Een nieuwe aanpak wordt gepresenteerd voor het opwekken van chronische droge ogen ziekte bij konijnen door chirurgisch verwijderen van alle orbitale traanklieren. Deze methode, die verschilt van de eerder gerapporteerde, produceert een stabiel, reproduceerbaar model van waterige deficiënte droge ogen dat goed geschikt is voor het bestuderen van scheur fysiologie en pathofysiologie en oculaire therapieën.
Droge ogen ziekte (DED) is een complexe ziekte met meerdere etiologieën en variabele symptomen, met een oculaire oppervlakte ontsteking als de belangrijkste pathofysiologisch stap. Ondanks vooruitgang in ons begrip van DED, blijven er aanzienlijke kennislacunes bestaan. Voorschotten zijn deels beperkt vanwege het gebrek aan informatieve diermodellen. De auteurs onlangs gemeld op een methode van DED geïnduceerd door het injecteren van alle orbitale traanklier (LG) weefsels met de lectine concanavalin A. Hier rapporteren we een nieuw model van waterige-deficiënte DED op basis van de chirurgische resectie van alle orbitale LG (dacryoadenectomie) weefsels. Beide methoden gebruiken konijnen vanwege hun gelijkenis met menselijke ogen in termen van de grootte en structuur van het oogoppervlak. Een week na verwijdering van de nictitating membraan, de orbitale superieure LG werd chirurgisch verwijderd onder anesthesie, gevolgd door verwijdering van de ooglid superieure LG, en ten slotte verwijdering van de inferieure LG. dacryoadenectomie geïnduceerde ernstige, bewezen door een duidelijke reductie van de scheur tijd test en de scheur test van Schirmer, en significant toegenomen scheur osmolariteit en Rose Bengal kleuring. Dacryoadenectomie-geïnduceerde DED duurde ten minste acht weken. Er waren geen complicaties en dieren getolereerd de procedure goed. De techniek kan relatief gemakkelijk worden beheerst door mensen met adequate chirurgische ervaring en waardering van de relevante konijnen anatomie. Aangezien dit model de kenmerken van de menselijke waterige deficiënt samenvult, is het geschikt voor studies van oculaire oppervlakte homeostase, DED, en kandidaat-Therapeutics.
Tranen zijn nodig voor de bescherming van het oogoppervlak en voor het onderhoud van de optische eigenschappen van het hoornvlies. Ze bestaan uit drie lagen: een binnenste mucine-coating, een middelste waterige component en een lipide-overlay1. De mucine-laag wordt voornamelijk geproduceerd in beker cellen van het bindvlies, de waterige component voornamelijk in de traanklieren (lgs), en de lipidenlaag voornamelijk in de meibomische klieren1,2. De orbitale LGs zijn de belangrijkste bron voor de waterige component van tranen en voor veel van de eiwitten die het oppervlak beschermen tegen bacteriële aanval3. Oculaire oppervlakte ziekten ontstaan wanneer de waterige traanproductie lager is dan een kritisch niveau, waardoor de epitheliale oppervlakken van het oog van de waterige component en cruciale scheur bestanddelen, waaronder groeifactoren, lysozym en lactoferrin, worden ontnomen. In gevallen van verminderde traanproductie door de LGs ondergaan de conjunctivale en cornea weefsels aanpassingen om de veranderde omgeving te compenseren.
Het begrijpen van de bijdrage van de scheur component afgeleid van de orbitale LGs en de compenserende mechanismen van het oogoppervlak wanneer dit ontbreekt, beïnvloedt onze waardering van de Fysiologie en pathofysiologie van het voorste segment van het oog en, meer in het algemeen, van gezondheid en ziekte in de hele wereld. De experimentele aanpak van deze kwesties vereist een informatief diermodel. Daarom hebben verschillende groepen geprobeerd om diermodellen te ontwikkelen waarin de orbitale LGs worden verwijderd, waardoor de beoordeling van de rol van tranen in de ooggezondheid wordt vergemakkelijkt. Een dergelijk model werd onlangs gerapporteerd voor de muis4. Het konijn biedt echter veel duidelijke voordelen ten opzichte van knaagdieren modellen, met inbegrip van soortgelijke anatomische en histologische structuren van de LG, en misschien nog belangrijker, vergelijkbare grootte en oppervlakte van het hoornvlies en conjunctivale weefsels in vergelijking met hun menselijke tegenhangers3.
