Bu makalede, orbital gözyaşı bezi sisteminin tüm bölümlerine konkain A enjekte ederek tavşanakut veya kronik kuru göz hastalığı neden bir yöntemin geliştirilmesi açıklanmaktadır. Bu yöntem, daha önce bildirilenlerden daha üstün, farmakolojik ajanların çalışması için uygun kuru göz tekrarlanabilir, istikrarlı bir model oluşturur.
Kuru göz hastalığı (DED), oküler yüzeyin çok faktörlü inflamatuar bir hastalık, yaşam kalitesi ve sağlık maliyetleri için şaşırtıcı etkileri ile dünya çapında 6 insan 1 etkiler. Onun temel özellikleri özetlemek bilgilendirici hayvan modellerinin eksikliği DED için yeni terapötik ajanlar için arama engeller. Mevcut DED hayvan modelleri sınırlı tekrarlanabilirlik ve etkinliği vardır. DED’nin tavşanların orbital gözyaşı bezlerine mitojen konkain A (Con A) enjekte edilerek indüklendiği bir model burada sunulmaktadır. Bu modelin yenilikçi yönleri ultrason kullanımı (ABD) inferior gözyaşı bezi içine Con A optimal ve tekrarlanabilir enjeksiyon sağlamak için rehberlik; gözyaşı kompansatuar üretimini sınırlayan tüm orbital gözyaşı bezleri içine Con A enjeksiyonu; ve Con A’nın ded durumunu gerektiği gibi uzatan periyodik tekrar enjeksiyonlarının kullanımı. DED ve test ajanlarına yanıtı gözyaşı üretimini, gözyaşı filminin stabilitesini ve kornea ve konjonktiva mukozasının durumunu değerlendiren bir parametre paneli ile izlenir. Bunlar arasında gözyaşı ozmolalitesi, gözyaşı kırılma süresi, Schirmer’in gözyaşı testi, gül benenbisi boyama ve gözyaşı laktoferrin düzeyleri sayılabilir. DED indüksiyonu ve parametrelerinin izlenmesi ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bu model basit, sağlam, tekrarlanabilir ve bilgilendirici. Bu hayvan modeli gözyaşı fizyolojisi ve DED patofizyolojisi çalışmaları yanı sıra DED tedavisi için aday ajanların etkinliğini ve güvenliğinin değerlendirilmesi için uygundur.
Kuru göz hastalığı (DED) yüksek yaygınlık ve morbidite1,2,3,4ile kronik bir durumdur. Inflamasyon patogenezinde önemli bir rol oynar5,6. DED’nin patofizyolojisi, yırtılma nın az üretimi veya aşırı buharlaşmasından türeyen olarak kavramsallaştırılır; eski de sulu-eksik DED7olarak bilinir. Sjögren sendromu, DED yaygın olarak çalışılan bir prototip nedeni, öncelikle gözyaşı bezleri etkiler (LGs) ve DED patogenezinde öneminin çarpıcı bir örneğidir. DED genellikle geçici rahatlama sağlamak yapay gözyaşları ile tedavi edilir, ya da siklosporin veya lifitegrast ile, her ikisi de göz iltihabı bastırmak. DED için mevcut tedavilerin hiçbiri optimal, yeni ajanların geliştirilmesi gerektiren8,9.
DED için yeni terapötik ajanlar için arama üç büyük zorluklar tarafından engellenir: ded patofizyolojik karmaşıklığı göz önüne alındığında zor olabilir tanınan bir ilaçmoleküler hedef, eksikliği; gelecek vaat eden ajanların seyrekliği; ve DED’nin temel özelliklerini özetleyen hayvan modellerinin eksikliği.
Çoğu ilaç geliştirme çabasında olduğu gibi, DED’nin bilgilendirici hayvan modelleri, hiçbir hayvan modelinin bir insan hastalığını tamamen özetlemediğinin aksiyomatik ifadesine rağmen, önemli bir araştırma aracıdır. Köpek ve primatlar seyrekolarak 10,11kullanılırken DED fare, sıçan ve tavşan modelleri en sık kullanılır. 12’den fazla tavşan DED modellerinin çoğu ya LGs kaldırarak ya da işlevini engelleyerek gözyaşı üretimini azaltmak için bugüne kadar girişimi rapor12,13,14,15,16. Bu tür yaklaşımlar ILG’nin cerrahi rezeksiyonu; boşaltım kanalının kapatılması; ve aşağıdakilerden birinin ışınlama veya enjeksiyon ile LG işlevini bozan: aktif lenfositler, mitojenler, botulinum toksin, atropin, veya benzalklonium. Bu yöntemlerin en önemli sınırlamaları tutarsızlıkları ve gözyaşı üretiminin sık sık kısmi olarak bastırılmasıdır.
