本文介绍了一种方法,通过注射结沙蛋白A到轨道乳腺系统的所有部分来诱发兔子急性或慢性干眼病。该方法优于已经报告的方法,产生了一种可重复的、稳定的干眼模型,适合药理剂的研究。
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本文介绍了一种方法,通过注射结沙蛋白A到轨道乳腺系统的所有部分来诱发兔子急性或慢性干眼病。该方法优于已经报告的方法,产生了一种可重复的、稳定的干眼模型,适合药理剂的研究。
干眼病(DED)是一种眼表面多因素炎症性疾病,影响全球每6个人中就有1人,对生活质量和医疗费用具有惊人的影响。缺乏信息丰富的动物模型来概括其关键特征,阻碍了为DED寻找新的治疗剂。可用的DED动物模型具有有限的可重复性和有效性。这里给出了一个模型,通过将线粒体康卡林A(Con A)注射到兔子的轨道乳胶腺中诱导DED。该模型的创新方面是使用超声波(美国)指导,以确保Con A最佳和可重复地注射到劣质乳胶体;将Con A注入所有轨道乳胶腺中,限制眼泪的补偿性生产;以及使用定期重复注射 Con A,可随时延长 DED 状态。DED 及其对测试剂的反应通过一组参数进行监测,这些参数用于评估撕裂生产、泪膜的稳定性以及角膜和结膜粘膜的状态。它们包括泪渗透、撕裂时间、席尔默的撕裂测试、玫瑰刺渍和泪乳铁蛋白水平。详细介绍了DED的归纳及其参数的监测。此模型简单、可靠、可重现且信息丰富。该动物模型适用于DED撕裂生理学和病理生理学的研究,以及DED治疗候选制剂的疗效和安全性的评估。
干眼病(DED)是一种慢性疾病,发病率高,发病率为1、2、3、4。炎症在其发病机制5,6中起着关键作用。DED的病理生理学被概念化为源于产量不足或眼泪蒸发过度;前者也被称为水缺乏DED7。Sjögren 综合征是 DED 的一个广泛研究的原型原因,主要影响乳胶腺 (LG),是其在 DED 发病机制中的重要性的一个突出例子。DED通常用人工眼泪治疗,提供暂时的缓解,或用环孢菌素或利菲格拉斯特,两者都抑制眼炎。DED的可用治疗方法都不是最佳的,因此需要开发新的制剂8,9。
DED寻找新的治疗剂受到三大挑战的阻碍:缺乏公认的药物可分量分子靶点,鉴于DED的病理生理学复杂性,这可能难以实现;有前途的制剂的稀疏性;以及缺乏重新概括DED主要特征的动物模型。
与大多数药物开发工作一样,DED 的翔实动物模型是一个至关重要的调查工具,尽管公理声明认为没有动物模型能够完全概括人类疾病。DED的小鼠、大鼠和兔子模型是最常用的,而狗和灵长类动物则很少使用10,11。迄今报告的12个以上兔子DED模型大多试图通过去除LG或阻碍其功能12,13,14,15,16来减少撕裂生产。这些方法包括ILG的外科切除;关闭排泄管;通过辐照或注射下列之一损害LG功能:活性淋巴细胞、线粒体、肉毒杆菌毒素、阿托品或苯甲酸酯。这些方法的主要局限性是它们不一致和频繁部分抑制撕裂生产。
Concanavalin A(Con A),一种植物来源的诱导素,是一种有效的刺激剂T细胞子集,已用于17型肝炎和DED18的实验模型。据报道,基于 Con A 的原始模型具有显著优势,包括相对简单;炎症细胞涌入LG,模仿疾病,如Sjogren的;刺激前激细胞因子IL-1+、IL-8和TGF-β1;通过测量撕裂荧光清障和撕裂时间(TBUT)监测的减泪功能;抗炎皮质类固醇的药物反应。
