すべての眼窩涙腺を外科的に除去することによってウサギの慢性ドライアイ病を誘発する新しいアプローチが提示される。この方法は、以前に報告されたものとは異なり、涙液生理学および病態生理学および眼科治療の研究に適した水性欠乏ドライアイの安定した、再現可能なモデルを生成する。
ドライアイ病(DED)は、複数の病因と可変症状を有する複雑な疾患であり、その主要な病態生理学的ステップとして眼表面炎症を有する。DED に対する理解の進歩にもかかわらず、重要な知識ギャップは残っています。進歩は、有益な動物モデルの欠如のために部分的に制限されています。著者らは最近、レクチンコンカナサリンAにすべての眼窩涙腺(LG)組織を注入することによって誘導されるDEDの方法について報告した。ここでは、すべての眼窩LG(ダクリオアデネクトーミー)組織の外科的切除に基づく水性欠乏DEDの新規モデルを報告する。どちらの方法も、眼表面の大きさや構造の点で人間の目に類似しているため、ウサギを使用します。ニチッティング膜を除去した1週間後、眼窩上優性LGは麻酔下で外科的に除去され、次いでパルペブラル優れたLGを除去し、最終的に下のLG.ダクリオアデネクトーマイムを除去した重度のDEDを誘発し、によって示される涙分裂時間試験とシルマーの涙試験の減少を顕著に示し、涙液の浸透性と上昇ベンガル染色を有意に増加させた。ダクリオアデネクトーミー誘発DEDは少なくとも8週間続いた。合併症はなく、動物は手順を十分に許容しました。この技術は、適切な外科的経験と関連するウサギの解剖学の感謝を持つものによって比較的容易に習得することができる。このモデルはヒト水性欠乏DEDの特徴を再現するので、眼表面恒常性、DED、および候補治療薬の研究に適している。
涙は、眼表面の保護と角膜の光学特性の維持のために必要とされます。それらは3つの層からなる:内側のムチンコーティング、中央水性成分および脂質オーバーレイ1。ムチン層は、主に結膜のゴブレット細胞において産生され、主に涙腺(LG)における水性成分、及びマイボミアン腺1、2において主に脂質層である。軌道LGは、涙の水性成分と細菌発作から表面を保護するタンパク質の多くのための主な供給源である3.水性涙液産生が臨界レベル以下に減少すると眼表面疾患が生じ、成長因子、リソザイム、ラクトフェリンを含む水成分および重要な涙成分の眼の上皮表面を奪う。LGによる涙液産生の減少の場合、結膜組織および角膜組織は、変化した環境を補償するために適応を受ける。
軌道LCに由来する涙成分の寄与と眼表面の補償機構を理解することは、眼の前部セグメントの生理学的および病態生理学、そしてより広く、地球全体の健康と疾患に対する我々の理解に影響を与える。これらの問題に対する実験的アプローチには、有益な動物モデルが必要です。その結果、いくつかのグループは、軌道LGを除去する動物モデルの開発を試み、それによって眼の健康における涙の役割の評価を促進する。そのようなモデルの1つは、マウス4について最近報告されました。しかし、ウサギは、LGの類似した解剖学的および組織学的構造を含むげっ歯類モデルに対する多くの明確な利点を提供し、そしておそらくより重要なのは、彼らのヒトの対応する3と比較した場合、角膜および結膜組織の同様の大きさおよび表面積である。
ウサギにおけるLG組織の外科的切除による水性欠乏性ドライアイ病(DED)の作成は新しいものではない。多くの報告は、シルマーの涙試験5、6、7、8によって測定される涙産生の可変変化に反映される様々な成功を有するLG組織の切除を記述する。ウサギの関連する解剖学の完全な理解と解剖学的用語についての明確さは、この方法を再現するのに非常に役立ちます。両方の詳細な概要を以下に示します。
涙腺の解剖学
ウサギは2つの軌道LGを持っています:より大きな劣ったLG(ILG)と小さい優れたLG(SLG;図 1)。ILGは、軌道リムの下側および後部の側面に沿って延びる。可変サイズを除き、ILGの前部は、地球の下の皮膚の突起として見ることができるかなり均一な球状の外観を有する(図2)。腺の残りの部分に関連してその特徴的な外観のために、それはILGの「頭」と呼ばれています。頭部の一部は周りを包み、頬骨の外面に横たわっている。これは、ILGに注射を導くために超音波バイオ顕微鏡の有用なランドマークとして機能します。頭部の残りの部分は軌道のより多くの中間の9を存在する。
