En roman tilgang er præsenteret for at inducere kronisk tør øjensygdom i kaniner ved kirurgisk fjernelse alle orbital lacrimal kirtler. Denne metode, der adskiller sig fra de tidligere rapporterede, producerer en stabil, reproducerbar model af vandig mangelfuld tørre øjne velegnet til at studere tåre fysiologi og patofysiologi og okulær Therapeutics.
Tør øjensygdom (DED) er en kompleks sygdom med flere ætiologier og variable symptomer, der har okulær overflade betændelse som dens centrale patofysiologiske trin. Trods fremskridt i vores forståelse af DED, er betydelige videnhuller tilbage. Forskud er begrænset til dels på grund af manglen på informative dyremodeller. Forfatterne for nylig rapporterede om en metode til DED induceret ved at injicere alle orbital lacrimal kirtel (LG) væv med lektin concanavalin a. Her rapporterer vi en ny model af vandig-mangelfuld baseret på kirurgisk resektion af alle orbital LG (dacryoadenectomy) væv. Begge metoder bruger kaniner på grund af deres lighed med menneskelige øjne med hensyn til størrelse og struktur af den okulære overflade. En uge efter fjernelse af nictitating membran, orbital Superior LG blev kirurgisk fjernet under anæstesi, efterfulgt af fjernelse af øjenspalten Superior LG, og endelig fjernelse af ringere LG. dacryoadenektomi induceret svær DED, dokumenteret ved en markant reduktion i tåre break up time test og schirmers tåre test, og signifikant øget tåre osmolaritet og rose bengal farvning. Dacryoadenektomi-induceret DED varede mindst otte uger. Der var ingen komplikationer og dyr tolereret proceduren godt. Teknikken kan beherskes relativt let af dem med tilstrækkelig kirurgisk erfaring og påskønnelse af den relevante kanin anatomi. Da denne model rekapitulerer funktionerne i human vandig-mangelfuld, det er egnet til undersøgelser af okulær overflade homøostase, DED, og kandidat Therapeutics.
Der kræves tårer for at beskytte den okulære overflade og for at opretholde cornea ‘ optiske egenskaber. De består af tre lag: en indre mucin belægning, en middel vandig komponent, og en lipid overlay1. Mucin lag produceres overvejende i Flammernes Pokal celler i conjunctiva, den vandige komponent overvejende i lacrimal kirtler (LGS), og lipid lag overvejende i meibomian kirtler1,2. De orbital LGs er den vigtigste kilde til den vandige del af tårer og for mange af de proteiner, der beskytter overfladen fra bakterielle angreb3. Øjen overflade sygdomme opstå, når den vandige tåreproduktion er faldet under et kritisk niveau, fratager epiteliale overflader af øjet af den vandige komponent og afgørende tåre bestanddele, herunder vækstfaktorer, Lysozym, og lactoferrin. I tilfælde af nedsat tåreproduktion foretaget af LGs, undergår konjunktival-og cornea-vævet justeringer for at kompensere for det ændrede miljø.
Forstå bidraget fra tåre komponenten afledt af de orbital LGs og den okulære overfladens kompenserende mekanismer, når dette mangler påvirker vores påskønnelse af fysiologi og Patofysiologi af det forreste segment af øjet og mere generelt af sundhed og sygdom i hele kloden. Den eksperimentelle tilgang til disse spørgsmål kræver en informativ dyremodel. Derfor har flere grupper forsøgt at udvikle dyremodeller, hvor de orbital LGs fjernes, hvilket letter vurderingen af den rolle, som tårer i okulær sundhed spiller. En sådan model blev for nylig rapporteret for mus4. Kaninen tilbyder imidlertid mange forskellige fordele i forhold til gnaver modeller, herunder lignende anatomiske og histologiske strukturer af LG, og måske endnu vigtigere, lignende størrelse og overfladeareal af hornhinden og konjunktival væv i forhold til deres menneskelige modparter3.
Skabelse af vandig mangelfuld tør øjensygdom (DED) ved kirurgisk resektion af LG væv i kaniner er ikke nyt. Talrige rapporter beskriver resektion af LG væv med varierende succes afspejles i variable ændringer i tåreproduktion målt ved schirmers tåre test5,6,7,8. En grundig forståelse af den relevante anatomi af kanin og klarhed om den anatomiske terminologi er meget nyttige i at reproducere denne metode. En grundig oversigt over begge er angivet nedenfor.
Anatomi af lacrimal kirtler
Kaninen har to orbital LGs: den større ringere LG (ILG) og den mindre Superior LG (SLG; Figur 1). Den ILG strækker sig langs den ringere og posterior aspekt af orbital fælgen. Med undtagelse af variabel størrelse, den forreste del af ILG har en temmelig ensartet løgformet udseende, der kan ses som en protuberance i huden under kloden (figur 2). På grund af sin karakteristiske udseende i forhold til resten af kirtel, er det omtales som “hoved” af ILG. En del af hovedet ombrydes rundt og ligger på den udvendige overflade af zygomatic Bone. Dette tjener som en nyttig milepæl på ultralyd biomicroskopi til at guide injektioner i ILG. Resten af hovedet bor mere medialt9 i kredsløb.