在应用这一有希望的方法时,除了其优点外,还查明了需要对其进行总体修订和重大改进的局限性。该方法的三个关键缺点已记录在案。首先,该模型是一个尖锐的模型;诱导的DED在大约1周后消退。其次,动物的反应不一致。如所示,在"盲"转皮注射到下级LG(ILG),Con A只随机输送到目标腺体。对ILG解剖结构的详细研究表明,其大小可能变化多达4倍19,使这种注射"命中或错过"的努力。最后,即使注射ILG,卓越的LG(SLG)也经常补偿减少的撕裂流,使模型成为问题。
通过对该方法进行三次修改,克服了这些关键限制,产生了优越的DED动物模型。首先,在超声波(美国)指导下将Con A注射到ILG中,确保Con A进入腺体。注射的成功通过获得注射后美国图像得到确认,如图1所示。其次,为了去除SLG的补偿性撕裂贡献,该腺体的胸腺和轨道部分都注射了Con A。最后,这种急性DED模型每7-10天反复注射Con A,转化为慢性。这些兔子很容易达到2个月的DED。这种方法的成功已充分记载19。
如前所述,DED动物模型的一个重要应用是确定候选治疗剂的疗效和安全性。对磷酸素林酸(OXT-328)的研究证明了该模型的效用,这是一种新型抗炎小分子20,21作为眼药水施用。其有效性基于DED19的参数组进行演示。该模型的相对简单性和信息性还允许将磷酸素与FDA批准的DED、环孢菌素和利菲格拉斯的两种药物进行并排比较,显示出其强大的临床前优越性。
所有动物研究均获得石溪大学机构审查委员会的批准,并根据《关于在眼科和视觉研究中使用动物的ARVO声明》进行。
1. 动物和住房
2. 麻醉和安乐死的方法
注:除需要中度镇液的Con A注射外,所有程序均需要轻度镇液。
3. 去除补膜
4. 测量干眼参数和收集泪样
注:根据研究协议需求(例如,在基线和之后指定的时间点)测量DED参数。DED 的测量应按以下顺序进行,并经过严格努力,每次都忠实地复制它们。在一天中大约同一时间(± 1 h)测试所有动物,以尽量减少昼夜变化。这些测量通常需要两个调查员团队。
5. 干眼的诱导和治疗
注:注入轨道乳腺系统的三个部分。
6. 手术后护理
Con A注射在以密集淋巴细胞渗透为特征的乳痛腺中引起强烈的炎症反应(图13),同时减少撕裂。所有撕裂参数均有明显改变(表1及表2)。此外,泪乳铁蛋白水平被抑制(控制 = 3.1±0.45 vs. Con A 注射 = 2.7±0.02 纳克/毫克蛋白质(均值 = SEM);p<0.03)。最终结果是角膜和结膜上皮受损,玫瑰节染色增加(图6)证明了这一点。
注射三个轨道LG组织产生了一致和均匀的DED状态,不同于以前方法18,27实现的状态。这一结果的主要贡献者是美国指导的注入ILG和注入OSLG。表1总结了此方法的显著结果。所有更改均与严重 DED 一致。
一组 Con A 注射产生持续约 1 周的 DED;所有临床参数于第10天(表2)恢复正常。连续 Con A 注射间隔约 1 周,从而延长了 DED 的持续时间。例如,第 7 天的第二组 Con A 注射将 DED 维护 2 周,等等。在大约 5 组注射后,DED 状态通常变为永久状态,无需进一步注射。
当使用Con A诱导DED的兔子用新型药物磷酸琳达克治疗时,它明显抑制了这种疾病。例如,与经过车辆处理的动物相比,经过一周的这种剂 TBUT 治疗后,与车辆处理的动物相比,明显增加(43.6±4.0 vs. 12.2±2.8 s;p<0.001;平均值 SEM = 分别用于这些值和以下值),而撕裂渗透率则得到正常化(294*4.6 vs. 311±2.0 mOsm/L,+p lt;0.02)。从机械上讲,磷酸素降低了两个关键的中白蛋白的水平,IL-1+(8.4±1.2 vs 21.2±6.6 pg/mg蛋白质;p<0.03)和IL-8(4.9±1.7 vs. 13.5 pg/mg蛋白;p<0.05)19.

