Trabecelverket svar på trykk Elevation på Living menneskelige øyet

Summary

Trabecelverket (TM) innvandring til Schlemm kanalplass kan være forårsaket av akutt press heving av ophthalmodynamometer, og observert av spektral domene optisk koherens tomografi. Målet med denne fremgangsmåte er å kvantifisere morfometrisk responsen av den levende utløpskanalen til akutt trykk høyde i levende vev in situ.

Abstract

De mekaniske egenskapene til trabecelverket (TM) er knyttet til strøm motstand og intraokulært trykk (IOP) regulering. Begrunnelsen for denne teknikken er den direkte observasjon av den mekaniske responsen til TM akutt IOP høyde. Før skanning, er IOP målt ved oppstart og under IOP høyde. Limbus skannes ved spektral-domene optisk koherens tomografi ved oppstart og under IOP høyde (ophthalmodynamometer (ODM) brukes ved 30 g kraft). Skanner blir behandlet for å forbedre synliggjøring av kammerutløpsveien ved hjelp av ImageJ. Vaskulære landemerker brukes til å identifisere tilsvarende steder i baseline og IOP høydeskanne volumer. Schlemm kanalen (SC) tverrsnittsareal (SC-CSA) og SC lengde fra fremre til bakre langs lengdeaksen er målt manuelt ved 10 steder i et 1 mm segment av SC. Det midlere indre til ytre vegg avstand (korte aksen lengde) er beregnet som arealet av SC dividert med denslang akse lengde. For å undersøke bidraget av tilstøtende vev til effekten IOP høyder, er målingene gjentas uten og med glatt muskelavslapning med drypping av tropikamid. TM migrasjon inn i SC motvirkes av TM stivhet, men er forbedret med støtte fra dens feste til tilstøtende glatt muskulatur i strålelegemet. Denne teknikken er den første til å måle den levende menneske TM reaksjon på trykk heving in situ under fysiologiske betingelser innenfor det menneskelige øyet.

Introduction

Glaukom er verdens nest største årsaken til irreversibel blindhet ^1. Forhøyet intraokulært trykk (IOP) er en viktig kausal risikofaktor for tilstedeværelse og progresjon av glaukom ^2-7.   IOP reguleres av balansen mellom formasjonen og utstrømningen av vandig humor ^8. Lokaliseringen av størst utstrømning motstand er juxtacanicular vev og den indre vegg av Schlemms kanal (SC), at grenseflaten mellom SC og trabekelverket (TM) ^9-11. Mens TM stivhet kan bidra til forebygging av SC kollaps i ansiktet av IOP høyde, Overby et al. ¹² nylig demonstrert at genuttrykk i glaukom er endret, noe som resulterer i økt SC endothelial stivne, som hindrer dannelse av porer, som fører til IOP heving i glaukomatøse øyne ^13. TM morfologi og stivhet korrelerer med drenasje ^14,15, med vekt på than må måle sine biomekaniske egenskaper.

Atomic force mikroskopi målinger av TM viser forhøyet stivhet i øynene donert av glaukom pasienter (81 kPa) sammenlignet med øynene fra givere uten glaukom (4,0 kPa) ^16, men disse målingene ble gjort i dissekert ex vivo vev. Bakre TM er forankret i siliærmuskel via fremre sener av de langsgående muskelceller som setter inn i den ytre lamellated og cribiform TM ^17. Siliærmuskel (CM) aktivitet kan øke TM tautness, hermet forhøyet TM stivhet ^17. Muligheten for å observere forandringer i motstand mot kollaps SC indusert ved forstyrrelser av glatt muskulatur har blitt vist i en dyremodell ^18. Vi har vist evne til ikke-invasiv bildeprimærkammer utstrømming system i levende menneskelige øyne distal til og med SC bruker spektral domene optisk koherens tomografi (OCT) <sup> 19-21. Ved hjelp av denne teknikk, har vi vist evne til å kvantifisere morfometrisk responsen i TM og SC til akutt IOP høyde ^22.

Det overordnede målet med metoden beskrevet her var å kvantifisere morfometrisk responsen fra den levende strøm kanalen til akutt IOP heving i levende vev in situ. Denne teknikken har den fordelen av å undersøke TM under fysiologiske betingelser, som omfatter bidrag fra både fiber kontraktil aktivitet i TM og TM CM til stivhet, sammenlignet med publiserte målinger gjort i dissekerte vev. Begrunnelsen for å bruke denne teknikken til observasjon av den mekaniske TM svaret er at det gir oss ellers utilgjengelig innsikt i den mekaniske oppførselen til TM, som vi nå vet å være knyttet direkte til strøm motstand og IOP regel ^13. Å skjelne bidrag kontraktile vev til generell stivhet, en liten cohort individer ble undersøkt uten og med undertrykkelse av glatt muskelaktivitet ved administrering av tropikamid.

Protocol

Etikk Uttalelse: Godkjenning ble innhentet fra Institutional Review Board ved University of Pittsburgh School of Medicine før lagt rekruttering begynte. Alle fag gitt skriftlig informert samtykke før deltakelse i studien. 1. Data Acquisition Trykk Elevation Ta grunnlinjemålinger (IOT og oktober målinger) ved å dryppe en dråpe av 0,5% proparacaine inn i øyet. Vent 3 min for effekt. Gjelder forsiktig press på time sclera med ophthalmodynamometer, 30 g i kohort 1 og 5 og derett…

Representative Results

Ved hjelp av disse datainnsamling og bildeanalyseteknikker, er effekten av små og store endringer i intraokulært trykk på utløpskanalen morfologiske parametere så som SC tverrsnittsareal oppnås (figur 1). Vi kan se at høye nivåer av IOP økning produsere en observerbar kollaps av SC, som representert ved en stor reduksjon i tverrsnittsarealet. Øyet ser ut til å være i stand til å imøtekomme små økninger i IOP, som dokumentert av mangel på endring i SC-CSA (figur 1). Diss…

Discussion

Den foreliggende teknikk benytter ikke-invasiv observasjon av den mekaniske responsen av mykt vev for å kvantifisere SC kollaps. Future arbeid med menneskekadaver øyne er nødvendig å kalibrere vev nedbøyninger selve vevet stivhet etter disseksjon. Men vil slike studier har de samme begrensningene av tidligere utstrømning modeller; spesielt, at bidragene fra levende muskel til vev spenning vil ikke være til stede. Ytterligere kalibrering i et levende pattedyr øye modell kan tillate kalibrering av bildebehandling …

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