تصف هذه المقالة تطوير طريقة للحث على مرض العين الجاف الحاد أو المزمن في الأرانب عن طريق حقن concanavalin A إلى جميع أجزاء نظام الغدة الدمعية المدارية. هذه الطريقة، متفوقة على تلك التي ذكرت بالفعل، يولد نموذج استنساخها، مستقرة من العين الجافة مناسبة لدراسة العوامل الدوائية.
مرض العين الجاف (DED)، وهو مرض التهابي متعدد العوامل من سطح العين، يصيب 1 من كل 6 بشر في جميع أنحاء العالم مع آثار مذهلة على نوعية الحياة وتكاليف الرعاية الصحية. إن عدم وجود نماذج للحيوانات الإعلامية التي تُلخص ملامحها الرئيسية يعوق البحث عن عوامل علاجية جديدة لوزارة الصحة والديمقراطية. نماذج الحيوانات DED المتاحة محدودة الاستنساخ والفعالية. يتم تقديم نموذج هنا يتم فيه حث DED عن طريق حقن الكونكونافالين ميتوجين A (Con A) في الغدد المحيطية المدارية للأرانب. الجوانب المبتكرة لهذا النموذج هي استخدام الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) التوجيه لضمان الحقن الأمثل واستنساخها من كون A في الغدة الدمعية السفلي; حقن Con A في جميع الغدد الدمعية المدارية التي تحد من الإنتاج التعويضي للدموع؛ واستخدام تكرار الحقن الدوري من كون أ التي تطيل حالة DED في الإرادة. يتم رصد DED واستجابتها لعوامل الاختبار مع لوحة من المعلمات التي تقيّم إنتاج المسيل للدموع ، واستقرار الفيلم المسيل للدموع ، وحالة الغشاء المخاطي للقرنية والملتحمة. وهي تشمل الأوسولاريتي المسيل للدموع، المسيل للدموع تفكك الوقت، اختبار المسيل للدموع شيرمر، ارتفع تلطيخ البنغال، ومستويات الكتوفيرين المسيل للدموع. ويرد وصف تفصيلي لتحريض دائرة المؤشرات على المؤشرات ورصد بارامتراتها. هذا النموذج بسيط وقوي وقابل للاستنساخ وغني بالمعلومات. هذا النموذج الحيواني مناسب لدراسة فسيولوجيا التمزق والفيزيولوجيا المرضية لـ DED وكذلك لتقييم فعالية وسلامة العوامل المرشحة لعلاج DED.
مرض جفاف العين (DED) هو حالة مزمنة مع ارتفاع معدل الانتشار والمراضة1،2،3،4. التهاب يلعب دورا رئيسيا في الإمراض5،6. وتصور الفيزيولوجيا المرضية للإدارة على أنها مستمدة إما من نقص الإنتاج أو الإفراط في تبخر الدموع؛ ومن المعروف أيضا السابق كما مائي ناقص DED7. متلازمة Sjögren، وهو سبب نموذجي درس على نطاق واسع من DED، ويؤثر في المقام الأول على الغدد الدمعية (LGs) وهو مثال صارخ على أهميتها في مسببات الأمراض من DED. غالباً ما يتم التعامل مع DED بالدموع الاصطناعية التي توفر الإغاثة المؤقتة، أو مع السيكلوسبورين أو lifitegrast، وكلاهما قمع التهاب العين. لا شيء من العلاجات المتاحة لDED هي الأمثل، مما يتطلب تطوير وكلاء جديدة8،9.
ويعوق البحث عن عوامل علاجية جديدة لوزارة التنمية الدولية ثلاثة تحديات رئيسية هي: عدم وجود هدف جزيئي معترف به للعقاقير، وهو ما قد يكون بعيد المنال بالنظر إلى التعقيد الفيزيولوجي للإدارة؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد الطبيعية؛ والافتقار إلى الموارد. الرّازة بين العوامل الواعدة؛ وعدم وجود نماذج الحيوانات التي تلخيص السمات الرئيسية للDED.
