Summary
我们证明与核黄素和UVA巩膜交联的上一个轴向伸长兔眼的影响。轴向伸长率13日龄新西兰兔缝合的右眼眼睑（tarsorrhaphy）（男性和女性）引起的。
Abstract
近视的个体，特别是那些有严重的近视，是在白内障，青光眼，视网膜脱离和脉络膜视网膜异常高于正常危险。此外，病理性近视是视力障碍和失明1-3常见的不可逆的原因。我们的研究表明巩膜交联使用核黄素和紫外线的辐射对轴性近视的兔模型发展的影响。眼球的眼轴长度是由新西兰13岁天（男性和女性）白兔A扫描超声检测。眼睛然后行360°结膜peritomy巩膜交，其次是tarsorrhaphy。轴向伸长被缝合的右眼眼睑（tarsorrhaphy）13日龄新西兰兔诱导。眼睛被分成象限，每个象限有两个巩膜照射区域，每个区域具有0.2平方厘米的面积和4毫米的半径。交联是通过滴加0.1％进行葡聚糖 - 自由核黄素-5-磷酸盐到紫外线-A照射前照射区20秒，并且在200秒的照射时间每20秒。 UVA辐射（370纳米），在57毫瓦/平方厘米（总UVA光剂量，57焦耳/平方厘米）垂直于巩膜应用。 Tarsorrhaphies进行55天遭到移除，随后重复轴向长度的测量。这项研究表明，核黄素和紫外线的辐射交联巩膜有效防止阻塞引起的轴向伸长在兔模型。
Introduction
近视是最常见的折射病症。在美国和欧洲近视的患病率被报告为30％左右，而在亚洲国家，它会影响到一般人群1,2的60％。近视的进展出现在多达近视患者的50％，通常在约-0.5屈光度超过两年的时间间隔3的速率。近视实行的医疗费用相当高，包括费用眼镜，隐形眼镜和屈光手术以及与青光眼，白内障，视网膜脱离和视力损伤4-6的增加健康风险的成本。
在近视的动物实验中，视力降低是由眼睑缝合7-10，封堵器放置在离眼睛和角膜纹身11短距离感应。但是，对于在这些研究中，以发生人工近视，遮挡过程必须执行在非常年幼的动物，因为没有视力剥夺实验卡尔灭蝇灯出对成人标本证明是成功的。
之一的高度近视的重要特征是与巩膜的渐进变薄，可能是巩膜的病理变化，由于视觉剥夺12或后正视的干扰反馈机制由于巩膜的一些代谢紊乱，如在Ehlers-当洛综合征13。最终，双方机制导致了拉伸和巩膜，视网膜和脉络膜变薄，由于近视巩膜的结构异常，如胶原减少纤维直径14,15和骚乱在原纤维16。
几项研究已经表明，受损的胶原交联是在近视巩膜17-18的减弱过程的一个重要因素。 Wollensak 等 19-21应用光敏剂核黄素和紫外线A（UVA）照射引起的胶原交联（370纳米）并指出在猪和人巩膜的刚性的显著，157％的增加在体外 19和增加了465％，在兔子巩膜刚性体内 （杨氏模量）20。 交联也对兔子巩膜长期效果体内 ：4个月后，3天后的刚性增加了320.4％，277.6％和8个月（杨氏模量）22后502％。
治疗尝试阻止近视进展已经发表23-26但这些方法的成功是有争议的。防止进行性近视的没有有效的手段已被发现的日期。
近视的病因仍有争议，及其治疗提出了挑战。这些发现的基础上，它是假设，巩膜交联剂可以作为近视进展的基础巩膜处理的装置。这项研究的目的是检查巩膜胶原crosslinki纳克通过视轴闭塞诱导的轴性近视的发展的影响。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
动物按照关于在研究中使用的动物的ARVO分辨率处理。该研究方案经实验动物研究机构委员会（批准号022-4598-2; 021211）。
1.准备手术＃1
- 权衡和麻醉13日龄新西兰白兔用盐酸氯胺酮100毫克/毫升（100毫克/千克）和盐酸赛拉嗪25毫克/毫升（12.5毫克/千克）的肌肉注射。这些剂量使用，由于手术过程的长度。由于缺乏疼痛反射保证麻醉的适当水平。
- 使用无菌棉签，申请眼药膏的少量非操作眼以防止角膜干燥。在操作过程中应用0.9％生理盐水滴在操作眼睛角膜，以防止角膜干燥。
- 在局部麻醉后每只眼睛执行三个轴向长度测量（oxybuprocain使用超声A-扫描仪Ë盐酸盐0.4％），然后平均的测量。垂直应用探头角膜中央。
