Summary
Dimostriamo l'effetto di reticolazione sclerale con riboflavina e raggi UVA su un occhio di allungamento coniglio assiale. allungamento assiale è stata indotta nel 13 giorni di età conigli New Zealand (maschio e femmina) di sutura le palpebre dell'occhio destro (tarsoraffia).
Abstract
individui miopi, in particolare quelli con grave miopia, sono a rischio più elevato del normale di cataratta, glaucoma, distacco della retina e le anomalie corioretiniche. Inoltre, la miopia patologica è una causa comune irreversibile di minorazione visiva e cecità 1-3. Il nostro studio dimostra l'effetto di reticolazione sclerale utilizzando riboflavina e ultravioletta-A radiazioni sullo sviluppo della miopia assiale in un modello di coniglio. La lunghezza assiale del bulbo oculare è stata misurata mediante A-ecografia in Nuova Zelanda conigli bianchi dai 13 giorni (maschi e femmine). L'occhio quindi sottoposto a 360 ° peritomy congiuntivale con reticolazione sclerale, seguito da tarsoraffia. allungamento assiale è stata indotta nel 13 giorni di età conigli New Zealand da sutura le palpebre dell'occhio destro (tarsoraffia). Gli occhi sono stati divisi in quadranti, e ogni quadrante aveva due zone di irradiazione sclerali, ciascuno con una superficie di 0,2 cm² ed un raggio di 4 mm. La reticolazione è stata eseguita facendo cadere 0,1%-Destrano libera riboflavina-5-fosfato sulla zone di irradiazione 20 sec prima ultravioletti-A irraggiamento e ogni 20 secondi durante il tempo di irradiazione 200 sec. UVA radiazioni (370 nm) è stato applicato perpendicolarmente alla sclera a 57 mW / cm² (dose totale luce UVA, 57 J / cm²). Tarsorrhaphies sono stati rimossi il giorno 55, seguita da misure di lunghezza assiale ripetute. Questo studio dimostra che reticolazione sclerale con riboflavina e raggi ultravioletti-A radiazioni previene efficacemente allungamento assiale occlusione indotta in un modello di coniglio.
Introduction
Miopia è il più comune dei disturbi di rifrazione. La prevalenza della miopia negli Stati Uniti e in Europa risulta essere circa il 30%, e nei paesi asiatici che colpisce fino al 60% della popolazione generale 1,2. Progressione miopica si verifica nel 50% dei miopi, di solito a un tasso di circa -0.5 diottrie in un intervallo di due anni 3. I costi sanitari imposti dalla miopia sono considerevoli, comprese le spese per occhiali, lenti a contatto e chirurgia refrattiva e dei costi connessi ai maggiori rischi per la salute di glaucoma, cataratta, distacco della retina e deficit visivo 4-6.
In studi su animali di miopia, riduzione di vista è indotta da sutura delle palpebre 7-10, il posizionamento di un occlusore a breve distanza dall'occhio e tatuaggi corneale 11. Tuttavia, per miopia artificiale avvenga in questi studi, il processo di occlusione deve essere eseguita su animali molto giovani, come nessun esperimento vista deprivazione carried su esemplari adulti hanno avuto successo.
Una delle caratteristiche importanti di miopia grave è un cambiamento patologico della sclera con progressivo assottigliamento della sclera, probabilmente a causa di un meccanismo di feedback disturbato emmetropization dopo deprivazione visiva 12 o causa di qualche disturbo metabolico della sclera, come nel Ehlers- Danlos 13. In definitiva, entrambi i meccanismi portano allo stiramento e assottigliamento della sclera, retina e della coroide causa di anomalie strutturali della sclera miopica quali un diametro delle fibre collagene diminuita 14,15 e disturbi in fibrillogenesi 16.
Diversi studi hanno dimostrato che alterata collagene reticolazione è un fattore importante nel processo di indebolimento della sclera miopica 17-18. Wollensak et al. 19-21 indotta collagene reticolazione applicando il fotosensibilizzatore riboflavina e raggi ultravioletti-A irradiazione (UVA) (370 nm)e osservato un significativo, 157% aumento della rigidità di suino e sclera umana in vitro 19 e un aumento del 465% nel coniglio rigidità sclerale in vivo (modulo di Young) 20. La reticolazione ha avuto anche un effetto a lungo termine sul coniglio sclera in vivo: la rigidità aumentata del 320,4% dopo 3 giorni, 277,6% dopo 4 mesi, e il 502% dopo 8 mesi (modulo di Young) 22.
