Une nouvelle approche est présentée pour induire la maladie chronique sèche d’oeil dans des lapins en enlevant chirurgicalement toutes les glandes lacrimal orbitales. Cette méthode, distincte de ceux précédemment rapportés, produit un modèle stable et reproductible de l’oeil sec déficient aqueous bien adapté pour étudier la physiologie et la pathophysiologie de lare et les thérapeutiques oculaires.
La maladie oculaire sèche (DED) est une maladie complexe avec des étiologies multiples et des symptômes variables, ayant l’inflammation oculaire de surface comme étape pathophysiologique principale. Malgré les progrès réalisés dans notre compréhension de la DED, d’importantes lacunes subsistent en matière de connaissances. Les progrès sont limités en partie en raison de l’absence de modèles animaux informatifs. Les auteurs ont récemment rapporté sur une méthode de DED induite en injectant tous les tissus orbitaux de glande lacrimale (LG) avec la concanavaline de lectine A. Ici, nous rapportons un modèle nouveau de DED aqueous-déficient basé sur la résection chirurgicale de tous les tissus orbitaux de LG (dacryoadenectomy). Les deux méthodes utilisent les lapins en raison de leur similitude avec les yeux humains en termes de taille et de structure de la surface oculaire. Une semaine après le déplacement de la membrane nictiatating, le LG supérieur orbital a été chirurgicalement enlevé sous l’anesthésie, suivi par le déplacement du LG supérieur palpebral, et finalement le déplacement du LG inférieur. Dacryoadenectomy induit DED grave, démontré par un réduction marquée de l’essai de temps de rupture de déchirure et du test de déchirure du Schirmer, et a augmenté de manière significative l’osmolarité de déchirure et la coloration de bengal de rose. Dacryoadenectomy-induit DED a duré au moins huit semaines. Il n’y avait aucune complication et les animaux ont bien toléré la procédure. La technique peut être maîtrisée relativement facilement par ceux qui ont une expérience chirurgicale adéquate et l’appréciation de l’anatomie de lapin pertinente. Puisque ce modèle récapitule les dispositifs de DED aquous-déficient humain, il convient aux études de l’homéostasie de surface oculaire, deDe, et des thérapies de candidat.
Des déchirures sont nécessaires pour la protection de la surface oculaire et pour le maintien des propriétés optiques de la cornée. Ils se composent de trois couches: un revêtement de mucine interne, un composant aqueux moyen, et une superpose de lipides1. La couche de mucine est produite principalement dans les cellules de gobelet de la conjonctive, le composant aqueux principalement dans les glandes lacrimales (LG), et la couche lipidique principalement dans les glandes meibomian1,2. Les LG orbitaux sont la principale source pour la composante aqueuse des larmes et pour beaucoup de protéines qui protègent la surface contre l’attaque bactérienne3. Les maladies oculaires de surface s’ensuivent lorsque la production de déchirure séquenaise est diminuée en dessous d’un niveau critique, privant les surfaces épithéliales de l’œil de la composante aqueuse et des constituants cruciaux de déchirure comprenant des facteurs de croissance, le lysozyme, et la lactoferrine. Dans les cas de diminution de la production de déchirurepare par les LG, les tissus conjonctifs et cornéens subissent des adaptations pour compenser l’altération de l’environnement.
Comprendre la contribution de la composante lacrymale dérivée des LG orbitales et des mécanismes compensatoires de la surface oculaire lorsque cela fait défaut a des répercussions sur notre appréciation de la physiologie et de la pathophysiologie du segment antérieur de l’œil et, plus largement, de la santé et de la maladie dans le monde entier. L’approche expérimentale de ces questions exige un modèle animal informatif. Par conséquent, plusieurs groupes ont tenté de développer des modèles animaux dans lesquels les LG orbitaux sont enlevés, facilitant ainsi l’évaluation du rôle des larmes dans la santé oculaire. Un tel modèle a été récemment rapporté pour la souris4. Le lapin offre, cependant, de nombreux avantages distincts sur les modèles de rongeurs, y compris les structures anatomiques et histologiques similaires de la LG, et peut-être plus important encore, la taille similaire et la surface des tissus cornés et conjonctivals par rapport à leurs homologues humains3.
