מאמר זה מתאר את ההתפתחות של שיטה לגרום למחלת עיניים חריפה או כרונית בארנבים על ידי הזרקת concanavalin A לכל החלקים של מערכת בלוטת מסלולית לקטמאל. שיטה זו, מעולה לאלה שכבר דיווחו, יוצר מודל מותאם, יציב של עין יבשה מתאים לחקר של סוכני תרופתי.
מחלות עיניים יבשות (DED), מחלה דלקתית רב עצרת של המשטח העינית, משפיע על 1 ב 6 בני אדם ברחבי העולם עם השלכות מדהימות על איכות החיים והבריאות עלויות. העדר מודלים אינפורמטיביים בעלי חיים כי לכידה התכונות העיקריות שלה מעכבת את החיפוש אחר סוכנים טיפוליים חדשים עבור DED. הדגמים הזמינים בעלי חיים בעלי מוגבלות ויעילות מוגבלת. מודל מוצג כאן שבו DED הוא המושרה על ידי הזרקת concanavalin מיכל A (קון A) לתוך הבלוטות מסלולית של ארנבים. היבטים חדשניים של מודל זה הם השימוש אולטרסאונד (ארה ב) הדרכה כדי להבטיח הזרקה אופטימלית ולהפוך של קון A לתוך בלוטת לקטמל הנחות; הזרקה של קון A לתוך כל בלוטות לקטמאל מסלולית המגביל את ייצור הפיצוי של דמעות; ושימוש בזריקות חוזרות תקופתיות של קון א ההאריך את מצב הפעולה של DED. מודגש והתגובה שלו לסוכני הבדיקה מנוטרים עם פאנל של פרמטרים העריכו את הייצור דמעה, את היציבות של הסרט דמעה, ואת מעמדם של הקרנית ואת רירית הלחמית. הם כוללים מאוסמלי דמעה, זמן הפסקה מדמיע, מבחן הדמעות של שיימר, מכתים בנגלי, ולקרוע רמות לקטופרין. האינדוקציה של DED וניטור הפרמטרים שלה מתוארים בפרוטרוט. מודל זה הוא פשוט, עמיד, להיות מ, ואינפורמטיבי. מודל זה בעלי חיים מתאים לחקר הפיזיולוגיה דמעה של הפתופסולוגיה של DED, כמו גם להערכת היעילות והבטיחות של סוכני המועמדים לטיפול ב-DED.
מחלת עיניים יבשות (DED) היא מצב כרוני עם שכיחות גבוהה ותחלואה1,2,3,4. דלקת ממלאת תפקיד מרכזי בפתוגנזה שלה5,6. הפתופסולוגיה של DED הוא המשכן כנובע או תחת הייצור או מעל אידוי של דמעות; הראשון ידוע גם בשם מימית לקויה7. תסמונת sjגרייגרן, הגורם הנרחב לחקור באופן מקיף של DED, משפיע בעיקר על בלוטות lacrimal (LGs) והוא דוגמה מרשימה של החשיבות שלהם בפתוגנזה של DED. DED מטופלים לעתים קרובות עם דמעות מלאכותיות המספקות הקלה זמנית, או עם ציקלוספורן או lifitegrast, שניהם מדכאים את הדלקת העינית. אף אחד הטיפולים הזמינים עבור DED הם אופטימליים, המחייב פיתוח של סוכנים חדשים8,9.
החיפוש אחר הסוכנים הטיפוליים החדשים ב-DED מושפע משלושה אתגרים עיקריים: חוסר היעד הdruggable מוכר, אשר עשוי להיות חמקמק בהינתן המורכבות הפתופסולוגית של DED; הצלעות של סוכנים מבטיחים; והעדר מודלים של בעלי חיים, אשר לכידה של תכונות מפתח של DED.
כמו ברוב המאמצים לפיתוח סמים, מודלים בעלי חיים אינפורמטיביים של DED הם כלי חקירה מכריע, על אף ההצהרה אקסיומתי כי לא מודל בעלי חיים לחלוטין לכידה של מחלה אנושית. עכבר, עכברוש, ומודלים ארנבת של DED הם הנפוצים ביותר בעוד כלבים ופרימטים משמשים לעתים רחוקות10,11. רוב מודלים של יותר 12 הארנב המפורסם דיווחו על תאריך ניסיון להפחית את ייצור הדמעות על ידי הסרת lgs או על ידי הרחקת הפונקציה שלהם12,13,14,15,16. גישות כאלה כוללות כריתה כירורגית של ILG; סגירת צינור הפרשות; והפגיעה בפונקציה LG על ידי הקרנה או הזרקה של אחד הבאים: לימפוציטים הופעל, mitogens, בוטולינום טוקסין, אטרופין, או benzalklonium. המגבלות המרכזיות של שיטות אלה הן חוסר העקביות שלהם ואת הדיכוי החלקי התדיר של ייצור הדמעה.