Creatie van waterige deficiënte droge ogen ziekte (DED) door chirurgische resectie van LG weefsel bij konijnen is niet nieuw. Talrijke rapporten beschrijven resectie van LG weefsels met wisselend succes weerspiegeld in variabele veranderingen in de scheur productie gemeten door de schirmer’s Tear test5,6,7,8. Een grondig begrip van de relevante anatomie van het konijn en duidelijkheid over de anatomische terminologie zijn zeer nuttig bij het reproduceren van deze methode. Hieronder vindt u een grondig overzicht van beide.
Anatomie van de traanklieren
Het konijn heeft twee orbitale LGs: de grotere inferieure LG (ILG) en de kleinere superieure LG (SLG; Figuur 1). De ILG strekt zich uit langs het minderwaardige en posterieure aspect van de orbitale rand. Met uitzondering van de variabele grootte, heeft het voorste deel van de ILG een vrij uniforme bolvormige verschijning die kan worden gezien als een knobbel in de huid onder de aardbol (Figuur 2). Vanwege zijn karakteristieke verschijning ten opzichte van de rest van de klier, wordt het aangeduid als het “hoofd” van de ILG. Een deel van het hoofd wikkelt rond en ligt op het buitenoppervlak van het zygomatische bot. Dit dient als een nuttige oriëntatiepunt op ultrasone biomicroscopie om injecties in de ILG te begeleiden. De rest van het hoofd bevindt zich meer mediaal9 in de baan.
Vanwege het karakteristieke uiterlijk van het overgebleven deel van de ILG, dat lang en dun is, wordt dit segment de “staart” genoemd. De staart loopt langs de onderste rand van de orbitale, van het hoofd van de ILG naar de orbitale rand waar het eindigt met variabele anatomie aan de inferieure en achterste orbitale rand (Figuur 3A). De staart ligt diep (mediaal) aan het zygomatisch bot, gescheiden van de orbitale inhoud door een fasciale band voor het grootste deel van zijn loop, totdat het de achterste rand van de baan bereikt, waar het zich opnieuw uitstrekt over het buitenoppervlak van het zygomatische bot. De ILG ontvangt zijn bloedtoevoer uit takken van de halsslagader.
De SLG heeft twee componenten analoog aan de mens. Een daarvan is de palpebrale superieure LG (PSLG), die zich in het bovenste posterieure ooglid mediale aan de tarsale plaat bevindt. Het lijkt bolbaar van aard en heeft talrijke punctata openingen die waterige scheur vloeistof afvoeren die gemakkelijker te zien is wanneer bedekt met 2% fluoresceïne (Figuur 3B).
De tweede is de orbitale superieure LG (OSLG), woonachtig in een mediale positie in de superieure baan (Figuur 3C). Vanwege zijn positie in de buurt van de middellijn van de schedel, is het onmogelijk geweest om het met succes te identificeren met behulp van externe chirurgische benaderingen van de temporale of inferieure baan. In verse obductie monsters of chirurgische gevallen kan deze klier worden doorgeproteseerd door de posterieure incisure gelegen in het rugoppervlak van de schedel wanneer zachte mediale druk wordt uitgeoefend op de aardbol. Verzakking van dit klierweefsel kan worden gedocumenteerd met ultrasone biomicroscopie.
De PSLG en OSLG zijn aaneengesloten structuren. De oslg is een tubuloalveolaire structuur waarvan de ductale architectuur stoffelijke in de belangrijkste excretie kanaal. Dit kanaal passeert onder de supra-orbitale Ridge en loopt in de bovenste deksel weefsels eindigend in de PSLG. Langs het uitscheidingskanaal is het klierweefsel in overeenstemming met de oorspronkelijke beschrijvingen van Davis geïdentificeerd10 (Figuur 3D).