På grund af den karakteristiske udseende af den resterende del af ILG, som er lang og tynd, omtales dette segment som “halen”. Halen løber langs den ringere orbital fælg, fra lederen af ILG til den orbital fælg, hvor det ender med variabel anatomi på ringere og posterior orbital fælg (figur 3A). Halen ligger dybt (medial) til den zygomatiske knogle adskilt fra det orbital indhold af en fascial band for det meste af sin kurs, indtil den når den bageste rand af kredsløb, hvor det igen strækker sig ud over den udvendige overflade af zygomatic knogle. ILG modtager blodforsyningen fra grene af halspulsåren.
SLG har to komponenter svarende til det menneskelige. Den ene er øjenspalten Superior LG (pslg), som ligger i det øvre posterior øjenlåg mediale til haseleddet pladen. Det synes løgformet i naturen og har talrige punktformig åbninger, der dræner vandig tårevæske, der er mere let ses, når dækket med 2% fluorescein (figur 3B).
Den anden er den orbital Superior LG (OSLG), der bor i en mediale position i den overlegne kredsløb (figur 3C). På grund af sin position nær midterlinjen af kraniet, har det været umuligt at med held identificere det ved hjælp af eksterne kirurgiske tilgange fra den tidsmæssige eller ringere kredsløb. I friske nekropsy prøver eller kirurgiske tilfælde, denne kirtel kan være prolapsed gennem den posterior incisure placeret i rygens overflade af kraniet, når blid mediale tryk påføres på kloden. Prolaps af dette glandulært væv kan dokumenteres med ultralyd biomicroskopi.
PSLG og OSLG er sammenhængende strukturer. Den oslg er en tubuloalveolær struktur, hvis duktalt arkitektur geometri i de vigtigste ekskretionsorganerne kanal. Denne kanal passerer under den over-orbital højderyg og løber i det øvre låg væv, som afsluttes i PSLG. Langs ekskretionsorganerne kanal, glandulær væv i overensstemmelse med de oprindelige beskrivelser af Davis er blevet identificeret10 (figur 3D).
En bemærkning om terminologi
Fremragende og omfattende anatomiske beskrivelser bruger varierende terminologi samt. Den klassiske Orbital anatomi af Davis definerer kun en øvre og nedre LG10. Men hans beskrivelse af den øvre LG klart detaljer de dele mere specifikt defineret her som PSLG og OSLG, mens hans beskrivelse af den nedre LG detaljer de portioner defineret her som hoved og hale af ILG. En nyere og grundig anatomisk Atlas11 definerer disse væv som zygomatic kirtel og tilbehøret LG. Udtrykket “lacrimal kirtel” anvendes her til at omfatte førnævnte PSLG og OSLG. Denne terminologi er bedre egnet til at gengive denne metode uden unødig forvirring.
DED er klassificeret i to store grupper baseret på effekten på tåre film stabilitet: vandig mangelfuld (nedsat produktion af den vandige del af tåre filmen; ~ 20% af DED) og fordampnings middel (øget fordampning af tåre filmen; ~ 50% af DED). Omkring 30% af de DED patienter viser tegn på både (blandet). Inflammation er kernen mekanisme af DED, som dens forskellige ætiologier konvergerer13,14. Vores metode modeller vandig-mangelfuld.
Som tidligere nævnt, vigtige første skridt i at reproducere vores metode er en påskønnelse af de fine punkter i anatomi af orbital lacrimal kirtler (LGs) af kanin og undgå forvirring ved varieret og undertiden modstridende anatomiske terminologi. Det anatomiske Atlas af Popesko et al.11 er yderst grundig. For de mindre komfortable med anatomi af kanin, dissektion af nekropsy prøver giver let kendskab til disse strukturer og aids deres kirurgisk fjernelse i levende enheder.
Vigtige råd om husdyravl og akklikalering er blevet givet i vores ledsagende publikation12. Den samme artikel præsenterer også nyttige kommentarer til at bestemmelse parametrene for DED anvendes i begge metoder.
I modsætning til den tidligere metode12, denne ene kræver en højere grad af kirurgisk dygtighed på grund af omfanget og mere invasive karakter af de teknikker, der er nødvendige for at fjerne LGS. Den største risiko under disse-resektioner er katastrofal blødning forårsaget af skader store fartøjer, der er i umiddelbar nærhed af LGS såsom grene af halspulsåren. Dette undgås ved at visualisere hver LG og dens margener i det kirurgiske felt. Endelig, overivrige fjernelse af nictitating membran kunne føre til prolaps af Harderian kirtel, som kan forstyrre tåre film vurdering.