Tentativi terapeutici per arrestare la progressione miopica sono stati pubblicati 23-26, ma il successo di questi metodi è controversa. Non ci sono mezzi efficaci per prevenire la miopia progressiva è stato trovato fino ad oggi.
L'eziologia della miopia è ancora controversa, e il suo trattamento rappresenta una sfida. Sulla base di questi risultati, si ipotizza che la reticolazione sclerale può servire come un mezzo per il trattamento sclera a base di progressione miopica. Lo scopo di questo studio è quello di esaminare la crosslinki collagene scleraleng effetto sullo sviluppo della miopia assiale indotto da occlusione asse visivo.
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Protocol
Gli animali sono stati trattati in conformità con la risoluzione ARVO sull'uso degli animali nella ricerca. Il protocollo di studio è stato approvato dal Comitato istituzionale per Research Laboratory Animal (approvazione senza 022-4598-2;. 021.211).
1. Preparazione per la chirurgia # 1
- Pesare e anestetizzare a 13 giorni di età coniglio bianco Nuova Zelanda con una iniezione intramuscolare di ketamina cloridrato 100 mg / ml (100 mg / kg) e xilazina cloridrato 25 mg / ml (12.5 mg / kg). Le dosi sono utilizzati a causa della lunghezza della procedura chirurgica. Assicurare adeguato livello di anestesia dalla mancanza di un riflesso dolore.
- Usando un tampone di cotone sterile, applicare una piccola quantità di pomata oftalmica ad occhio non idonee ad impedire la cornea si secchi. Applicare 0,9% soluzione fisiologica cade sulla cornea dell'occhio operato durante l'operazione per evitare che le cornee si secchi.
- Eseguire tre misure di lunghezza assiale in ciascun occhio dopo anestesia topica (ossibuprocainae cloridrato 0,4%) con una ecografia A-scanner e quindi media delle misurazioni. Applicare la sonda perpendicolarmente alla cornea centrale.
2. Chirurgia # 1 - Pre Croce Passo Linking
- Utilizzando pinze chirurgiche oftalmiche e forbici sotto un microscopio operatorio oftalmica, fare un peritomy congiuntivale a 360 ° con una pinza oftalmici chirurgici e forbici.
- Utilizzando una pinza ad angolo o un gancio muscolare identificare i quattro muscoli retti extraoculari e isolare con un 2-0 in seta intrecciata suture non agugliati.
NOTA: Le suture in seta aiuterà con lo spostamento del globo nella direzione desiderata. Il bulbo oculare è diviso in quadranti tra i quattro muscoli retti (quattro quadranti).- Mark con un marcatore pelle due zone in ciascun quadrante, uno alla sclera equatoriale ed uno alla sclera posteriore. Queste sono le zone di irradiazione.
- Preparare un 3 ml a 5 ml siringa contenente 0,1% senza destrano riboflavina-5-Phosphate. Collegare la siringa di una cannula lacrimale 26 G o 25 G hydrodelineator rastremata.
- Preparare il dispositivo di irradiazione che comprende una sorgente di luce UV A (370 nm) collegato ad una fibra ottica smussato in basso su misura. Dopo la misurazione di energia elettrica e la taratura (vedi nota sotto), impostare il dispositivo di 57 mW / cm².
NOTA: La calibrazione è stata effettuata in commercio dal produttore. Questo metodo fornisce una dose totale di luce UVA 57 J / cm². (57 mW / cm 2 a 0,2 centimetri 2 è 11,4 mW / 0,2 cm 2 con 11,4 mW / 0,2 cm 2 per 200 secondi è un carico cumulativo di 2,2 J per 0,2 centimetri 2 spot)
3. Chirurgia # 1 - Cross Linking
- Spostare il bulbo oculare tirando le suture di seta nella direzione opposta del quadrante prescelto da trattare (ad esempio, Tirare nasale nel trattamento quadrante temporale inferiore). Eseguire il movimento bulbo oculare con una sutura di seta intrecciata 2-0 non agugliato che isolates ogni muscolo retto.
- Applicare la soluzione fotosensibilizzante contenente 0,1% senza destrano riboflavina-5-fosfato sul irradiazione zona di 20 secondi prima dell'inizio della irradiazione.
- Irradiare la zona di irradiazione utilizzando una fibra ottica smussato verso il basso su misura per un periodo di irradiazione di 200 sec. Misurare l'area di ogni zona 0.2 cm² con un raggio di 4 mm.