Een opmerking over terminologie
Uitstekende en uitgebreide anatomische beschrijvingen gebruiken ook verschillende terminologie. De klassieke orbitale anatomie van Davis definieert alleen een bovenste en onderste LG10. Echter, zijn beschrijving van de bovenste LG duidelijk details van de porties meer specifiek gedefinieerd hier als de PSLG en OSLG, terwijl zijn beschrijving van de lagere LG Details van de porties gedefinieerd hier als het hoofd en de staart van de ILG. Een recentere en grondige anatomische Atlas11 definieert deze weefsels als de zygomatische klier en het accessoire LG. De term “traanklier” wordt hier gebruikt om de bovengenoemde PSLG en OSLG te omvatten. Deze terminologie is beter geschikt voor het reproduceren van deze methode zonder onnodige verwarring.
DED is ingedeeld in twee belangrijke groepen op basis van het effect op de stabiliteit van de scheur film: waterige deficiënte (verminderde productie van de waterige component van de traanfilm; ~ 20% van de DED) en verdampings (verhoogde verdamping van de traanfilm; ~ 50% van DED). Ongeveer 30% van de patiënten vertonen een bewijs van beide (gemengd). Ontsteking is het kern mechanisme van DED waaraan de diverse etiologieën13,14convergeren. Onze methode modellen waterige-deficiënte.
Zoals eerder vermeld, zijn belangrijke eerste stappen bij het reproduceren van onze methode een waardering van de fijne punten van de anatomie van de orbitale traanklieren (LGs) van het konijn en het vermijden van verwarring door gevarieerde en soms conflicterende anatomische terminologie. De anatomische Atlas van Popesko et al.11 is zeer grondig. Voor degenen die minder comfortabel zijn met de anatomie van het konijn, biedt een dissectie van de obductie monsters een gemakkelijke vertrouwdheid met deze structuren en helpt ze hun chirurgische verwijdering in levende specimens.
Een kritisch advies over huisvesting en acclimatiëring is gegeven in onze begeleidende publicatie12. Hetzelfde artikel presenteert ook nuttige opmerkingen voor het aszeggen van de parameters van DED gebruikt in beide methoden.
In tegenstelling tot de vorige methode12, vereist deze een hoger niveau van chirurgische vaardigheid vanwege de mate en meer invasieve aard van de technieken die nodig zijn om de lgs te verwijderen. Het grootste risico tijdens deze resecties is een catastrofale bloeding veroorzaakt door het inwonden van grote bloedvaten die zich in de nabijheid van de LGs bevinden, zoals takken van de halsslagader. Dit wordt vermeden door elke LG en zijn marges binnen het chirurgische veld adequaat te visualiseren. Tot slot, overijverige verwijdering van het nictitating membraan kan leiden tot de verzakking van de Harderian klier, die scheuren film beoordeling kan verstoren.
Zorg moet worden genomen om de hoeveelheid conjunctivale verstoring te minimaliseren met de verwijdering van de PSLG, een nieuw aspect van onze methode dat de reproduceerbaarheid verbetert en de ernst van de DED verbetert. Het is verrassend eenvoudig om het dissectie vlak te vestigen en het terug te voeren naar de superieure orbitale richel, zolang de tractie op de weefsels wordt uitgeoefend. Het is geruststellend om de oormerken van de afkapping van de OSLG te kunnen zien; ze bevestigen de volledige verwijdering van de belangrijkste excretie kanaal van de klier.
Het verwijderen van de ILG in zijn geheel presenteert ook uitdagingen. Isoleer eerst het hoofd van de klier, want dit is het eenvoudigste deel om te visualiseren. Het hele hoofd van het klierweefsel scheidt gemakkelijk van de omringende weefsels; echter, enige zorg moet worden gebruikt om schade aan de grote veneuze sinus, die mediaal aan het hoofd van de ILG ligt te voorkomen. De staart van de ILG kan vervolgens worden opgevolgd als het onder het zygomatische bot passeert. De meerderheid van de staart is gemakkelijk te isoleren. Het meest posterieure aspect van de staart kan echter een grotere uitdaging blijken te zijn vanwege de variabele anatomie en de nabijheid van een middelgrote tak van de carotis. Zorgvuldige dissectie moet toelaten dat alle marges van de ILG duidelijk worden gezien, waardoor de volledige verwijdering ervan wordt vergemakkelijkt. De onderzoeker moet bereid zijn om de dissectie meer superieur te dragen in gevallen waar de staart van de klier eindigt onder de laterale Canthus, zoals uitgelegd in de eerdere bespreking van de anatomie van de traanklieren. Van de nota, de auteurs hebben nooit in staat geweest om een deel van de OSLG te identificeren bij het ontleden van de ILG door een kromlijnige incisie langs de stoffelijke en inferieure wereldbol. Hoewel dit technisch mogelijk kan zijn, draagt die chirurgische aanpak een te hoog risico voor ernstige bloedingen. Het naderen van de OSLG door de posterieure incisure blijkt veel veiliger.