Der bør udvises forsigtighed for at minimere mængden af konjunktival forstyrrelse med fjernelsen af PSLG, et nyt aspekt af vores metode, der forbedrer reproducerbarhed og øger sværhedsgraden af DED. Det er overraskende nemt at etablere dissektion flyet og bære det tilbage til den overlegne orbital højderyg, så længe trækkraft påføres vævet. Det er beroligende at kunne se årsags mærkerne fra trunkering af OSLG; de bekræfter den fuldstændige fjernelse af de vigtigste ekskretionsorganerne kanalen af kirtel.
Fjernelse af ILG i sin helhed præsenterer også udfordringer. Isoler hovedet af kirtlen først, da dette er den nemmeste del at visualisere. Hele lederen af kirtel vævet adskiller let fra de omgivende væv; Men, nogle pleje skal bruges til at forhindre skader på den store venøse sinus, som ligger mediale til lederen af ILG. Halen af ILG kan derefter følges tilbage, da den passerer under zygomatic Bone. Størstedelen af halen er let at isolere. Men det mest bageste aspekt af halen kan vise sig mere udfordrende på grund af variabel anatomi og dens nærhed til en mellemstor gren af halspulsåren. Omhyggelig dissektion bør tillade alle marginer af ILG at blive set klart, lette dens fuldstændig fjernelse. Investigator bør være parat til at bære dissektion mere overlegent i tilfælde, hvor halen af kirtel ender under den laterale canthus, som forklaret i den tidligere diskussion af anatomi af lacrimal kirtler. Af note, forfatterne har aldrig været i stand til at identificere nogen del af oslg, når dissekere ILG gennem en krum indsnit langs den tidsmæssige og ringere kloden. Selv om dette kan være teknisk muligt, denne kirurgiske tilgang indebærer en for høj risiko for alvorlig blødning. Nærmer sig OSLG gennem den posterior incisure viser langt sikrere.
Ekskretionskanalen af ILG kan ses trænge gennem den ringere fascial plan, da den passerer ind i den nedre konjunktival fornix. Lejlighedsvis, små lobuler af glandular-optræder væv ses her så godt og kan fjernes forsigtigt.
Det er meget nyttigt at opretholde rækkefølgen af LG resektion som præsenteret her. Hvis ILG fjernes først, bliver det teknisk langt vanskeligere at isolere OSLG. Den væsentligste årsag er, at OSLG efter fjernelse af ILG ikke let kan gennemføres og derved identificeres.
En betydelig fordel ved vores model er, at det kan være “modulært”. Med andre ord, graden af DED induceret af dacryoadenektomi kan kalibreres til at tjene eksperimentelle behov. For eksempel ville resektion af alle LGs forårsage maksimal DED, men resektion af kun SLG ville forårsage den mildeste form af DED og resektion af kun ILG ville generere sygdom i mellem sværhedsgrad.
Vores tilgang, som rekapitulerer den særskilte patofysiologiske begivenhed af reduceret tåreproduktion giver yderligere fordele i forhold til allerede rapporterede metoder. Kort, ingen anden kirurgisk model elimineret tåreproduktion af alle orbital LGS5,6,7,15,16; herunder parasympatisk denervering af LGS17, og farmakologisk undertrykkelse af tåreproduktion18,19, med de to sidstnævnte har deres off-Target virkninger som signifikante confounders. Endelig minimerer denne model den vigtigste investigator-afhængige bias, nemlig den ufuldstændige resektion af LGs, da den kirurgiske teknik giver deres komplette visualisering; Dette er hjulpet af det faktum, at ingen hæmostase, bortset fra kautery, er påkrævet.
Investigator bør være bevidste om, at komplet resektion af alle orbital LGs ikke genererer fuldstændig fravær af tårer, og for eksempel, schirmers tåre testværdier nærmer sig nul bør ikke forventes. Dette skyldes det faktum, at der altid er andre kilder til tårevæske såsom tilbehøret LGS af wolfring og Krause og plasma lækage fra konjunktival fartøjer20,21,22. Fra et eksperimentelt synspunkt, bør dette ses som et positivt aspekt af metoden, da det bevarer den okulære overflade; komplet xeroftalmi ville helt ødelægge hornhinden negerende nytten af modellen. Desuden, i sin nuværende udførelsesform, denne model giver en glimrende mulighed for at studere sådanne kompenserende mekanismer og flydende transport på tværs af disse mindre rum.
Afslutningsvis, præsenteret her er detaljerne i en roman og alsidig metode til inducerende vandig-mangelfuld, der egner sig til studiet af tåre fysiologi, patogenesen af DED og studiet af terapeutiske agenser, der udvikles til denne indikation.
The authors have nothing to disclose.
Vi anerkender den finansielle støtte fra en målrettet forskningsmuligheder Grant fra Stony Brook University School of Medicine og et forskningsstipendium fra Medicon Pharmaceuticals, Inc., Setauket, NY. Vi takker Michele McTernan for redaktionel 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 |