نموذج النظام المستقل عبرلامينار لتعديل الضغط داخل العين وداخل الجمجمة في الأجزاء الخلفية للمانحين البشريين

وتشير التقديرات العالمية في الدراسات الاستقصائية الأخيرة إلى أن 285 مليون شخص يعانون من ضعف البصر، بمن فيهم 39 مليون شخص مصابون ^{بالعمى1}. في عام 2010، وثقت منظمة الصحة العالمية أن ثلاثة من الأسباب الرئيسية التسعة المذكورة للعمى تحدث في الجزء الخلفي من ^العين1. أمراض العين الجزء الخلفي تنطوي على شبكية العين، المشيمية، والعصب ^{البصري2}. الشبكية والعصب البصري هما امتدادات الجهاز العصبي المركزي (CNS) للدماغ. تكون محاور عصبية خلية العقدة الشبكية (RGC) عرضة للتلف لأنها تخرج من العين من خلال رأس العصب البصري (ONH) لتشكيل العصب ^{البصري3}. يبقى ONH النقطة الأكثر عرضة للمكونات RGC بسبب شبكة ثلاثية الأبعاد من حزم الأنسجة الضامة تسمى cribrosa الصفيحة (LC)⁴. وONH هو الموقع الأولي للإهانة إلى محاور RGC في ^{الزرق5,6,7}, وقد درست التغيرات التعبير الجيني داخل ONH في ارتفاع ضغط الدم العيني والزرق models8,9,10. محاور RGC عرضة في ONH بسبب فروق الضغط بين المقصورة داخل العين، وتسمى الضغط داخل العين (IOP)، وداخل الفضاء الخارجي تحت العنكبوتية المحيطة بالبطانية، ودعا الضغط داخل الجمجمة (ICP)¹¹. تفصل منطقة LC كلا المنطقتين، وتحافظ على فروق الضغط الطبيعية، حيث يتراوح معدل IOP بين 10-21 مم زئبق و ICP من 5 إلى 15 مم ^زئبق12. ويسمى فرق الضغط من خلال الصفيحة بين الغرفتين تدرج الضغط عبرلامينار (TLPG)¹³. عامل الخطر الرئيسي للزرق هو ارتفاع ^IOP14.

زيادة IOP يزيد من سلالة داخل وعبر المنطقة صفح6,15,16. تقدم الملاحظات التجريبية في البشر والنماذج الحيوانية ONH كموقع أولي للتلف ^{المحوري17,18}. النموذج الميكانيكي الحيوي للإجهاد والإجهاد المرتبط ب IOP الذي يسبب تلف الزرق في ONH يؤثر أيضا على الفيزيولوجيا المرضية للجلوكوما19^،20،21. على الرغم من أن التغيرات الناجمة عن الضغط على البشر تلحق ضررا ميكانيكيا بمكونات ^RGC22 ، إلا أن القوارض التي تفتقر إلى الصفائح الكولاجينية داخل الصفيحة يمكن أن تتطور أيضا إلى الزرق ^7،23. بالإضافة إلى ذلك ، لا يزال ارتفاع IOP عامل الخطر الأبرز في مرضى الزرق في الزاوية المفتوحة الأولية ، في حين أن مرضى الجلوكوما التوتر الطبيعي يصابون باعتلال الأعصاب البصرية الزرقاء حتى بدون IOP مرتفعة. وعلاوة على ذلك، هناك أيضا مجموعة فرعية من مرضى ارتفاع ضغط الدم العيني التي تظهر أي تلف الأعصاب البصرية. وقد اقترح أيضا أن ضغط السائل النخاعي (CSFp) قد تلعب دورا في مسببات الأمراض الزرق. وتشير الأدلة إلى أن برنامج المقارنات الدولية يخفض إلى ~5 ملم زئبق في مرضى الزرق مقارنة بالأفراد العاديين، مما يسبب زيادة الضغط عبر اللمينر ويلعب دورا حاسما في ^{المرض24,25}. في السابق ، كان من الواضح في نموذج ال ، أنه من خلال التحكم في تغييرات IOP و CSFp ، يمكن أن يكون هناك إزاحات كبيرة من القرص ^{البصري26}. كما أظهر رفع CSFp في عيون البورسين زيادة السلالة الرئيسية داخل منطقة LC والأنسجة العصبية retrolaminar. وتساهم زيادة الضغط على RGCs ومنطقة LC في انسداد النقل المحوري وفقدان ^RGCs27. وقد ارتبط الانحطاط التدريجي ل RGCs بفقدان الدعم ^{الغذائي28,29}، وتحفيز العمليات الالتهابية/التنظيم ^{المناعي30,31}، والمؤثرات المبرمج29,32,33,34,35. بالإضافة إلى ذلك، تسبب الإصابة المحورية (الشكل 3) آثارا ضارة على RGCs، مما يؤدي إلى فشل تجديدي36,37,38,39. على الرغم من أن آثار IOP قد درست بشكل جيد، وقد أجريت الحد الأدنى من البحوث على تغيرات ضغط عبرlaminar غير طبيعية. تركز معظم علاجات الزرق على تثبيت IOP. ومع ذلك ، على الرغم من أن خفض IOP يبطئ تطور المرض ، فإنه لا يعكس فقدان المجال البصري ويمنع الخسارة الكاملة ل RGCs. سيكون فهم التغيرات العصبية المرتبطة بالضغط في الزرق أمرا حاسما لمنع وفاة RGC.