La création de la maladie aqueuse déficiente d’oeil sec (DED) par la résection chirurgicale du tissu de LG dans des lapins n’est pas nouvelle. De nombreux rapports décrivent la résection des tissus LG avec un succès variable reflété dans les changements variables dans la production de déchirure mesurées par le test de déchirure de Schirmer5,6,7,8. Une compréhension approfondie de l’anatomie pertinente du lapin et la clarté sur la terminologie anatomique sont très utiles dans la reproduction de cette méthode. Un aperçu complet des deux est fourni ci-dessous.
Anatomie des glandes lacrymales
Le lapin a deux LG orbitaux : le Plus grand LG inférieur (ILG) et le Plus petit LG supérieur (SLG ; Figure 1). L’ILG s’étend le long de l’aspect inférieur et postérieur de la jante orbitale. À l’exception de la taille variable, la partie antérieure de l’ILG a un aspect bulbeux assez uniforme qui peut être considéré comme une protubérance dans la peau sous le globe (Figure 2). En raison de son aspect caractéristique par rapport au reste de la glande, il est appelé la «tête» de l’ILG. Une partie de la tête s’enroule autour et se trouve sur la surface externe de l’os zygomatique. Ceci sert de point de repère utile sur la biomicroscopie d’ultrason pour guider des injections dans l’ILG. Le reste de la tête réside plus médially9 dans l’orbite.
En raison de l’aspect caractéristique de la partie restante de l’ILG, qui est longue et mince, ce segment est appelé la «queue». La queue longe la jante orbitale inférieure, de la tête de l’ILG à la jante orbitale où elle se termine par une anatomie variable à la jante orbitale inférieure et postérieure (Figure 3A). La queue se trouve profonde (médiane) à l’os zygomatique séparé du contenu orbital par une bande fasciale pour la plupart de son cours jusqu’à ce qu’il atteigne le bord postérieur de l’orbite où il s’étend une fois de plus sur la surface externe de l’os zygomatique. L’ILG reçoit son approvisionnement en sang des branches de l’artère carotide.
Le SLG a deux composants analogues à l’humain. L’un est le lG supérieur palpébral (PSLG), qui réside dans la paupière postérieure supérieure médiale à la plaque tarse. Il semble bulbel dans la nature et a de nombreuses ouvertures de ponctate qui drainent le liquide lacrymal aqueux qui est plus facilement vu lorsqu’il est couvert de fluorescéine 2% (Figure 3B).
Le second est le LG supérieur orbital (OSLG), résidant en position médiale dans l’orbite supérieure (Figure 3C). En raison de sa position près de la ligne médiane du crâne, il a été impossible de l’identifier avec succès en utilisant des approches chirurgicales externes de l’orbite temporelle ou inférieure. Dans les échantillons d’autopsie fraîches ou les cas chirurgicaux, cette glande peut être prolapsus par l’incisure postérieure située dans la surface dorsal du crâne quand la pression médiale douce est appliquée au globe. Le prolapsus de ce tissu glandulaire peut être documenté avec la biomicroscopie d’ultrason.
Le PSLG et l’OSLG sont des structures contigus. L’OSLG est une structure tubuloalveolaire dont l’architecture ductale se rescouse dans le canal excréteur principal. Ce conduit passe sous la crête supra-orbitale et s’exécute dans les tissus du couvercle supérieur se terminant dans le PSLG. Le long du conduit excréteur, le tissu glandulaire compatible avec les descriptions originales de Davis a été identifié10 (figure 3D).