2.手术＃1 - 预交联步骤
- 使用眼科手术镊子和剪刀眼科手术显微镜下，进行手术的眼科镊子和剪刀360°结膜peritomy。
- 使用有角度的钳或肌肉挂钩确定的四个眼外直肌和2-0编织丝非针刺缝合隔离。
注：丝线缝合将与所希望的方向移动的地球帮助。眼球被分成四个直肌肌肉（四象限）之间的象限。- 标记用皮肤标记物两个区在每个象限中，一个在赤道巩膜和一个在巩膜。这些是在照射区域。
- 准备3毫升水5ml注射器含0.1％右旋糖酐自由，核黄素-5- phosphat即注射器连接到＆G泪道插管或地下25锥形hydrodelineator。
- 制备的照射装置，其包括连接到一个斜面向下定制光纤的UV A（370纳米）的光源。继能源动力和校准测量（见下文说明），将设备设置为57毫瓦/平方厘米。
注意：校准由制造商进行。这种方法提供了57焦耳/ cm 2的总UVA光剂量。 （在0.2 平方厘米57毫瓦/平方厘米2是使用11.4毫瓦/ 0.2 平方厘米200秒11.4毫瓦/ 0.2厘米2的每0.2 2.2Ĵ厘米2点的累积负载）
3.手术＃1 - 交联
- 通过在选定的象限的相反方向拉动丝线移动眼球待处理（ 例如，上拉和鼻治疗下颞象限时）。执行使用2-0编织丝非针刺缝合眼球运动，我solates每个直肌。
- 应用含有0.1％游离葡聚糖核黄素-5-磷酸盐到照射开始前的照射区20秒光敏剂溶液。
- 使用斜面向下定制光纤200秒的照射时间照射的照射区。测量每个区0.2平方厘米以4mm的半径的区域。
- 应用在200秒照射周期含有0.1％游离葡聚糖核黄素-5-磷酸盐到辐照区每20秒光敏剂溶液。
注：执行照射和两名外科医生同时核黄素的下降。 - 重复步骤3.1-3.4为四个象限眼球的。
4.手术＃1 - 后交联步骤
- 刮眼睛周围的皮毛。采用手术眼科剪修剪眼睑边缘，然后轻轻地缝合上，用4-0丝线编织象牙色下眼睑 - 3/8圈重诗切割 - 13毫米长度C-3针（tarsorrhaphy）。在步骤（氯霉素5％）的端部适用于盖缘眼药膏少量。
5.手术＃1 - 术后护理
- 保持加热灯下动物恢复过程中。无人看管，直到它已经恢复了足够的意识，以保持胸骨斜卧不要让动物。
- 将动物在干净的笼子新的床上用品，直到其完全恢复。恢复后，将动物将被返回到动物房。返回动物对他的母亲，只有当清醒。
- 在第一个48小时，检查有关的一般情况和疾病或感染的迹象的动物。辖镇痛按部1如果需要观察兔行为的变化辖镇痛。 （安乃近降至50毫克/ kg，每6小时）。
6.手术＃2
- 之后一下55天urgery＃1，称重并用氯胺酮盐酸盐100毫克/毫升（100毫克/千克）和赛拉嗪盐酸盐25毫克/毫升（12.5毫克/千克）的肌内注射麻醉兔。
- 使用眼科手术显微镜下手术眼科剪，去掉tarsorrhaphy。在表面麻醉下使用超声A-扫描器（盐酸奥布卡因0.4％）后，每一只眼睛执行三个轴向长度测量，然后平均的测量。垂直应用探头角膜中央。
- 安乐死腹腔苯巴比妥钠（200毫克/ 1.5 kg体重）的兔子。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
图1和图 2图示表明两组的轴向长度的测量。组1家兔接受巩膜交联和tarsorrhaphy上右眼，而左眼上未（ 图1）进行操作。而左眼上未（ 图2）操作的第2组兔的右眼接受仅peritomy和tarsorrhaphy。
在第1组，其接受巩膜交联和tarsorrhaphy，平均在右眼轴向长度测量眼睑缝合前10.68±0.74毫米和14.29±0.3毫米55天后，为3.61±0.76毫米的平均差异。在未手术/皮下组织相比左眼对应的值分别为10.70±0.79毫米和15.14±0.32毫米，为4.44±0.81毫米（ 图1）的平均差异。该缝合的轴向长度的比较并在闭塞阶段结束皮下组织相比眼睛揭示了在缝合眼较小净增长。