Concanavalin A (Con A), bitki kökenli bir lektin, güçlü bir uyarıcı T-hücre alt setleri ve hepatit deneysel modellerde kullanılmıştır17 ve DED18. Orijinal Con A tabanlı model, göreceli basitlik de dahil olmak üzere önemli avantajlar sunmak için bildirilmiştir; LGs inflamatuar hücre akını, Sjögren gibi hastalıkları taklit; proinflamatuar sitokinlerin stimülasyonu IL-1β, IL-8 ve TGF-β1; gözyaşı floresan açıklık ve gözyaşı kırma süresi (TBUT) ölçülerek izlenen azaltılmış gözyaşı fonksiyonu; ve bir anti-inflamatuar kortikosteroid için gösterilen ilaç yanıt.
Bu umut verici yöntem uygulandığında, avantajlarına ek olarak, genel revizyon ve köklü iyileştirmeler gerektiren sınırlamalar tespit edilmiştir. Yöntemin üç kritik eksiklikleri belgelenmiştir. İlk olarak, model akut bir oldu; indüklenen DED yaklaşık 1 hafta sonra yatıştı. İkincisi, hayvanların tepkisi tutarsız oldu. Gösterildiği gibi, Inferior LG için “kör” transkutanöz enjeksiyonlar (ILG), Con A hedeflenen bezi sadece rasgele teslim edildi. ILG anatomisinin detaylı çalışması, boyutunun 4 kat19’a kadar değişebileceğini ve bu tür enjeksiyonların “vur-kaç” çabalarını ortaya koymuştur. Son olarak, ILG enjekte edildiğinde bile, üstün LG (SLG) sık sık azaltılmış gözyaşı akışını telafi ederek modeli sorunlu hale getiriyordu.
Bu anahtar sınırlamalar yönteme üç değişiklik getirerek aşıldı, DED üstün bir hayvan modeli üreten. İlk olarak, Con A’nın ILG’ye enjeksiyonu ultrason (ABD) rehberliğinde yapıldı ve Con A’nın bezin içine girmesini sağladı. Enjeksiyonun başarısı Şekil 1’degösterildiği gibi enjeksiyon sonrası ABD görüntüsü alınarak doğrulandı. İkinci olarak, SLG’nin kompansatör gözyaşı katkısını gidermek için, bu bezin hem palpebral hem de orbital kısımları Con A ile enjekte edildi. Son olarak, DED bu akut modeli Con A her 7-10 günde tekrarlanan enjeksiyonları ile kronik bir dönüştürüldü. Bu tavşanlarda 2 aylık ded kolayca elde edilir. Bu yaklaşımın başarısı fazlasıylabelgelenmiştir 19.
Daha önce de belirtildiği gibi, DED hayvan modellerinin önemli bir uygulama etkinliğini ve aday terapötik ajanların güvenliğini belirlemektir. Bu modelin yararı fosfosulindac çalışma ile gösterilmiştir (OXT-328), yeni bir anti-inflamatuar küçük molekül20,21 göz damlası olarak tatbik. Etkinliğini DED19parametrelerinbir panel dayalı gösterilmiştir. Bu modelin göreceli sadeliği ve bilgilendirici doğası da ded için iki FDA onaylı ilaçlar fosfosulindac yan yana karşılaştırma izin, siklosporin ve lifitegrast, güçlü preklinik üstünlüğünü gösteren.
Tavşanlar DED çalışması için son derece çekici. Korneaları ve konjonktivaları, fare ve sıçanlara göre insanlarınkine daha yakın bir yüzey alanına sahiptir; esteraz gibi ilaç metabolize enzimleri onların tamamlayıcı, ve onların gözyaşı bezlerinin histolojisi insanların benzer, ve gözleri bilgilendirici farmakokinetik çalışmalar için yeterince büyük. Domuzlar ve maymunlar ile karşılaştırıldığında, hangi ile benzer özellikleri paylaşmak, onlar daha az maliyet ve deneysel manipülasyon daha kolaydır. Eğer mekanistik çalışmalar düşünülse, tavşanın farelere göre göreceli bir dezavantajı, daha az reaktifin (örneğin, monoklonal antikorlar) mevcut olmasıdır. Öte yandan, tavşan farmakokinetik ve biyodağıtım çalışmaları için farelerden çok daha üstündür çünkü tek tek dokular kolayca incelenir ve analitik çalışmalar için yeterli boyuttadır, “örnek havuzlama”dan kaçınır.