Une note sur la terminologie
D’excellentes et complètes descriptions anatomiques utilisent une terminologie variable ainsi. L’anatomie orbitale classique de Davis ne définit qu’un LG10supérieur et inférieur. Cependant, sa description du LG supérieur détaille clairement les parties plus spécifiquement définies ici comme le PSLG et l’OSLG, tandis que sa description du LG inférieur détaille les parties définies ici comme la tête et la queue de l’ILG. Un atlas anatomique plus récent et plus complet11 définit ces tissus comme la glande zygomatique et l’accessoire LG. Le terme « glande lacrimale » est utilisé ici pour comprendre le PSLG et l’OSLG susmentionnés. Cette terminologie est mieux adaptée pour reproduire cette méthode sans confusion indue.
DED est classé en deux grands groupes en fonction de l’effet sur la stabilité du film lacrymal : le déficient aqueux (diminution de la production de la composante aqueuse du film lacrymal; 20% de DED) et l’évaporation (évaporation accrue du film lacrymal; 50% de DED). Environ 30% des patients de DED montrent l’évidence des deux (DED mélangé). L’inflammation est le mécanisme central de DED à laquelle ses diverses étiologies convergent13,14. Notre méthode modélise un DED aqueous-déficient.
Comme mentionné précédemment, les premières étapes importantes dans la reproduction de notre méthode sont une appréciation des points fins de l’anatomie des glandes lacrimal orbitales (LG) du lapin et d’éviter la confusion par la terminologie anatomique variée et parfois contradictoire. L’atlas anatomique de Popesko et coll.11 est extrêmement complet. Pour ceux qui sont moins à l’aise avec l’anatomie du lapin, la dissection des spécimens d’autopsie fournit une familiarité facile avec ces structures et facilite leur déplacement chirurgical dans les spécimens vivants.
Des conseils critiques sur le logement et l’acclimatation des animaux ont été donnés dans notre publicationcomplémentaire 12. Le même article présente également des commentaires utiles pour l’analyse des paramètres de DED utilisés dans les deux méthodes.
Contrairement à la méthode précédente12, celle-ci nécessite un niveau plus élevé de compétences chirurgicales en raison de l’étendue et la nature plus invasive des techniques nécessaires pour enlever les LG. Le plus grand risque au cours de ces résections est un saignement catastrophique causé par des blessures de grands vaisseaux qui sont à proximité des LG tels que les branches de l’artère carotide. Ceci est évité en visualisant adéquatement chaque LG et ses marges dans le domaine chirurgical. Enfin, l’ablation trop zélée de la membrane nictitating pourrait mener au prolapsus de la glande harderienne, qui peut perturber l’évaluation de film de déchirure.
Il faut prendre soin de minimiser la quantité de perturbation conjonctive avec l’élimination de la PSLG, un aspect nouveau de notre méthode qui améliore la reproductibilité et améliore la sévérité de DED. Il est étonnamment facile d’établir le plan de dissection et de le ramener à la crête orbitale supérieure tant que la traction est appliquée sur les tissus. Il est rassurant de pouvoir voir les marques de cautérisation de la troncation de l’OSLG; ils confirment l’ablation complète du conduit excréteur principal de la glande.
La suppression de l’ILG dans son intégralité présente également des défis. Isoler la tête de la glande d’abord, car c’est la partie la plus facile à visualiser. La tête entière du tissu de glande se sépare facilement des tissus environnants ; cependant, certains soins doivent être utilisés pour prévenir les dommages au grand sinus veineux, qui se trouve médial à la tête de l’ILG. La queue de l’ILG peut alors être suivie en arrière comme il passe sous l’os zygomatique. La majorité de la queue est facile à isoler. Cependant, l’aspect le plus postérieur de la queue peut s’avérer plus difficile en raison de l’anatomie variable et de sa proximité avec une branche de taille moyenne de la carotide. Une dissection soigneuse devrait permettre de voir clairement toutes les marges de l’ILG, ce qui faciliterait son élimination complète. L’investigateur devrait être disposé à porter la dissection plus supérieure dans les cas où la queue de la glande se termine sous le canthus latéral, comme expliqué dans la discussion plus tôt de l’anatomie des glandes lacrimal. Il convient de noter que les auteurs n’ont jamais été en mesure d’identifier une partie de l’OSLG lors de la dissection de l’ILG par une incision curviligne le long du globe temporel et inférieur. Bien que cela puisse être techniquement possible, cette approche chirurgicale comporte un risque trop élevé de saignements graves. L’approche de l’OSLG par l’incisure postérieure s’avère beaucoup plus sûre.