在第2组，该接受仅peritomy和tarsorrhaphies，意味着在右眼轴向长度测量眼睑缝合前10.50±0.67毫米和15.69±0.39毫米55天后，为5.19±0.85毫米的平均差异。在未手术/皮下组织相比左眼对应的值分别为10.54±0.71毫米和14.74±0.38毫米，为4.20±0.67毫米（ 图2）的平均差异。在闭塞阶段结束的缝合皮下组织相比眼睛的轴向长度的比较揭示了在缝合眼一个更大的净增加。
在第2组（5.19±0.85毫米），组1（3.61±0.76 MM）之间的右眼的轴向长度的平均变化的比较在闭塞p的端产生一个显著较低值HASE（55天）在经历交联过程（P <0.001，非参数Mann-Whitney检验）眼睛。在左眼平均眼轴长度的组间差异（4.20±0.67 mm和4.44±0.81毫米）无统计学显著（P = 0.39，曼 - 惠特尼非参数检验）。
图 1。之前和巩膜交联和tarsorrhaphy与左眼轴向测量后右眼轴向测量。巩膜交联和tarsorrhaphy（RE开始）并除去tarsorrhaphy 55天以后（RE结束）后前的平均右眼的轴向长度。在基线左眼的平均轴向长度（LE开始）和55天后（LE端）。左眼没有操作上与被悬空。误差条表示平均值的标准误差。 （重新印有permission个参考27）。 请点击此处查看该图的放大版本。
图 2。之前和tarsorrhaphy与左眼轴向测量后右眼轴向测量。，平均tarsorrhaphy（RE开始）前的右眼的轴向长度和除去tarsorrhaphy 55天以后（RE结束）之后。平均基线左眼的轴向长度（LE开始）和55天后（LE端）。左侧眼睛没有操作上与被悬空。误差条表示平均值的标准误差。 （重新印有许可的参考27）。 请点击此处查看该图的放大版本。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
我们使用具有核黄素和UVA辐照交联技术中存在的预防轴性近视的体内研究的第一个在兔模型。虽然不同的实验室动物可以在这种类型的研究中使用，我们选择了兔大多是由于眼睛的大小，并在巩膜表面上执行交联的需要。
我们发现，暴露兔子巩膜和缝合上下眼睑是具有挑战性的程序。我们建议修整眼睑边缘，并使用在我们的协议中提到的缝线，以确保眼睑被牢固地关闭，而不需要修正给定的周期。
要考虑的一个重要的事情是校准照射装置和光纤的所需的功率能量的需要。
H＆E组织学幻灯片透露到视网膜上的眼睛进行交联过程不产生有毒的变化。进一步的调查应进行处理的视网膜，脉络膜及巩膜核黄素和UVA照射的潜在毒性，重点上的位置，量能和曝光时间。
这项研究值得考虑一些局限性。只有术前，术后的轴向长度进行了测量。眼球的轴向长度由A扫描超声测量。我们没有评估生物识别特性，折射分析或巩膜生物力学特性。
综上所述，我们认为，核黄素和UVA对兔眼的眼轴伸长巩膜交联的效果将会对近视的研究产生积极的影响。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
作者宣称，他们没有竞争的经济利益。
Acknowledgments
作者非常感谢达莉亚塞拉女士和EMI沙龙先生在实验室中他们的专业和优秀的技术工作。
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
- McBrien, N. A., Gentle, A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia. Prog. Retin. Eye Res. 22, 307-338 (2003).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Au Eong, K. -G., Tan, D. T. H. Myopia: attempts to arrest progression. Br. J. Ophthalmol. 86, 1306-1311 (2002).