ILGの残りの部分の特徴的な外観は、長くて薄いため、このセグメントは「尾」と呼ばれます。尾部は、ILGの頭部から軌道リムまで、下側および後眼窩リムで可変解剖学で終点する下軌道リムに沿って走る(図3A)。尾部は、軌道上の後部リムに到達するまで、そのコースの大部分の筋バンドによって軌道の内容から分離された頬骨の深部(中間)に位置し、再び頬骨の外面上に伸びる。ILGは頸動脈の枝から血液供給を受ける。
SLGは人間に類似した2つの成分を有する。1つは、上部後眼瞼内側に座るパルペブラル優れたLG(PSLG)で、歯座板の内側に存在します。それは自然界で球状に見え、2%フルオレセインで覆われたときにより容易に見られる水性涙液を排出する多数の穿刺口を有する(図3B)。
2つ目は軌道上優れたLG(OSLG)で、上軌道上の内側の位置に位置しています(図3C)。頭蓋骨の中間線付近の位置のために、側軌道または下軌道からの外部外科的アプローチを使用して正常にそれを識別することは不可能であった。新鮮な壊死サンプルまたは外科的症例では、この腺は、穏やかな内側圧が地球に加えられたときに、頭蓋骨の後面に位置する後部の腸管を通って脱出することができる。この腺組織の脱出は、超音波バイオ顕微鏡で文書化することができる。
PSLG と OSLG は連続した構造です。OSLGは管状の建築が主要な排泄管に合体する管状の花取り構造である。このダクトは、上軌道尾根の下を通過し、PSLGで終わる上部蓋組織で実行されます。排泄管に沿って、デイビスの元の説明と一致する腺組織が10を同定した(図3D)。
用語に関する注意事項
優れた包括的な解剖学的記述は、さまざまな用語も使用します。デイビスによる古典的な軌道解剖学は、上下のLG10のみを定義します。しかし、上のLGの彼の記述は、PSLGとOSLGとしてここでより具体的に定義された部分を明確に詳細に説明し、下のLGの彼の記述は、ILGの頭と尾としてここで定義された部分を詳細に説明します。より最近かつ徹底的な解剖学的アトラス11は、これらの組織を頬骨腺および付属LGとして定義する。用語「涙腺」は、前述のPSLGおよびOSLGを含むためにここで使用される。この用語は、過度の混乱なしにこの方法を再現する場合に適しています。
DEDは、涙液膜安定性への影響に基づいて2つの主要なグループに分類される:水性欠損(涙液膜の水性成分の産生減少;DEDの〜20%)および蒸発(涙液膜の蒸発増加;DEDの〜50%)。DED患者の約30%が両方の証拠を示す(混合DED)。炎症は、その多様な病因が13、14に収束するDEDの中核的なメカニズムである。私たちのメソッドは、水性欠乏DEDをモデル化します。
前述したように、我々の方法を再現する上で重要な最初のステップは、ウサギの軌道涙腺(LG)の解剖学的点の微妙な点を理解し、様々で時には矛盾する解剖学的用語による混乱を避けることである。ポペスコら11による解剖学的地図帳は非常に徹底的である。ウサギの解剖にあまり快適でない人のために、壊死標本の解剖はこれらの構造に容易な親しみを提供し、生きている標本の彼らの外科的除去を助ける。
動物の住宅と順応に関する批判的なアドバイスは、私たちのコンパニオン出版物12で与えられています。同じ記事はまた、両方の方法で使用されるDEDのパラメータを言うための有用なコメントを提示します。
前の方法12とは対照的に、これは、LGを除去するために必要な技術の程度およびより侵襲的な性質のために、より高いレベルの外科的スキルを必要とする。これらの切片の間の最大のリスクは、頸動脈の枝のようなLGに近接している主要な血管を傷つけることによって引き起こされる致命的な出血である。これは外科分野の各LGおよびマージンを十分に視覚化することによって避ける。最後に、ニチッとする膜の過度の除去は、涙液膜評価を妨害する可能性があるハーダーリアン腺の脱出につながる可能性があります。
再現性を向上させ、DEDの重症度を高める我々の方法の新しい側面であるPSLGの除去に伴う結膜破壊の量を最小限に抑えるように注意する必要があります。解剖面を確立し、組織に牽引力が適用されている限り、優れた軌道尾根に持ち帰ることは驚くほど簡単です。OSLGの切り捨てから焼灼マークを見ることができることは心強いです。彼らは腺の主な排泄管の完全な除去を確認します。