وكما هو الحال مع معظم جهود تطوير الأدوية، فإن النماذج الحيوانية الإعلامية لـ DED هي أداة تحقيق حاسمة، على الرغم من البيان البديهي بأنه لا يوجد نموذج للحيوانات يُلخص مرضًا بشريًا تمامًا. الماوس والجرذ والأرنب نماذج من DED هي الأكثر استخداما في حين تستخدم الكلاب والرئيسيات نادرا10،11. معظم أكثر من 12 أرنب DED نماذج ذكرت حتى الآن محاولة للحد من إنتاج المسيل للدموع إما عن طريق إزالة LGs أو عن طريق عرقلة وظيفتها12،13،14،15،16. وتشمل هذه النُهج الاستئصال الجراحي للوحدة الدولية للأطباء؛ واستئصال الاستئصال الجراحي للوحدة؛ واستئصال الـ ILG؛ واستئصال الـ ILG؛ و إغلاق القناة الإفرازية؛ وإضعاف وظيفة إل جي عن طريق التشعيع أو حقن أحد الخلايا الليمفاوية المنشطة ، mitogens ، توكسين البوتولينوم ، الأتروبين ، أو البنزالكلونيوم. القيود الرئيسية لهذه الأساليب هي عدم اتساقها والقمع الجزئي المتكرر للإنتاج المسيل للدموع.
Concanavalin A (Con A) ، وهو ليكتين من أصل نباتي ، هو مجموعة فرعية محفزة قوية للخلايا التتي وتم استخدامه في النماذج التجريبية لالتهاب الكبد17 وDED18. وذُكر أن النموذج الأصلي القائم على كون ألف يوفر مزايا هامة، بما في ذلك بساطته النسبية؛ تدفق الخلايا الالتهابية في LGs ، يحاكي أمراضًا مثل Sjogren ؛ تحفيز السيتوكينات البرواتية IL-1α, IL-8, و TGF-α1; انخفاض وظيفة المسيل للدموع رصدها عن طريق قياس إزالة الفلورسين المسيل للدموع وتمزق وقت التفكك (TBUT)؛ واستجابة الدواء هو مبين لكورتيكوستيرويد مضاد للالتهابات.
وعندما طُبقت هذه الطريقة الواعدة، بالإضافة إلى مزاياها، تم تحديد أوجه القصور التي استلزمت تنقيحها العام وإدخال تحسينات جذرية عليها. تم توثيق ثلاثة أوجه قصور حرجة في الطريقة. أولاً، كان النموذج حاداً؛ فأولاً، كان النموذج نموذجياً. وDED المستحثة هدأت بعد حوالي 1 أسبوع. ثانياً، كانت استجابة الحيوانات غير متسقة. كما هو موضح، في الحقن عبر الجلد “العمياء” إلى LG السفلي (ILG)، تم تسليم Con A بشكل عشوائي فقط إلى الغدة المستهدفة. كشفت دراسة مفصلة لتشريح ILG أن حجمه يمكن أن يختلف بقدر 4 أضعاف19 مما يجعل مثل هذه الحقن “ضرب أو تفوت” الجهود. وأخيراً، حتى عندما تم حقن ILG، فإن LG المتفوقة (SLG) كثيراً ما تعوض عن انخفاض تدفق التمزق، مما يجعل النموذج إشكالياً.
تم التغلب على هذه القيود الرئيسية من خلال إدخال ثلاثة تعديلات على الطريقة ، وتوليد نموذج الحيوان متفوقة من DED. أولاً، تم إجراء حقن Con A في ILG تحت توجيه الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) ، مما يضمن دخول Con A إلى الغدة. تم تأكيد نجاح الحقن من خلال الحصول على صورة أمريكية بعد الحقن ، كما هو موضح في الشكل 1. ثانياً، لإزالة مساهمة تمزق تعويضي من SLG، تم حقن كل من الأجزاء الباليبرال والمدارية من هذه الغدة مع Con A. وأخيرا، تم تحويل هذا النموذج الحاد من DED إلى واحد مزمن عن طريق الحقن المتكررة من كون A كل 7-10 أيام. وتتحقق بسهولة في هذه الأرانب DED من 2 أشهر مدة. وقد تم توثيق نجاح هذا النهج بشكل واف19.
كما سبق ذكره ، وتطبيق مهم من النماذج الحيوانية من إدارة الشؤون الديمقراطية هو تحديد فعالية وسلامة العوامل العلاجية المرشحة. وقد تجلت فائدة هذا النموذج من خلال دراسة فوسفوسولنداك (OXT-328)، وهو جزيء صغير مضاد للالتهابات رواية20،21 تدار كقطرات العين. وقد تم إثبات فعاليته ابناء على لوحة من المعلمات من DED19. البساطة النسبية والطبيعة الإعلامية لهذا النموذج سمحت أيضا مقارنة جنبا إلى جنب من فوسفوسولنداك إلى اثنين من الأدوية المعتمدة لادارة الاغذية والعقاقير DED, السيكلوسبورين وlifitegrast, مما يدل على تفوقها قوية قبل السريرية.