- Bullimore, M. A., Jones, L. A., Moeschberger, M. L., Zadnik, K., Payor, R. E. A retrospective study of myopia progression in adult contact lens wearers. Invest Ophthalmol Vis Sci. 43, 2110-2113 (2002).
- Rose, K., Smith, W. E., Morgan, I., Mitchell, P. The increasing prevalence of myopia: implications for Australia. Clin. Exp. Ophthalmol. 29, 116-120 (2001).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Shih-Yen, E. C., Chua, W. H. Myopia and associated pathological complications. Ophthal. Physiol. Opt. 25, 381-391 (2005).
- Tano, Y. Pathologic myopia - where are we now. Am. J. Ophthalmol. 134, 645-660 (2002).
- Greene, P. R., Guyton, D. L. Time course of rhesus lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 42, 529-534 (1986).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. The development of experimental myopia and ocular component dimensions in monocularly lid-sutured tree shrews (Tupaia belangeri). Vision Res. 32, 843-852 (1992).
- McKanna, J. A., Casagrande, V. A. Reduced lens development in lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 26, 715-723 (1978).
- Shapiro, A. Experimental visual deprivation and myopia. Doc. Ophthalmol. Proc. Ser. 28, 193-195 (1981).
- Wiesel, T. N., Raviola, E. Increase in axial length of the macaque monkey eye after corneal opacification. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 18, 1232-1236 (1979).
- Weiss, A. H. Unilateral high myopia: optical components, associated factors and visual outcomes. Br J Ophthalmol. 87, 1025-1031 (2003).
- Mechanic, G. Crosslinking of collagen in a heritable disorder of connective tissue: Ehlers-Danlos syndrome. Biochem. Biophys. Res. Com. 47, 267-272 (1972).
- Curtin, B. J., Iwamoto, T., Renaldo, D. P. Normal and staphylomatous sclera of high myopia. An electron microscopic study. Arch. Ophthalmol. 97, 912-915 (1979).
- Liu, K. R., Chen, M. S., Ko, L. S. Electron microscopic studies of the scleral collagen fibre in excessively high myopia. J. Formosan Med. Assoc. 85, 1032-1038 (1986).
- Funata, M., Tokoro, T. Scleral change in experimentally myopic monkeys. Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 228, 174-179 (1990).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. Prevention of collagen cross-linking increases form deprivation myopia in tree shrew. Exp. Eye Res. 59, 475-486 (1994).
- Iomdina, E. N., Daragan, V. A., Ilyina, E. E. Certain biomechanical properties and cross linking of the scleral shell of the eye in progressive myopia. Proceedings of XIVth Congress on Biomechanics. Paris: International Society of Biomechanics. , 616-617 (1993).
- Wollensak, G., Spörl, E., Seiler, T. Riboflavin / ultraviolet-A-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am. J. Ophthalmol. 135, 620-627 (2003).
- Wollensak, G., Spörl, E. Collagencrosslinking of human and porcine sclera. J. Cataract Refract. Surg. 30, 689-695 (2004).
- Wollensak, G., Iomdina, E., Dittert, D. -D., Salamatina, O., Stoltenburg, G. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmol. Scand. 83, 477-482 (2005).
- Wollensak, G., Iomdina, E. Long-term biomechanical properties of rabbit sclera after collagen crosslinking using riboflavin and ultraviolet (UVA). Acta Ophthalmol. 87, 193-198 (2009).
- Wildsoet, C. F., Norton, T. T.
- Avetisov, E. S., Tarutta, E. P., Iomdina, E. N., Vinetskaya, M. I., Andreyeva, M. I. Nonsurgical and surgical methods of sclera reinforcement in progressive myopia. Acta Ophthalmol. Scand. 75, 618-623 (1997).
- Thompson, F. B. A simplified sclera reinforcement technique. Am. J. Ophthalmol. 86, 782-790 (1978).
- Whitmore, W. G., Curtin, B. J. Scleral reinforcement: two case reports. Ophthalmic Surg. 18, 503-505 (1987).
- Dotan, A., Kremer, I., Livnat, T., Zigler, A., Weinberger, D., Bourla, D. Scleral cross-linking using riboflavin and ultraviolet-A radiation for prevention of progressive myopia in a rabbit model. Exp Eye Res. 127, 190-195 (2014).
