Scleral Cross-linking Brug riboflavin og Ultraviolet-A stråling til forebyggelse af Axial Nærsynethed i en kanin Model
Summary
Vi demonstrerer effekten af sclerale tværbinding med riboflavin og UVA på en aksial forlængelse kaninøjne. Axial forlængelse blev induceret i 13 dage gamle New Zealand kaniner (mandlige og kvindelige) ved suturering deres højre øje øjenlåg (tarsorrhaphy).
Abstract
Nærsynede personer, især dem med svær nærsynethed, er i højere end normalt risiko for grå stær, grøn stær, nethindeløsning og chorioretinal abnormiteter. Desuden patologisk nærsynethed er en almindelig irreversibel årsag til synshandicap og blindhed 1-3. Vores undersøgelse viser virkningen af sclerale tværbinding under anvendelse riboflavin og ultraviolet-A stråling på udviklingen af aksial myopi i et kanin-model. Den aksiale længde af øjeæblet blev målt ved A-scan ultralyd i New Zealand hvide kaniner i alderen 13 dage (han og hun). Øjet gennemgik herefter 360 ° konjunktival peritomi med sclerale tværbinding efterfulgt af tarsorrhaphy. Axial forlængelse blev induceret i 13 dage gamle New Zealand kaniner ved suturering deres højre øje øjenlåg (tarsorrhaphy). Øjnene blev opdelt i kvadranter, og hver kvadrant havde to scleral bestrålingszoner, hver med et areal på 0,2 cm og en radius på 4 mm. Tværbinding blev udført ved at droppe 0,1%dextran-frit riboflavin-5-phosphat på bestrålingszoner 20 sek før ultraviolet-A bestråling og hver 20 sek under 200 sek bestrålingstid. UVA-stråling (370 nm) blev påført vinkelret på sclera ved 57 mW / cm (total UVA lysdosis, 57 J / cm). Tarsorrhaphies blev fjernet på dag 55, efterfulgt af målinger gentagne aksiale længde. Denne undersøgelse viser, at scleral tværbinding med riboflavin og ultraviolet-A stråling effektivt forhindrer okklusion-induceret aksial forlængelse i en kaninmodel.
Introduction
Nærsynethed er den mest almindelige af de refraktive lidelser. Forekomsten af nærsynethed i USA og Europa er rapporteret at være omkring 30%, og i de asiatiske lande det påvirker op til 60% af den almindelige befolkning 1,2. Nærsynet progression forekommer hos op til 50% af myopier, som regel med en hastighed på omkring -0,5 dioptrier over en to-års interval 3. De sundhedsmæssige omkostninger som følge af nærsynethed er betydelige, herunder omkostninger til briller, kontaktlinser og refraktiv kirurgi og omkostninger forbundet med de øgede sundhedsmæssige risici for grøn stær, grå stær, nethindeløsning og synshandicap 4-6.
I dyreforsøg af nærsynethed, er synet reduktion induceret af øjenlåg sutur 7-10, placering af en okklusionsindretning i en kort afstand fra øjet og hornhindens tatovering 11. til kunstig myopi at forekomme i disse undersøgelser, okklusionen proces skal imidlertid udføres på meget unge dyr, som ingen syn afsavnsindikatorer eksperimenter CarrIED på voksne fisk har vist sig effektive.
Et af de vigtige elementer i alvorlig nærsynethed er en patologisk ændring af sclera med progressiv udtynding af sclera, sandsynligvis på grund af en forstyrret feedback-mekanisme for emmetropization efter visuel deprivation 12 eller på grund af nogle metabolisk lidelse af sclera, såsom i Ehlers- Danlos syndrom 13. I sidste ende, begge mekanismer fører til strækning og udtynding af sclera, nethinden og årehinden som følge af strukturelle abnormiteter i nærsynet sclera såsom en nedsat kollagen fiber diameter 14,15 og uroligheder i fibrillogenese 16.
Flere undersøgelser har vist, at forringet collagentværbinding er en vigtig faktor i den svækkede fremgangsmåden nærsynet sclera 17-18. Wollensak et al. 19-21 induceret collagentværbinding ved at anvende det fotosansiterende riboflavin og ultraviolet-A (UVA) bestråling (370 nm)og konstateret en betydelig, 157% stigning i stivhed svin og menneskelig sclera in vitro 19 og en stigning 465% i kanin sclera stivhed in vivo (Youngs modul) 20. Tværbinding havde også en langsigtet effekt på kanin sclera in vivo: stivhed steget med 320,4% efter 3 dage, 277,6% efter 4 måneder, og 502% efter 8 måneder (Youngs modul) 22.
Terapeutiske forsøg på at arrestere nærsynet progression er blevet offentliggjort 23-26, men succesen af disse metoder er kontroversiel. Ingen effektive midler til at forhindre progressiv nærsynethed er fundet til dato.
Ætiologien af nærsynethed er stadig kontroversiel, og dens behandling udgør en udfordring. På grundlag af disse resultater, antages det scleral tværbinding kan tjene som et middel til sclera-baseret behandling af nærsynet progression. Formålet med denne undersøgelse er at undersøge sclerale kollagen crosslinking virkning på udviklingen af aksial myopi induceret ved visuel akse okklusion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi præsenterer den første in vivo studie af forebyggelse af aksial nærsynethed i en kanin model ved hjælp af cross-linking teknologi med riboflavin og UVA-bestråling. Selv om der kan bruges forskellige forsøgsdyr i denne type undersøgelse, valgte vi kaniner hovedsagelig på grund af størrelsen af øjne og behovet for at udføre tværbinding på sclera overflade.