تشير الأدلة الحالية إلى أن تعديل الضغط عبرلامينار بسبب التغيرات الميكانيكية أو البيولوجية أو الفسيولوجية المختلفة في المرضى الذين يعانون من إعاقات بصرية مؤلمة أو عصبية يمكن أن يسبب فقدانا كبيرا للرؤية. حاليا، لا يوجد نموذج حقيقي الجزء الخلفي البشري قبل السريرية التي يمكن أن تسمح لدراسة الضرر الميكانيكا الحيوية الزرقاء داخل ONH الإنسان السابق فيفو. مراقبة وعلاج الجزء الخلفي من العين هو تحد كبير في طب ^{العيون27}. هناك حواجز جسدية وبيولوجية لاستهداف العين الخلفية، بما في ذلك ارتفاع معدلات الإزالة، حاجز الدم الشبكية، والاستجابات المناعية ^{المحتملة40}. يتم إنجاز معظم اختبارات الفعالية والسلامة لأهداف الأدوية الجديدة باستخدام النماذج الخلوية المختبرية وفي النماذج الحيوانية ^الحية41. تشريح العين معقد، والدراسات المختبرية لا تحاكي بدقة الحواجز التشريحية والفسيولوجية التي تقدمها أنظمة نموذج الأنسجة. على الرغم من أن النماذج الحيوانية هي ضرورة للدراسات الدوائية، قد تختلف فسيولوجيا العين بالعين الخلفية البشرية بين أنواع الحيوانات المختلفة، بما في ذلك التشريح الخلوي للشبكية، الأوعية الدموية، و ^ONH41،42.

يتطلب استخدام الحيوانات الحية لوائح أخلاقية مكثفة ومفصلة ، والتزاما ماليا عاليا ، وقابلية فعالة لإعادة ^{الإنتاج43}. وفي الآونة الأخيرة، تلت ذلك مبادئ توجيهية أخرى متعددة للاستخدام الأخلاقي للحيوانات في البحوث التجريبية44,45,46. البديل لاختبار الحيوانات هو استخدام نماذج العين البشرية في الجسم الحي السابق للتحقيق في مسببات الأمراض والتحليل المحتمل للأدوية لحماية أضرار ONH. الأنسجة البشرية بعد الوفاة هي مورد قيم لدراسة نماذج الأمراض البشرية ، خاصة في حالة الأمراض العصبية البشرية ، لأن تحديد الأدوية المحتملة التي تم تطويرها في النماذج الحيوانية يتطلب الحاجة إلى أن تكون قابلة للترجمة إلى ^humans47. وقد استخدمت الأنسجة المانحة البشرية في الجسم الحي على نطاق واسع لدراسة الاضطرابات البشرية47,48,49، وقد قدمت نظم زراعة الأعضاء الأمامية البشرية نموذج ا فريدا من نوعه لدراسة الفيزيولوجيا المرضية ل ^IOP50,51,52 المرتفعة.

لدراسة الضغط عبرlaminar المتعلقة IOP و ICP في عيون الإنسان، ونحن بنجاح تصميم وتطوير نظام مستقل عبرlaminar غرفتين (TAS) التي يمكن أن تنظم بشكل مستقل IOP و ICP باستخدام شرائح الخلفي من عيون المانحين الإنسان. هذا هو أول نموذج الإنسان في الجسم الحي لدراسة الضغط عبرlaminar واستغلال الآثار الميكانيكية الحيوية من TLPG على ONH.

يمكن استخدام هذا النموذج TAS الإنسان السابق فيفو لاكتشاف وتصنيف التعديلات الخلوية والوظيفية التي تحدث بسبب الارتفاع المزمن لل IOP أو ICP. في هذا التقرير، نقوم بتفصيل بروتوكول تشريح وإعداد ومراقبة نموذج الجزء الخلفي البشري TAS. سيسمح البروتوكول للباحثين الآخرين بإعادة إنتاج نموذج الجزء الخلفي البشري المضغوط الجديد بشكل فعال لدراسة مسببات الأمراض الميكانيكية الحيوية.