake Forest, IL | 3 mg/kg, for postprocedural care, 6.1.4 | |
laryngeal mask airway | Docsinnovent Ltd, London, UK | Vgel R3 | Protocol 4.8 |
lid speculum, wire | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | Barraquer SUH01 | For removal of nictating membrane, protocol 2.4 |
lidocaine 2% with epinephrine 1:100,000; 50:50 mixture | Hospira Inc, Lake Forest IL | NDC 0409-3182-02 | Pre-treat before removal of nictating membranes, protocol 2.4 |
lidocaine, preservative-free | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | L5647 | 1% in PBS for anesthesia agent, for application to eye, protocol 2.4 |
micropipette | Eppendorf | Research Plus 100 uL | For application of preservative-free lidocaine to eye, protocol 2.4 |
micropipette tips | World Wide Medical Products | 41071052 | For application of preservative-free lidocaine to eye, protocol 2.4 |
monitoring device, multi-parameter | SurgiVet, Waukesha, WI | V9201 | For monitoring of vitals, protocol 4.9 |
needle, 26-gauge | BD, Franklin Lakes, NJ | REF 305115 | For injection of lidocaine/epinephrine, protocol 2.3 & 2.5 |
needle, 30-gauge | BD, Franklin Lakes, NJ | REF 305106 | For infiltration of incision sites; syringe and needle size are not critical, protocol 5.1 |
osmolarity tips | TearLab Corp., San Diego, CA | #100003 REV R | Measure tear osmolarity measurement of dry eye parameters, protocol 3.1 |
osmometer, TearLab | TearLab Corp., San Diego, CA | Model#200000W REV A | Measure tear osmolarity, measurement of dry eye parameters, protocol 3.1 |
povidone-iodine solution | Medline Industries Inc, Northfield, IL | PVP Prep Solution, NDC: 53329-939-04, REF MDS 093944 | To maintain sterile field, protocol 4.11 |
rabbit, New Zealand White | Charles River Labs, Waltham, MA (NZW) | 2-3 kg | Research animals |
Rose bengal stain | Amcon Laboratories Inc., St. Louis, MO | NDC51801-004-40 | 1% in PBS, for staining the ocular surface, measurement of dry eye parameters, protocol 3.1 |
saline, normal | B. Braun Medical, Irvine, CA | REF R5200-01 | For postprocedural care, protocol 6.1.3 |
Schirmer Tear Test strips | Eaglevision, Katena products. Denville, NJ | AX13613 | Measure tear production, measurement of dry eye parameters, protocol 3.1 |
scissors, Vannas | McKesson Medical-Surgical, San Francisco, CA | Miltex 2-130 | Capsulotomy scissors for dacryoadenectomy, protocol 5.1 & 5.2 |
scissors, Westcott tenotomy | McKesson Medical-Surgical, San Francisco, CA | Miltex 18-1480 | For removal of nictating membrane, protocol 2.7 |
sedation gas mask | DRE Veterinary, Louisville, KY | #1381 | Possible alternative sedation, protocol 4.7 |
surgical marking pen | Medical Action Industries, Arden, ND | REF 115 | Protocol 4.2 |
sutures, 5-0 Mersilene | Ethicon US, LLC | Ethylene terephthalate sutures, used for deep connective tissue closure, protocol 5.3.11 | |
sutures, Vicryl 6-0 | Ethicon US, LLC | Polyglactin 910 sutures, used for superficial muscle and skin closure, protocol 5.3.11 | |
syringe, 1 cc | BD, Franklin Lakes, NJ | ref 309659 | For injection of lidocaine/epinephrine, protocol 2.3 & 2.5 |
syringe, 5 cc | BD, Franklin Lakes, NJ | REF 309603 | For infiltration of incision sites; syringe and needle size are not critical, protocol 5.1 |
tissue forceps, 0.8mm Graefe | Roboz Surgical Store, Gaithersburg, MD | RS-5150 | Curved Weck forceps |
topical antibiotic ointment (neomycin, polymyxin, bacitracin, and hydrocortisone) | Bausch and Lomb, Tampa, FL | NDC 24208-785-55 | Applied after removal of nictating membrane, protocol 2.8, and for postprocedural care, protocol 6.1.2 |
ultrasound gel | Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ | Aquasonic 100 | To ensure electrical contact with monopolar cautery plate, protocol 4.5 |
xylazine | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | NADA: 139-236 | 1 mg/kg, protocol 4.7 |