Skleral Tvärbindning Använda Riboflavin och ultraviolett-strålning för förebyggande av Axial närsynthet i en kaninmodell
Summary
Vi demonstrera effekten av skleral tvärbindning med riboflavin och UVA på en axiell förlängning kaninöga. Axiella förlängningen framkallades i 13 dagar gamla Nya Zeeland kaniner (manliga och kvinnliga) genom att sy sina höger öga ögonlock (tarsorrhaphy).
Abstract
Närsynta personer, särskilt de med svår närsynthet, löper större än normal risk för grå starr, glaukom, näthinneavlossning och korioretinala avvikelser. Dessutom är patologisk närsynthet en gemensam irreversibel orsak till synnedsättning och blindhet 1-3. Vår studie visar effekten av skleral tvärbindning med hjälp av riboflavin och ultraviolett-A-strålning på utvecklingen av axiell myopi i en kaninmodell. Den axiella längden av ögongloben mättes genom A-scan ultraljud i vita New Zealand-kaniner i åldern 13 dagar (hane och hona). Ögat gick därefter 360 ° konjunktival peritomy med skleral tvärbindning, följt av tarsorrhaphy. Axiella förlängningen framkallades i 13 dagar gamla Nya Zeeland kaniner genom att sy sina höger öga ögonlock (tarsorrhaphy). Ögonen delades in i kvadranter, och varje kvadrant hade två sklerala bestrålningszoner, var och en med en yta på 0,2 cm och en radie av 4 mm. Tvärbindning utfördes genom att droppa 0,1%dextran-fritt riboflavin-5-fosfat på bestrålningszoner 20 sek före ultraviolett-A-strålning och varje 20 sekund under 200 sek bestrålningstid. UVA-strålning (370 nm) anbringades vinkelrätt mot sklera vid 57 mW / cm ^ (total UVA ljusdosen, 57 J / cm ^). Tarsorrhaphies avlägsnades på dag 55, följt av upprepade mätningar axiella längden. Denna studie visar att skleral tvärbindning med riboflavin och ultraviolett-A-strålning förhindrar effektivt ocklusion-inducerad axiell förlängning i en kaninmodell.
Introduction
Myopi är den vanligaste av de refraktiva störningar. Förekomsten av närsynthet i USA och Europa rapporteras vara runt 30%, och i asiatiska länder drabbar upp till 60% av den allmänna befolkningen 1,2. Närsynt progression förekommer i upp till 50% av närsynta, vanligen med en hastighet på cirka -0,5 dioptrier under en tvåårsintervall 3. Hälso kostnader till följd av närsynthet är betydande, inklusive kostnader för glasögon, kontaktlinser och refraktiv kirurgi och kostnader relaterade till den ökade risken för glaukom, katarakt, näthinneavlossning och synnedsättning 4-6 hälsa.
I djurstudier av närsynthet, är synen minskning induceras av ögonlockssuturering 7-10, placering av en tillslutning på ett kort avstånd från ögat och hornhinnan tatuering 11. Men för artificiell närsynthet förekommer i dessa studier har ocklusion process som ska utföras på mycket unga djur, eftersom inga syn brist experiment Carrerat på vuxna exemplar har visat sig vara framgångsrik.
En av de viktiga funktionerna i svår närsynthet är en patologisk förändring av sklera med progressiv förtunning av sklera, förmodligen på grund av en störd återkopplingsmekanism av emmetropization efter visuell deprivation 12 eller på grund av någon metabolisk störning av sklera, såsom i Ehlers- Danlos syndrom 13. I slutändan båda mekanismerna leder till sträckning och gallring av sklera, näthinnan och åderhinnan på grund av strukturella avvikelser i närsynta sklera såsom minskad kollagenfiberdiameter 14,15 och störningar i fibrillogenes 16.
Flera studier har visat att nedsatt kollagentvärbindning är en viktig faktor i försvagningen processen enligt närsynta sklera 17-18. Al. Wollensak et 19-21 inducerad kollagentvärbindning genom att tillämpa fotosensibiliseraren riboflavin och ultraviolett-A (UVA) strålning (370 nm)och noterade en betydande, 157% ökning av styvheten svin och mänsklig sklera in vitro 19 och en ökning 465% i kanin skleral styvhet in vivo (Youngs modul) 20. Tvärbindning hade också en långsiktig effekt på kanin sklera in vivo: styvhet ökade med 320,4% efter 3 dagar, 277,6% efter 4 månader, och 502% efter 8 månader (Youngs modul) 22.
Terapeutiska försök att gripa närsynt progression har publicerats 23-26 men framgången för dessa metoder är kontroversiell. Inga effektiva medel för att förhindra progressiv myopi har hittat hittills.
Orsaken till närsynthet är fortfarande kontroversiell, och dess behandling innebär en utmaning. På grundval av dessa resultat, är det en hypotes att skleral tvärbindning kan tjäna som ett medel för sklera baserad behandling av närsynt progression. Syftet med denna studie är att undersöka den sklerala kollagen crosslinking effekt på utvecklingen av axiella närsynthet inducerad genom visuell axel ocklusion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi presenterar den första in vivo-studie av förebyggande av axiella närsynthet i en kaninmodell med hjälp av tvärbindningsteknik med riboflavin och UVA-strålning. Även olika försöksdjur kan användas i denna typ av studie, valde vi kaniner främst på grund av storleken på ögonen och behovet av att utföra tvärbindning på den sklerala ytan.
Vi fann att utsätta kaninen sklera och suturering övre och undre ögonlocket för att vara utmanande förfaranden. Vi rekommender…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna är tacksamma Ms Dalia Sela och Mr. Emi Sharon för deras professionella och utmärkta tekniska arbetet 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).