קונקאנאבאלין A (קון A), מקור הצמח, מהווה מערכות המשנה החזקות של תא T-cell, ושימש במודלים ניסיוניים של צהבת מדגם17 ו-18מודגש. המודל המקורי של ה-Con הראשון נמסר להציע יתרונות משמעותיים, כולל הפשטות היחסית שלה; תא דלקתי זרם ב-LGs, מחקה מחלות כגון של סג’וגרן; גירוי של ציטוקינים proinflammatory IL-1β, IL-8, ו TGF-β1; מופחתת בתפקוד הדמעה על ידי מדידת הסיווג מדמיע fluorescein ולשבור את הזמן (TBUT); ותגובתיות התרופה המוצגת לסטרואידים אנטי דלקתיות.
כאשר מיושם שיטה מבטיחה זו, בנוסף ליתרונותיה, זוהו מגבלות המחייב את התיקון הכולל והשיפורים הדרסטיים שלה. שלושה חסרונות קריטיים של השיטה מתועדים. ראשית, המודל היה חד; ה-DED המושרה נרגע לאחר כשבוע אחד. שנית, תגובת החיות. לא הייתה עקבית כפי שמתואר, ב “עיוור” זריקות הטרנסעורית LG הנחות (ILG), קון A נמסר רק באופן אקראי בלוטת ממוקדות. מחקר מפורט של האנטומיה של ILG גילה כי הגודל שלה יכול להשתנות ככל האפשר 4-קיפול19 ביצוע זריקות כאלה “פגע או להחמיץ” מאמצים. לבסוף, גם כאשר ILG הוזרק, LG מעולה (SLG) מפוצה לעתים קרובות עבור זרימת דמעה מופחתת, מה שהופך את המודל בעייתי.
מגבלות מפתח אלה התגברו על ידי החדרת שלושה שינויים לשיטה, יצירת דגם בעל חיים מעולה של DED. ראשית, ההזרקה של קון A לתוך ILG בוצעה תחת אולטרסאונד (ארה ב) הדרכה, להבטיח כי קון A נכנס בלוטת. הצלחת הזריקה אושרה על ידי קבלת תמונה שלאחר הזרקה של ארה ב, כפי שמוצג באיור 1. שנית, כדי להסיר את תרומת הפיצוי לקרוע של SLG, הן palpebral ומסלולית חלקים של בלוטה זו הוזרקו עם קון A. לבסוף, זה מודל אקוטי של DED הוסב לאחד כרוני על ידי זריקות חוזרות של קון A כל 7-10 ימים. המשך של 2 חודשים מושגת בקלות בארנבים אלה. הצלחת גישה זו הייתה מתועדת באופן מאוד מוצלח ב-19.
כפי שהוזכר כבר, יישום חשוב של מודלים בעלי חיים של DED הוא לקבוע את היעילות והבטיחות של סוכנים טיפוליים מועמד. השירות של מודל זה הוכח על ידי המחקר של פוספהוזולינדאק (oxt-328), מולקולה הרומן אנטי דלקתי קטן20, 21 מנוהל כמו טיפות עיניים. יעילותה הוכח מבוסס על פאנל של פרמטרים DED19. הפשטות היחסית והאופי האינפורמטיבי של מודל זה מותרים גם זה לצד זה השוואה של פוספוסלינדאק לשני תרופות ה-FDA אישר עבור DED, cyclosporine ו lifitegrast, הדגמת עליונות חזקה קדם קלינית שלה.
ארנבים הם מאוד אטרקטיביים למחקר של DED. הקרנית שלהם לחמית יש אזור פני השטח קרוב יותר לזה של בני אדם לעומת עכברים וחולדות; שלהם המשלים של התרופה מטבריזציה של אנזימים כגון מוחק, ו היסטולוגיה של בלוטות הlacrimal שלהם דומים לאלה של בני אדם, ועיניהם הם גדולים מספיק למחקרים הפרמקוקינטיים אינפורמטיבי. לעומת חזירים וקופים, שאיתם הם חולקים תכונות דומות, הם עולים פחות והמניפולציה הניסיונית שלהם קלה יותר. אם מחקרים מכניסטיים הם שקל, חיסרון יחסי של הארנב, לעומת עכברים, הוא כי פחות ריאגנטים (למשל, נוגדנים חד שבטיים) זמינים. מצד שני, הארנב הוא הרבה יותר מעולה על עכברים עבור מחקרים פרמקוקינטיים והפצה משום שרקמות בודדות הן בקלות לגזור ובמידה מספקת עבור עבודה אנליטית, הימנעות “מדגם הצירוף.”