Vi fandt, at udsætte kanin sclera og suturering de øvre og nedre øjenlåg til at være udfordrende proced…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne er taknemmelige for Ms Dalia Sela og Mr. Emi Sharon for deres professionelle og fremragende tekniske arbejde i laboratoriet.
Materials
| 2-0 braided silk non-needled sutures | ETHICON | W193 | |
| 4-0 braided silk ivory color | ETHICON | W816 | |
| 0.1% dextran-free riboflavin-5-phosphate 1mg:1ml | Concept for Pharmacy Ltd | D2-5025 | |
| UV A (370nm) light source | O/E LAND Inc | NCSU033B | |
| Beveled down custom made fiber optic | Prizmatix Ltd | ||
| 26G lacrimal cannula | Beaver-visitec International Ltd. | REF581276 | |
| 25G tapered hydrodelineator [Blumenthal] | Beaver-visitec International Ltd. | REF585107 | |
| 13 days old rabbits | Harlan | 1NZWR40 | |
| Ultrasonic biometer | Allergan-Humphrey | 820-519 | |
| Skin marker | Devon | 4237101664X |
References
- McBrien, N. A., Gentle, A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia. Prog. Retin. Eye Res. 22, 307-338 (2003).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Au Eong, K. -. G., Tan, D. T. H. Myopia: attempts to arrest progression. Br. J. Ophthalmol. 86, 1306-1311 (2002).
- Bullimore, M. A., Jones, L. A., Moeschberger, M. L., Zadnik, K., Payor, R. E. A retrospective study of myopia progression in adult contact lens wearers. Invest Ophthalmol Vis Sci. 43, 2110-2113 (2002).
- Rose, K., Smith, W. E., Morgan, I., Mitchell, P. The increasing prevalence of myopia: implications for Australia. Clin. Exp. Ophthalmol. 29, 116-120 (2001).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Shih-Yen, E. C., Chua, W. H. Myopia and associated pathological complications. Ophthal. Physiol. Opt. 25, 381-391 (2005).
- Tano, Y. Pathologic myopia – where are we now. Am. J. Ophthalmol. 134, 645-660 (2002).
- Greene, P. R., Guyton, D. L. Time course of rhesus lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 42, 529-534 (1986).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. The development of experimental myopia and ocular component dimensions in monocularly lid-sutured tree shrews (Tupaia belangeri). Vision Res. 32, 843-852 (1992).
- McKanna, J. A., Casagrande, V. A. Reduced lens development in lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 26, 715-723 (1978).
- Shapiro, A. Experimental visual deprivation and myopia. Doc. Ophthalmol. Proc. Ser. 28, 193-195 (1981).
- Wiesel, T. N., Raviola, E. Increase in axial length of the macaque monkey eye after corneal opacification. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 18, 1232-1236 (1979).
- Weiss, A. H. Unilateral high myopia: optical components, associated factors and visual outcomes. Br J Ophthalmol. 87, 1025-1031 (2003).
- Mechanic, G. Crosslinking of collagen in a heritable disorder of connective tissue: Ehlers-Danlos syndrome. Biochem. Biophys. Res. Com. 47, 267-272 (1972).
- Curtin, B. J., Iwamoto, T., Renaldo, D. P. Normal and staphylomatous sclera of high myopia. An electron microscopic study. Arch. Ophthalmol. 97, 912-915 (1979).
- Liu, K. R., Chen, M. S., Ko, L. S. Electron microscopic studies of the scleral collagen fibre in excessively high myopia. J. Formosan Med. Assoc. 85, 1032-1038 (1986).
- Funata, M., Tokoro, T. Scleral change in experimentally myopic monkeys. Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 228, 174-179 (1990).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. Prevention of collagen cross-linking increases form deprivation myopia in tree shrew. Exp. Eye Res. 59, 475-486 (1994).
- Iomdina, E. N., Daragan, V. A., Ilyina, E. E. Certain biomechanical properties and cross linking of the scleral shell of the eye in progressive myopia. Proceedings of XIVth Congress on Biomechanics. Paris: International Society of Biomechanics. , 616-617 (1993).
- Wollensak, G., Spörl, E., Seiler, T. Riboflavin / ultraviolet-A-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am. J. Ophthalmol. 135, 620-627 (2003).
- Wollensak, G., Spörl, E. Collagencrosslinking of human and porcine sclera. J. Cataract Refract. Surg. 30, 689-695 (2004).
- Wollensak, G., Iomdina, E., Dittert, D. -. D., Salamatina, O., Stoltenburg, G. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmol. Scand. 83, 477-482 (2005).
- Wollensak, G., Iomdina, E. Long-term biomechanical properties of rabbit sclera after collagen crosslinking using riboflavin and ultraviolet (UVA). Acta Ophthalmol. 87, 193-198 (2009).
- Wildsoet, C. F., Norton, T. T. Toward controlling myopia progression. Optom. Vis. Sci. 76, 341-342 (1999).
- Avetisov, E. S., Tarutta, E. P., Iomdina, E. N., Vinetskaya, M. I., Andreyeva, M. I. Nonsurgical and surgical methods of sclera reinforcement in progressive myopia. Acta Ophthalmol. Scand. 75, 618-623 (1997).
- Thompson, F. B. A simplified sclera reinforcement technique. Am. J. Ophthalmol. 86, 782-790 (1978).
- Whitmore, W. G., Curtin, B. J. Scleral reinforcement: two case reports. Ophthalmic Surg. 18, 503-505 (1987).
- Dotan, A., Kremer, I., Livnat, T., Zigler, A., Weinberger, D., Bourla, D. Scleral cross-linking using riboflavin and ultraviolet-A radiation for prevention of progressive myopia in a rabbit model. Exp Eye Res. 127, 190-195 (2014).