图1:下级乳腺的超声图像。上面板:ILG在轨道中向更深移动,位于酶形拱门下方。虚线表示扫描美国探测器的皮肤上的线。中间面板:当手举器横扫这条线时,检查人员会寻找左图像(箭头)中存在的酶体骨回波的丢失,并在右侧消失。下面板:ILG在(左)和后(右)注射Con A.在腺体内开发一个大型囊肿的图像证实了正确的交付.转载许可19。请点击此处查看此图的较大版本。

图2:防毒面具镇化。这张照片显示了防毒面具提供短暂的适度镇流与苯二苯还苯。请点击此处查看此图的较大版本。

图3:去除补膜。(A)注射利多卡因/肾上腺素。(B)用韦斯特科特剪刀截断其底座上的膜。(C)去除锥形膜后,眼部表面更容易可视化。请点击此处查看此图的较大版本。

图4:撕裂分解时间测量。(A)在应用荧光液滴后立即在蓝光下使角膜表面出现均匀的绿色泪膜外观。(B)已经经历了明显断裂的角膜表面,荧光管中有多个黑眼圈和线性条纹。一旦第一个暗点或线出现,就会记录断裂时间。两个浅蓝色圆圈是角膜光源的反射。请点击此处查看此图的较大版本。

图5:席尔默的撕裂测试。(A)正确放置韦克-塞尔海绵,以去除任何残留的局部利多卡因溶液和基线撕裂。通过将三角形海绵的后边缘置于下盖边缘下方,可以保持非常均匀的技术,在放置泪条之前干燥眼部表面。(B)适当放置在地球和下盖之间下盖中间位置的泪条(palpebral 结膜)。请点击此处查看此图的较大版本。

图6:玫瑰染色。上部:角膜表面的照片。左图:在使用 Con A 治疗之前,不存在玫瑰花条染色。右:扩散角膜和结膜染色见上鼻象限注射后(右上)。下部:结膜印象细胞学从上优的牛结膜。左图:治疗前存在许多果子细胞。右:存在内皮细胞,但治疗后没有血球细胞。请点击此处查看此图的较大版本。

图7:准备兔注射凝结剂A注射。(A)使用小剪去除毛皮,便于识别地标,以识别轨道优越的乳胶体。(B)奈尔用于去除剪切后残留的头发。请点击此处查看此图的较大版本。

图8:注射帕佩布拉勒乳突腺。(A)上盖后时间部分的乳胶腺体,以球状高程的形式出现。在涂抹 2% 的荧光后,可以看到从这个腺体表面流淌的眼泪。(B)当兔子接受中度镇颤时,正在注射苍白的乳突腺。一名调查员缩回眼睑,优化腺体的暴露,并在第二个调查员注射腺体时固定面罩。请点击此处查看此图的较大版本。

图9:轨道优等乳突体局部化。皮肤轮廓的变化表明OSLG的位置,因为它通过后护套突出。地球(大箭头)上的交替中压导致优越的轨道腺脱垂,这被视为皮肤中的小高程。每次施加压力时,此高程都会增大 (小箭头)。这个腺体的位置通常与后轨道边缘一致。请点击此处查看此图的较大版本。

图10:注入轨道优越的乳胶体。(A)在如图9所示的脱垂区域,用细齿钳对颅骨施加温和压力。头骨中的薄缝状开口可以裂开。在注射过程中,用钳子留下一个小的缩进标记,大大有助于针的放置。(B)针头正通过保险器垂直插入。如果放置不正确,其通道被骨头骨停止。(C)针处于最终位置,朝向侧锥形。请点击此处查看此图的较大版本。

图11:劣质乳胶体局部化。(A) ILG表面部分的突出性通过下盖看。曲线笔标记表示腺体的下部位置。鼻边缘下的垂直线表示 ILG 在轨道内向更深层位置过渡的近似位置,并充当美国的视觉参考。(B)美国手件横扫垂直线区域;美国监视器将显示酶骨的末端、ILG 过渡的位置以及应给予 Con A 注射的位置("注射部位")。请点击此处查看此图的较大版本。

图12:注射劣质乳胶体。ILG 的注射在美国确定的位置进行。注射深度按文本(步骤 5.8.6)中所述计算。卡尺(见针头后面)确保注射前将针头置于适当的深度。请点击此处查看此图的较大版本。