الأرانب جذابة للغاية لدراسة DED. القرنية والملتحمة لديهم مساحة سطح أقرب إلى أن البشر بالمقارنة مع الفئران والجرذان. تكملة من الإنزيمات استقلاب المخدرات مثل esterases، والأنسجة من الغدد الدمعية مماثلة لتلك التي من البشر، وعيونهم كبيرة بما يكفي لدراسات الدوائية بالمعلومات. بالمقارنة مع الخنازير والقرود ، والتي تشترك في ميزات مماثلة ، فإنها تكلف أقل والتلاعب التجريبي أسهل. إذا تم التفكير في دراسات ميكانيكية ، فإن العيب النسبي للأرنب ، مقارنة بالفئران ، هو أن عددًا أقل من الكواشف (على سبيل المثال ، الأجسام المضادة أحادية النسيلة) متاح. من ناحية أخرى ، الأرنب هو أعلى بكثير من الفئران لدراسات الصيدلة والتوزيع الحيوي لأن الأنسجة الفردية يتم تشريحها بسهولة وحجم كاف للعمل التحليلي ، وتجنب “تجميع العينات”.
المعلمة العامة الحرجة هي فترة تأقلم الأرانب. يتم شحن الحيوانات من البائع في ظل ظروف لا تضمن في كثير من الأحيان بيئة نقل من درجة الحرارة المناسبة أو الرطوبة. قد تكون بعض الحيوانات قد وضعت بالفعل العين الجافة عند الوصول. يوصى بفترة أسبوعين من التأقلم. بنفس القدر من الأهمية هو الاهتمام الدقيق بالرطوبة ودرجة الحرارة في الفضاء حيث توجد الأرانب الدراسة في vivarium. الانحرافات في أي شرط يمكن أن تحفز اختلافات كبيرة في حالة العين. لديك مرطبات احتياطية ومزيلات الرطوبة في متناول اليد. إذا فشل النظام المركزي، فتصرف بسرعة لاستعادة الرطوبة المحيطة باستخدام المعدات الاحتياطية. نضع في اعتبارنا أن مثل هذه التطورات المؤسفة هي أكثر شيوعا في أشهر الصيف. الخطوات الثلاث الأكثر أهمية، ومع ذلك، لتحفيز بنجاح DED في الأرانب هي: 1) الاستخدام الماهر للتصوير الولايات المتحدة لتحديد ILG وتوجيه وتأكيد حقن كون A; 2) ضمان حقن كل من ILG وجزأين من SLG؛ و 3) بشكل موثوق واستنساخي المعلمات من DED.
تطوير المهارة التجريبية المطلوبة ليست تافهة ولكن لا ينبغي أن تردع أي محقق جاد. توقع أن يتم إكمال منحنى التعلم في غضون خمسة تكرارات. نظام التصوير في الولايات المتحدة ذات جودة معقولة أمر ضروري. الاعتراف بالسمات التشريحية من قبل الولايات المتحدة مهم ، لذلك ، يجب على المحقق مراجعة تشريح الأرانب. وصف ممتاز لتشريح الأرانب من قبل ديفيس25، وهو كلاسيكي ، يمكن أن يكون مفيدا للغاية. نضع في اعتبارنا أيضا الاختلاف في حجم ILG. والنتيجة الطبيعية لذلك هي أن نجاح كون A يجب أن تتأكد دائما مع متابعة التصوير. الاختلافات في الاستجابة لCon A في مجموعة من الأرانب غالبا ما يرجع إلى تقنية الحقن (حقن غير ناجحة أو ناجحة جزئيا) أو إلى تجاهل قدرة أنسجة الغدة الدمعية المتبقية للتعويض مع الإفراط في إنتاج الدموع. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في السيطرة على تقنية الحقن ، يمكن أن يكون حقن أزرق الميثيلين متبوعًا بتشريح تشريح يُحدّد سريعًا مفيدًا ؛ يتم تحقيق التصور إذا وصل إلى الغدة الدمعية أو انسكب على الأنسجة المجاورة. حتى الآن ، تم تنفيذ طريقة الحقن هذه أكثر من 270 مرة من قبل المؤلفين دون مضاعفات واحدة.
يمكن أن يكون فحص المعلمات الخمسة لـ DED المعروضة أعلاه صعبًا كما هو تصميمهم في الممارسة السريرية. على الرغم من أن الاختلافات الإيقاعية لم يتم توثيقها رسميًا في أي منها ، إلا أن هناك أدلة خلفية كافية على مثل هذه الظواهر في العين28 التي يجب أن يتم فحصها في نفس الوقت من اليوم (± 1 h) ، خاصة عندما يتم إجراء المقالات المتكررة ومقارنتها ببعضها البعض. الاتساق في تنفيذ هذه المقالات أمر ضروري. مطلوب فريق من اثنين. أربعة أو أكثر من المحققين في نفس الغرفة المشاركة في المقالات يمكن أن تكون مدمرة، نظرا لأن بعض الخطوات تتطلب توقيت صارم. ومن المهم تقديم وثائق فوتوغرافية مناسبة وعالية الجودة، حيثما أشير إليها.