Kritik bir genel parametre tavşanların alışma dönemidir. Hayvanlar genellikle uygun sıcaklık veya nem bir ulaşım ortamı sağlamak değil koşullar altında satıcıdan sevk edilir. Bazı hayvanlar varışta zaten kuru göz gelişmiş olabilir. İki haftalık bir alışma süresi önerilir. Aynı derecede önemli çalışma tavşan canlılık içinde barındırığı alanın nem ve sıcaklık titiz dikkat. Her iki durumda da sapmalar göz durumlarında büyük farklılıklara neden olabilir. Yedek nemlendiriciler ve nem gidermeciler elinizin altında. Merkezi sistem başarısız olursa, yedekleme ekipmanını kullanarak ortam nemini geri yüklemek için hızlı hareket edin. Bu tür talihsiz gelişmelerin yaz aylarında daha sık olduğunu unutmayın. Ancak, tavşanlarda DED’yi başarılı bir şekilde indüklemek için en kritik üç adım şunlardır: 1) ILG’yi tanımlamak ve Con A enjeksiyonunu yönlendirmek ve onaylamak için ABD görüntülemesinin ustaca kullanılması; 2) Hem ILG’nin hem de SLG’nin iki bölümünün enjeksiyonunun sağlanması; ve 3) güvenilir ve tekrarlanabilir DED parametrelerini tahmin.
Gerekli deneysel beceri geliştirmek önemsiz değildir ama herhangi bir ciddi araştırmacı caydırmak olmamalıdır. Öğrenme eğrisinin beş yineleme içinde tamamlanmasını bekleyin. Makul kalitede bir ABD görüntüleme sistemi esastır. ABD tarafından anatomik özellikleri tanınması önemlidir, bu nedenle, araştırmacı tavşan anatomisi gözden geçirmelidir. Davis tarafından tavşan anatomisi mükemmel açıklaması25, bir klasik, son derece yararlı olabilir. Ayrıca ILG boyutundaki varyasyonu da aklınızda bulundurun. Bunun sonucu, Con A’nın başarısının her zaman takip görüntüleme ile teyit edilmesi gerektiğidir. Tavşan bir grup Con A yanıtı varyasyonları en sık enjeksiyon tekniği (başarısız veya kısmen başarılı enjeksiyon) nedeniyle ya da gözyaşı aşırı üretimi ile telafi etmek için artık lakrimal bezi dokularının kapasitesini göz ardı etmektir. Enjeksiyon tekniğinde ustalaşmak isteyenler için metilen mavisi enjekte etmek ve ardından anatomik diseksiyon yararlı olabilir; gözyaşı bezine ulaşırsa veya komşu dokulara dökülürse görüntüleme sağlanır. Bugüne kadar, bu enjeksiyon yöntemi tek bir komplikasyon olmadan yazarlar tarafından 270 kez üzerinde yapılmıştır.
Yukarıda sunulan DED’nin beş parametresini belirlemesi klinik pratikte ki kararlılıkları kadar zor olabilir. Sirkadiyen varyasyonlar henüz bunların hiçbirinde resmi olarak belgelenmemiş olsa da, göz28’de bu tür olayların günün aynı saatinde (± 1 saat) tahlil edilmesi gerektiğine dair yeterli arka plan kanıtı vardır (± 1 saat), özellikle tekrar tahliller yapılacak ve birbiriyle karşılaştırılmalı. Bu tahlilleri gerçekleştirirken tutarlılık esastır. İki kişilik bir ekip gereklidir. Bazı adımların katı zamanlama gerektirdiği göz önüne alındığında, aynı odada tahlillere katılan dört veya daha fazla araştırmacı rahatsız edici olabilir. Uygun ve yüksek kaliteli fotoğraf dokümantasyonu, belirtilen yerlerde, önemlidir.
Bu model, ilaç geliştirme çalışmaları için idealdir. Hayvan modeli ve sayme tekniklerinin ustalığı, etkinlik ve güvenlik çalışmalarının mükemmel tekrarlanabilirliğini19’a sağlamıştır.
Bu güçlü bir deneysel yaklaşımdır, çünkü önceki modellerin şaşırtıcı değişkenliğini ortadan kaldırır, hayvan modelini düzene sokmuştur ve esasen DED’nin beş parametresini standartlaştırmıştır. Bir aday terapötik ajan çalışma için bu modelin başarılı bir uygulama yeni ajanlar umutsuz ihtiyacı olan bir hastalık için bilgilendirici bir hayvan modeli olarak pratik yarar teyit etti ve patogenezinin daha derin bir anlayış.
The authors have nothing to disclose.
Tüm hayvan çalışmaları ilgili tüm mevzuat ve kurumsal yönergelere uygun olarak tamamlanmıştır. Tüm çalışmalar Stony Brook Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanmış ve Oftalmik ve Vizyon Araştırma Hayvanların Kullanımı için ARVO Bildirimi uyarınca yapılmıştır.
Bu çalışmalar kısmen Stony Brook Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden (Grant Number 1149271-1-82502) hedeflenen Araştırma Fırsatları hibesi ve Medicon Pharmaceuticals, Inc., Setauket, NY.’den bir araştırma hibesi ile desteklenmiştir. Yazarlar editoryal destek için Michele McTernan teşekkür ederiz.
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 |