- Applicare la soluzione fotosensibilizzante contenente 0,1% senza destrano riboflavina-5-fosfato sulla zona di irraggiamento ogni 20 secondi durante il periodo di irraggiamento 200 sec.
NOTA: eseguire l'irraggiamento e la caduta di riboflavina contemporaneamente da due chirurghi. - Ripetere i passaggi 3,1-3,4 per ciascuno dei quattro quadranti bulbo oculare.
4. Chirurgia # 1 - Post Croce Passo Linking
- Accorciare il pelo intorno agli occhi. Tagliare i margini del coperchio con le forbici chirurgiche oftalmiche e poi suturare delicatamente la parte superiore e le palpebre inferiori che utilizzano 4-0 intrecciata color seta color avorio - 3/8 cerchio relunghezza 13 millimetri verso tagliatrici C-3 ago (tarsoraffia). Applicare una piccola quantità di pomata oftalmica sul margine coperchio al termine della procedura (cloramfenicolo 5%).
5. Chirurgia # 1 - Post operatoria
- Mantenere gli animali sotto una lampada di riscaldamento durante il recupero. Non lasciare un animale incustodito fino a quando non ha ripreso conoscenza sufficiente a mantenere decubito sternale.
- Posto l'animale in una gabbia pulita con biancheria nuova finché non è completamente recuperato. Dopo il recupero, l'animale verrà restituito alla stanza degli animali. Rispedire l'animale a sua madre solo quando sveglio.
- Durante la prima 48 ore, procede all'esame degli animali in materia di condizioni generali e segni di malattia o di infezioni. Somministrare analgesici di cui al punto 1. analgesia Somministrare come necessario se si osserva un cambiamento nel comportamento di coniglio. (Metamizolo gocce di 50 mg / kg ogni 6 ore).
6. Chirurgia # 2
- Cinquantacinque giorni dopo la surgery # 1, pesare e anestetizzare il coniglio con una iniezione intramuscolare di ketamina cloridrato 100 mg / ml (100 mg / kg) e xilazina cloridrato 25 mg / ml (12,5 mg / kg).
- Utilizzando le forbici chirurgiche oftalmiche sotto un microscopio operatorio oftalmica, rimuovere il tarsoraffia. Eseguire tre misure di lunghezza assiale su ciascun occhio dopo anestesia topica (ossibuprocaina cloridrato 0,4%) con una ecografia A-scanner e poi la media delle misurazioni. Applicare la sonda perpendicolarmente alla cornea centrale.
- Euthanize i conigli con fenobarbital sodico intraperitoneale (200 mg / 1,5 kg di peso corporeo).
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Representative Results
Le figure 1 e 2 illustrano graficamente le misure di lunghezza assiale dei due gruppi. Gruppo 1 conigli sottoposti a reticolazione sclerale e tarsoraffia su l'occhio destro mentre l'occhio sinistro non è stato operato (Figura 1). Gruppo 2 conigli sottoposti solo peritomy e tarsoraffia su l'occhio destro mentre l'occhio sinistro non è stato operato (Figura 2).
Nel gruppo 1, che ha subito reticolazione sclerale e tarsoraffia, la lunghezza assiale dire nell'occhio destro misurata 10,68 ± 0,74 millimetri prima di sutura delle palpebre e 14.29 ± 0.3 mm 55 giorni più tardi, per una differenza media di 3,61 ± 0,76 millimetri. I valori corrispondenti nei occhio non operato / unsutured sinistra erano 10,70 ± 0,79 millimetri e 15.14 ± 0,32 millimetri, per una differenza media di 4,44 ± 0,81 millimetri (Figura 1). Confronto delle lunghezze assiali del suturatoe gli occhi unsutured al termine della fase di occlusione rivelato un aumento netto minore negli occhi suturate.
Nel gruppo 2, che ha subito solo peritomy e tarsorrhaphies, significa lunghezza assiale nell'occhio destro misurata 10,50 ± 0,67 millimetri prima di sutura delle palpebre e 15.69 ± 0,39 millimetri 55 giorni dopo, per una differenza media di 5.19 ± 0,85 millimetri. I valori corrispondenti nei occhio non operato / unsutured sinistra erano 10,54 ± 0,71 millimetri e 14,74 ± 0,38 millimetri, per una differenza media di 4,20 ± 0,67 millimetri (Figura 2). Confronto delle lunghezze assiali delle occhi suturati e unsutured al termine della fase di occlusione ha rivelato un maggiore aumento netto negli occhi suturate.