פרמטר כללי קריטי הוא תקופת הסתגלות של הארנבים. בעלי החיים נשלחים מהספק בתנאים שלעיתים קרובות אינם מבטיחים סביבת תחבורה של הטמפרטורה או הלחות המתאימים. ייתכן שחיות מסוימות כבר פיתחו עין יבשה עם הגעתם. מומלץ להתרגל לתקופה של שבועיים. חשוב באותה מידה הוא תשומת לב קפדנית הלחות והטמפרטורה של החלל שבו ארנבות המחקר שוכנו vivarium. סטיות בכל מצב יכול לגרום וריאציות ענק במצב העין שלהם. יש לגבות מכשירי האדים ולנקות את האדים בהישג יד. אם המערכת המרכזית נכשלת, פעל במהירות כדי לשחזר את לחות הסביבה באמצעות ציוד הגיבוי. זכרו שהתפתחויות כה מצערות נפוצות יותר בחודשי הקיץ. שלושת השלבים הקריטיים ביותר, עם זאת, עבור בהצלחה לגרימת DED בארנבים הם: 1) השימוש מיומנת של הדמיה בארה ב כדי לזהות את ILG ולהפנות ולאשר הזרקה של קון A; 2) הבטחת הזרקה של ה-ILG והן את שני החלקים של SLG; ו-3) אמין ומתוכע באופן שאומר את הפרמטרים של DED.
פיתוח המיומנות הניסיונית הנדרשת אינה טריוויאלית, אך לא צריך להרתיע כל חוקר רציני. צפה שעקומת הלמידה תושלם בתוך חמש איטראציות. מערכת הדמיה של ארה ב באיכות סבירה היא חיונית. הכרה של סימנים אנטומיים על ידי ארה ב חשוב, לכן, החוקר צריך לבדוק את אנטומיה הארנב. תיאור מצוין של אנטומיה של הארנב על ידי דיוויס25, קלאסי, יכול להיות מועיל מאוד. גם לזכור את הווריאציה בגודל של ILG. הסקנה לכך היא כי ההצלחה של קון A חייב תמיד להיות מאושר עם המשך הדמיה. וריאציות בתגובה קון A בקבוצה של ארנבים הוא בדרך כלל בשל טכניקת ההזרקה (הזרקה מוצלחת או באופן חלקי מוצלח) או כדי להתעלם מהיכולת של רקמות בלוטת לקטמאל שיורית כדי לפצות על ייצור יתר של דמעות. לאלו המעוניינים לשלוט בטכניקת ההזרקה, הזרקת מתילן כחול ואחריו בקשה לניתוח אנאטומי יכול להועיל; הדמיה מושגת אם הוא מגיע לבלוטת הלקמל או נשפך על הרקמות השכנות. עד כה, שיטת הזרקה זו בוצעה על 270 פעמים על-ידי המחברים ללא סיבוך אחד.
לומר את חמשת הפרמטרים של DED הציג לעיל יכול להיות מסובך כמו הנחישות שלהם בפרקטיקה הקלינית. אף על פי שווריאציות מעגליות עדיין לא תועדו רשמית באף אחת מהן, יש מספיק ראיות ברקע לתופעות כאלה בעין28 שהן צריכות להיות מועדות באותו זמן ביום (± 1 h), במיוחד כאשר החזרה על הספר מבוצעת ומושוות זה לזה. העקביות בביצוע מאמר זה חיונית. . צוות של שניים נדרש ארבעה חוקרים או יותר באותו חדר השתתפות בחני יכול להיות מפריעה, בהתחשב בכך כמה צעדים דורשים תזמון קפדני. תיעוד מתאים לצילום באיכות גבוהה, שצוין במקום, חשוב.
מודל זה מתאים באופן אידיאלי ללימודי פיתוח סמים. שליטה של מודל בעלי חיים וטכניקות שיטת הביטחון מובטחת מצוינות מעולה19 של יעילות ומחקרי בטיחות.
זוהי גישה ניסיונית רבת עוצמה משום שהיא מבטלת את השינויים המייסדים של דגמים קודמים, יש לחזק את המודל של בעלי חיים ומתוקננת למעשה מתוך לומר את חמשת הפרמטרים של DED. היישום המוצלח של מודל זה למחקר של סוכן מועמד טיפולית אישר את השירות המעשי שלה כמודל חיה אינפורמטיבי למחלה בצורך נואש של סוכנים חדשניים והבנה עמוקה יותר של הפתוגנזה שלה.
The authors have nothing to disclose.
כל לימודי החיות הושלמו בהתאם ובציות לכל ההנחיות הרגולטוריות והמוסדיים הרלוונטיות. כל המחקרים אושרו על ידי מועצת הסקירה המוסדית של אוניברסיטת סטוני ברוק והופיעה בהתאם להצהרת ARVO לשימוש בעלי חיים במחקר אופטלמולוגי וחזון.
מחקרים אלה היו נתמכים בחלקו על ידי מענק הזדמנויות מחקר הצעות מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת אבן ברוק (גרנט מספר 1149271-1-82502) ומענק מחקר של פרמצבטיקה, Inc., סיטאוקט, ניו יורק. המחברים מודים ליקלה מקטרנן. לתמיכה בעריכה
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 |