Het uitscheidingskanaal van de ILG kan door middel van het inferieure fasciale vlak worden gezien als het in de onderste conjunctivale fornix overgaat. Af en toe worden hier ook kleine door van klierweefsel gezien en kunnen ze zorgvuldig worden verwijderd.
Het is zeer nuttig om de volgorde van LG resectie zoals hier gepresenteerd. Als de ILG eerst wordt verwijderd, wordt de isolatie van de OSLG technisch veel moeilijker. De belangrijkste reden is dat, na verwijdering van de ILG, de OSLG niet gemakkelijk kan worden verzakte en daardoor geïdentificeerd.
Een belangrijk voordeel van ons model is dat het “modulair” kan zijn. Met andere woorden, de mate van DED geïnduceerd door dacryoadenectomie kan worden gekalibreerd om experimentele behoeften te serveren. Bijvoorbeeld, resectie van alle LGs zou leiden tot maximale DED, maar resectie van alleen de SLG zou veroorzaken de mildste vorm van DED en resectie van alleen de ILG zou genereren ziekte van intermediaire ernst.
Onze aanpak, die het verschillende pathofysiologisch voorval van verminderde scheur productie samengeeft, biedt extra voordelen ten opzichte van reeds gerapporteerde methoden. Kort, geen andere chirurgische model geëlimineerd scheur productie door alle orbitale lgs5,6,7,15,16; waaronder parasympathische denervatie van de lgs17, en farmacologische onderdrukking van scheur productie18,19, met de laatste twee hebben hun afwijkend effecten als belangrijke medeoprichters. Ten slotte minimaliseert dit model de belangrijkste onderzoeker afhankelijke bias, namelijk de onvolledige resectie van de LGs, omdat de chirurgische techniek hun volledige visualisatie biedt; Dit wordt geholpen door het feit dat er geen hemostase, anders dan cauterie, vereist is.
De onderzoeker moet Cognizant zijn dat volledige resectie van alle orbitale LGs geen volledige afwezigheid van tranen genereert en, bijvoorbeeld, de Tear testwaarden van Schirmer die bij nul naderen, mogen niet worden verwacht. Dit is te wijten aan het feit dat er altijd andere bronnen van scheur vloeistof zoals de accessoirelgs van wolfring en Krause en plasma lekkage van conjunctivale vaten20,21,22. Vanuit een experimenteel oogpunt moet dit gezien worden als een positief aspect van de methode omdat het het oogoppervlak handhaaft; complete xeroftalmie zou volledig vernietigen het hoornvlies ontkende het nut van het model. Daarnaast biedt dit model in zijn huidige uitvoeringsvorm een uitstekende gelegenheid om dergelijke compenserende mechanismen en vloeistoftransport over deze kleinere compartimenten te bestuderen.
Tot slot, hier gepresenteerd zijn de bijzonderheden van een roman en veelzijdige methode van het induceren van waterige-deficiënte die zich leent voor de studie van scheur fysiologie, de pathogenese van DED en de studie van therapeutische middelen wordt ontwikkeld voor deze indicatie.
The authors have nothing to disclose.
We erkennen de financiële steun van een gerichte onderzoeksmogelijkheden verlening van de Stony Brook University School of Medicine en een onderzoeksbeurs van Medicon Pharmaceuticals, Inc., Setauket, NY. We danken Michele McTernan voor redactionele ondersteuning.
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 |