Confronto tra la variazione media lunghezza assiale degli occhi giusti tra il gruppo 2 (5,19 ± 0,85 millimetri) e il gruppo 1 (3,61 ± 0,76 millimetri) ha prodotto un valore significativamente inferiore al termine dell'occlusione phase (55 giorni) in occhi che subito la procedura crosslinking (p <0,001, test non parametrico di Mann-Whitney). La differenza tra i due gruppi in lunghezza assiale media negli occhi di sinistra (4,20 ± 0,67 millimetri vs 4,44 ± 0,81 millimetri) non era statisticamente significativa (p = 0,39, Mann-Whitney test non parametrico).
Figura 1. Misurazioni assiali occhio destro prima e dopo crosslinking sclerale e tarsoraffia vs. misurazioni assiali occhio sinistro. La media lunghezza assiale dell'occhio destro prima di crosslinking sclerale e tarsoraffia (inizio RE) e dopo la rimozione del tarsoraffia 55 giorni più tardi (fine RE). La lunghezza assiale medio dell'occhio sinistro al basale (LE start) e 55 giorni dopo (fine LE). L'occhio sinistro non è stato operato ed è stato lasciato aperto. Le barre di errore indicano l'errore standard della media. (Re-stampato con permission da riferimento 27). Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Misurazioni assiali occhio destro prima e dopo tarsoraffia vs. misurazioni assiali occhio sinistro. La media lunghezza assiale dell'occhio destro prima tarsoraffia (inizio RE) e dopo la rimozione del tarsoraffia 55 giorni più tardi (fine RE). La media lunghezza assiale dell'occhio sinistro al basale (LE start) e 55 giorni più tardi (fine LE) .Il occhio sinistro non è stato operato ed è stato lasciato aperto. Le barre di errore indicano l'errore standard della media. (Ristampato con il permesso di riferimento 27). Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Presentiamo il primo studio in vivo della prevenzione della miopia assiale in un modello di coniglio mediante reticolazione tecnologia con riboflavina e UVA irradiazione. Sebbene diversi animali da laboratorio possono essere utilizzati in questo tipo di studio, abbiamo scelto conigli principalmente a causa delle dimensioni degli occhi e la necessità di effettuare reticolazione sulla superficie sclerale.
Abbiamo scoperto che esponendo la sclera coniglio e sutura delle palpebre superiori e inferiori per essere procedure di contestazione. Si consiglia di rifilatura margini coperchio e base alle suture menzionati nel nostro protocollo per garantire che le palpebre sono chiuse per il periodo dato senza necessità di correzioni.
Una cosa importante da considerare è la necessità di tarare il dispositivo di irradiazione e la fibra ottica per l'energia potenza richiesta.
H & E vetrini istologici hanno rivelato nessuna modifica tossiche per la retina sugli occhi che hanno subito la procedura di reticolazione. Ulteriori indagini devono essere eseguite per affrontare la potenziale tossicità di riboflavina e raggi UVA irraggiamento sulla retina, coroide e sclera, con particolare attenzione alla posizione, quantità di tempo energia e l'esposizione.
Diversi limiti di questo studio mandato considerazione. Solo sono stati misurati pre-operatoria e post-operatoria lunghezze assiali. La lunghezza assiale del bulbo oculare è stata misurata mediante A-ecografia. Non abbiamo valutare le proprietà biometrici, analisi di rifrazione o proprietà biomeccaniche della sclera.
Nel loro insieme, pensiamo che l'effetto di reticolazione sclerale con riboflavina e raggi UVA sul allungamento assiale dell'occhio di coniglio avrà un impatto positivo sulla ricerca miopia.
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Disclosures
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Acknowledgments
Gli autori sono grati alla signora Dalia Sela e Mr. Emi Sharon per il loro lavoro tecnico professionale ed eccellente in laboratorio.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-0 braided silk non-needled sutures | ETHICON | W193 | |
| 4-0 braided silk ivory color | ETHICON | W816 | |
| 0.1% dextran-free riboflavin-5-phosphate 1 mg:1 ml | Concept for Pharmacy Ltd | D2-5025 | |
| UV A (370 nm) light source | O/E LAND Inc | NCSU033B | |
| Beveled down custom made fiber optic | Prizmatix Ltd | ||
| 26 G lacrimal cannula | Beaver-visitec International Ltd. | REF581276 | |
| 25 G tapered hydrodelineator [Blumenthal] | Beaver-visitec International Ltd. | REF585107 | |
| 13 days old rabbits | Harlan | 1NZWR40 | |
| Ultrasonic biometer | Allergan-Humphrey | 820-519 | |
| Skin marker | Devon | 4237101664X |
References
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