ILG全体の除去は、同様に課題を提示します。これは視覚化する最も簡単な部分であるため、最初に腺の頭部を分離します。腺組織の頭部全体は、周囲の組織から容易に分離する。しかし、ILGの頭部に内側にある大きな静脈の静脈の損傷を防ぐために、いくつかの注意を使用する必要があります。ILGの尾は、それが頬骨の下を通過する時に戻って続けることができます。尾の大部分は分離しやすいです。しかし、尾の最も後部の側面は、可変解剖学と頸動脈の中型枝への近さのために、より困難を証明することができます。慎重な解剖は、ILGのすべてのマージンを明確に見ることを可能にし、その完全な除去を容易にする必要があります。研究者は、涙腺の解剖学の以前の議論で説明したように、腺の尾が横広いカンサスの下で終わる場合には、解剖をより優れたものに運ぶ準備をする必要があります。著者らは、時間的および劣った地球に沿って曲線切開を通してILGを解剖する際に、OSLGのどの部分も同定できなかった。これは技術的には可能かもしれないが、その外科的アプローチは重篤な出血のリスクが高すぎる。後部の保証を通してOSLGに近づくのははるかに安全であることを証明する。
ILGの排泄管は、下部の膜下のフォルニックスに通過する下側の筋膜を貫通して見ることができます。時折、腺に現れる組織の小さな小葉もここでも見られ、慎重に除去することができる。
ここで示すように、LG切除の順序を維持することは非常に役立ちます。ILGを最初に取り除くと、OSLGの分離が技術的にはるかに困難になります。主な理由は、ILGを除去した後、OSLGを容易に脱出させ、それによって同定することができないからである。
私たちのモデルの重要な利点は、それが「モジュラー」であることができることです。言い換えれば、ダクリオアデネクトーミー切除術によって誘導されるDEDの程度は、実験的なニーズを満たすために較正することができる。例えば、すべてのLGの切除は最大DEDを引き起こすが、SLGのみの切除は最も穏やかな形態のDEDを引き起こし、ILGのみの切除は中間重症度の疾患を生じるであろう。
涙液産生の減少の明確な病態生理学的事象を再現する私たちのアプローチは、既に報告された方法と比較して追加の利点を提供する。簡単に言えば、他の外科モデルはすべての軌道LGs5、6、7、15、16によって涙の生産を除去しなかった;LGs17の副交感神経脱窒、および涙液産生18、19の薬理学的抑制を含み、後者の2つは有意な共同創設者としてオフターゲット効果を有する。最後に、このモデルは、外科的技術が完全な可視化を提供するので、主な研究者依存的なバイアス、すなわちLGの不完全な切除を最小限に抑えます。これは、焼灼器以外の止血が必要という事実によって助けされる。
調査官は、すべての軌道Lの完全な切除が涙の完全な欠如を生成しないことを認識する必要があり、例えば、ゼロに近づくシルマーの涙試験値は期待すべきではない。これは、ヴォルフリングとクラウゼのアクセサリーLGや結膜血管20、21、22からのプラズマ漏れなど、涙液の他の源が常に存在するという事実によるものです。実験的な観点からは、これは眼表面を維持するので、メソッドの肯定的な側面として見るべきです。完全なxerophthalmiaは完全にモデルの有用性を否定角膜を破壊するであろう。さらに、現在の実施形態では、このモデルは、これらの小さなコンパートメント全体にわたるこのような補償機構および流体輸送を研究する絶好の機会を提供する。
結論として、ここで提示される涙生理学の研究、DEDの病因およびこの適応症のために開発されている治療薬の研究に適する水性欠乏DEDを誘導する新しい、多目的な方法の詳細である。
The authors have nothing to disclose.
ストーニーブルック大学医学部の対象研究機会助成金と、ニューヨーク州セトーケットのメディコン・ファーマシューティカルズ社の研究助成金による資金援助を認めます。編集支援をしてくれたミケーレ・マクターナンに感謝します。
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 |