هذا النموذج مناسب بشكل مثالي لدراسات تطوير الأدوية. إتقان النموذج الحيواني وتقنيات الاسبهي يضمن استنساخ ممتازة19 من دراسات الفعالية والسلامة.
هذا هو نهج تجريبي قوي لأنه يقضي على التباين الملتبس للنماذج السابقة ، وقد تبسيط النموذج الحيواني ومعيار أساسا المعلمات الخمسة من DED. وقد أكد التطبيق الناجح لهذا النموذج على دراسة وكيل العلاجية مرشح فائدته العملية كنموذج الحيوان بالمعلومات لمرض في حاجة ماسة إلى عوامل جديدة وفهم أعمق من الإمراض.
The authors have nothing to disclose.
وقد أُنجزت جميع الدراسات المتعلقة بالحيوانات وفقاً لجميع المبادئ التوجيهية التنظيمية والمؤسسية ذات الصلة والامتثال لها. تمت الموافقة على جميع الدراسات من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لجامعة ستوني بروك وأجريت وفقًا لبيان ARVO لاستخدام الحيوانات في أبحاث العيون والرؤية.
تم دعم هذه الدراسات جزئيا من خلال منحة فرص البحث المستهدفة من كلية الطب في جامعة ستوني بروك (المنحة رقم 1149271-1-82502) ومنحة بحثية من Medicon Pharmaceuticals, Inc. , Setauket , NY. يشكر المؤلفون ميشيل ماكتيرنان على دعمها التحريري.
100 mm macro lens | Canon EF 100mm f/2.8L IS USM | 3554B002 | |
26 gauge needles (5/8) | Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ | 305115 | Needles for injecting ConA into the lacrimal glands |
27 gauge needles (5/8) | Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ | 305921 | Needles for injecting ConA into the lacrimal glands |
Aceproinj (acepromazine) | Henry Schein Animal Health, Dublin, OH | NDC11695-0079-8 | 0.1ml/kg subcutaneously injection for rabbit sedation |
Anesthesia vaporizer | VetEquip, Pleasanton, CA | Item #911103 | |
Bishop Harmon Forceps | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | E1500-C | Tissue forceps |
Caliper | Bausch and Lomb (Storz), Bridgewater, NJ | E-2404 | Caliper used to measure length of needle during ConA injection |
Concanavalin A | Sigma, St. Louis, MO | C2010 | Make 5mg/ml in PBS for injection into rabbit lacrimal glands |
DSLR camera | Canon EOS 7D DSLR | 3814B004 | Digital single lens reflex camera |
fluorescein | AKRON, Lake Forest, IL | NDC17478-253 | Dilute to 0.2% with PBS to measure TBUT |
Isoflurane | Henry Schein, Melville, NY | 29405 | |
Lactoferrin ELISA kit | MyBiosource, San Diego, CA | MBS032049 | Measure tear lactoferrin level |
lidocaine | Sigma, St. Louis, MO | L5647 | 1% in PBS for anesthesia agent |
macro/ring flash | Canon Macro Ring Lite MR-14EXII | 9389B002AA | |
Osmolarity tips | TearLab Corp., San Diego, CA | #100003 REV R | Measure tear osmolarity |
PBS (phosphate buffered saline) | Mediatech, Inc. Manassas, VA | 21-031-CV | |
Rabbit, New Zealand White or Dutch Belted (as described in text) | Charles River Labs, Waltham, MA | 2-3 kg | Research animals |
Rose Bengal | Amcon Laboratories Inc., St. Louis, MO | NDC51801-004-40 | 1% in PBS, stain the ocular surface |
Schirmer strips | Eaglevision, Katena products. Denville, NJ | AX13613 | Measure tear production |
Surgical Loupes +1.50 | Designs for Vision, Bohemia, NY | Specialty item | Provide magnificantion of ocular surface while observing tear break up and performing Concanavalin A injections. |
TearLab Osmometer | TearLab Corp., San Diego, CA | Model #200000W REV A | Measure tear osmolarity |
Ultrasound probe | VisualSonics Toronto, Ont | MX 550 S | Untrasonography-guide Con A injection for inferior lacrimal gland |