Le conduit excréteur de l’ILG peut être vu pénétrant à travers le plan fascial inférieur comme il passe dans le fornix conjonctif inférieur. De temps en temps, de petits lobules de tissu glandulaire-apparaissant sont vus ici aussi bien et peuvent être soigneusement enlevés.
Il est très utile de maintenir l’ordre de résection LG tel que présenté ici. Si l’ILG est supprimé en premier, l’isolement de l’OSLG devient techniquement beaucoup plus difficile. La raison principale est que, après le retrait de l’ILG, l’OSLG ne peut pas être facilement prolapsus et ainsi identifié.
Un avantage important de notre modèle est qu’il peut être «modulaire». En d’autres termes, le degré de DED induit par la dacryoadenectomy peut être calibré pour servir des besoins expérimentaux. Par exemple, la résection de tous les LG causerait le DED maximal, mais la résection de seulement le SLG causerait la forme la plus douce de DED et la résection de seulement l’ILG produirait la maladie de la sévérité intermédiaire.
Notre approche, qui récapitule l’événement pathophysiologique distinct de la production réduite de larmes offre des avantages supplémentaires par rapport aux méthodes déjà rapportées. En bref, aucun autre modèle chirurgical n’a éliminé la production de déchirures par tous les LG orbitaux5,6,7,15,16; y compris la dénervation parasympathique des LGs17, et la suppression pharmacologique de la production dedéchirures 18,19, les deux derniers ayant leurs effets hors cible en tant que facteurs de confusion significatifs. Enfin, ce modèle minimise le principal biais dépendant de l’investigateur, à savoir la résection incomplète des LG, puisque la technique chirurgicale permet leur visualisation complète; ceci est facilité par le fait qu’aucune hemostasis, autre que la cautérisation, n’est exigée.
L’investigateur doit être conscient que la résection complète de tous les LG orbitaux ne génère pas l’absence complète de larmes, et, par exemple, les valeurs de test de déchirure de Schirmer approchant zéro ne devraient pas être prévues. Cela est dû au fait qu’il existe toujours d’autres sources de liquide lacrymal comme les LG accessoires de Wolfring et Krause et les fuites de plasma des vaisseaux conjonctifs20,21,22. D’un point de vue expérimental, cela devrait être considéré comme un aspect positif de la méthode car elle maintient la surface oculaire; xerophthalmia complète détruirait totalement la cornée niant l’utilité du modèle. En outre, dans son incarnation actuelle, ce modèle offre une excellente occasion d’étudier ces mécanismes compensatoires et le transport des fluides à travers ces compartiments plus petits.
En conclusion, présentés ici sont les spécificités d’une méthode nouvelle et polyvalente d’induire deLaD aqueuse-déficiente qui se prête à l’étude de la physiologie de déchirure, à la pathogénie de DED et à l’étude des agents thérapeutiques développés pour cette indication.
The authors have nothing to disclose.
Nous reconnaissons le soutien financier d’une subvention d’opportunités de recherche ciblée de la Stony Brook University School of Medicine et d’une subvention de recherche de Medicon Pharmaceuticals, Inc., Setauket, NY. Nous remercions Michele McTernan pour son soutien éditorial.
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 |