图13:乳腺的法学。具有典型管状-叶状物结构(A)的正常劣质乳胶腺的组织部分,在注射Con A(B)后,显示明显的淋巴细胞渗透与结构的渗出。类似的炎症渗透在优越的乳腺中可见。请点击此处查看此图的较大版本。
| 注射方法 | TBUT, 秒 | 撕裂渗透,奥斯姆/L | STT,毫米 | |||
| 基线 | 注射后 | 基线 | 注射后 | 基线 | 注射后 | |
| 均值 = SEM,百分比变化 | ||||||
| 没有美国指导的ILG | 58.5 × 1.5 | 44.5 × 7.7 | 297 × 4.9 | 300 × 3.8 | 15.2 ± 0.9 | 12.9 × 2.2 |
| %变化 | -23% | 1% | -15% | |||
| p=0.05 | p=0.36 | p=0.21 | ||||
| 美国指导的ILG + PSLG | 59.4 × 0.6 | 11.4 × 4.2 | 296 × 4.7 | 326 × 3.7 | 15.1 × 1.3 | 10.7 × 1.8 |
| % 变化 | -81% | 10% | -29% | |||
| p<0.0001 | p<0.0001 | p<0.03 | ||||
| 美国指导的 ILG + PSLG + OSLG | 60 × 0.0 | 6.2 × 1.3 | 299 × 2.9 | 309 × 2.8 | 14.6 ± 0.9 | 9.9 × 1.3 |
| % 变化 | -90% | 3% | -32% | |||
| p<0.0001 | p<0.008 | p<0.002 | ||||
| 在将 Con A 单次注入所列腺体后,在第 6 天测量所有值。所有比较都比较了基线。*ILG,劣质乳胶体;PSLG,高级乳胶体部分;OSLG,高级乳腺的轨道部分;美国,超声波 | ||||||
表1:注射技术对干眼严重程度的影响和注射部位数量。
| 基线 | 第6天 | 第13天 | 第21天 | |
| 1 次注射 | 2次注射 | 3次注射 | ||
| TBUT, 秒 | 58.5 × 1.5 | 44.5 × 7.7 | 29.2 × 7.8 | 12.8 × 3.9 |
| % 变化 | -24% | -50% | -78% | |
| p=0.17 | p=0.001 | p<0.0001 | ||
| Osm,Osm/L | 297 × 4.9 | 300 × 3.9 | 308 × 4.9 | 313 × 2.7 |
| % 变化 | 1% | 4% | 5% | |
| p=0.36 | p=0.04 | p=0.003 | ||
| STT,毫米 | 15.2 ± 0.9 | 9.3 × 1.6 | 12.9 × 1.6 | 7.4 × 1.1 |
| % 变化 | -39% | -15% | -51% | |
| p=0.17 | p=0.13 | p=0.008 | ||
| 与基线进行了比较。 | ||||
表2:反复向ILG注射ConA对DED持续时间的影响。
兔子对DED的研究极具吸引力。与小鼠和大鼠相比,它们的角膜和结膜表面积接近人类;它们的药物代谢酶(如酯酶)和乳胶腺的成因学与人类相似,它们的眼睛足够大,足以进行翔实的药代动力学研究。与猪和猴子相比,它们具有相似的功能,它们的成本更低,并且实验操作更容易。如果考虑进行机械研究,与小鼠相比,兔子的相对缺点是可用的试剂(例如单克隆抗体)较少。另一方面,在药代动力学和生物分布研究方面,兔子远远优于小鼠,因为单个组织易于解剖,并且有足够的大小用于分析工作,避免了"样本池"。
关键的一般参数是兔子的适应期。这些动物在通常无法确保适当温度或湿度的运输环境的情况下从供应商处运出。有些动物在抵达时可能已经发育出干眼。建议两周的适应期。同样重要的是,一丝不苟地注意研究兔子被安置在活体室的湿度和温度。任何一种情况的偏差都会导致眼睛状态的巨大变化。手头有备份加湿器和除湿器。如果中央系统发生故障,请使用备份设备快速恢复环境湿度。请记住,这种不幸的事态发展在夏季更为常见。然而,成功诱导DED在兔子中的三个最关键的步骤是:1) 熟练地使用美国成像来识别ILG,并指导和确认Con A的注射;2) 确保注射ILG和SLG的两个部分;3) 可靠且可重复地对 DED 参数进行诊断。
发展所需的实验技能并非易事,但不应阻止任何认真的调查员。期望学习曲线在五次迭代中完成。美国合理的成像系统至关重要。美国对解剖学特征的识别很重要,因此,研究者应该对兔子的解剖结构进行审查。戴维斯25对兔子解剖学的出色描述,一个经典,可以是非常有帮助的。还要记住 ILG 大小的变化。其推论是,Con A 的成功必须始终通过后续成像得到确认。一组兔子对Con A的反应变化通常是由于注射技术(不成功或部分成功注射)或忽略残留的乳腺组织的能力,以补偿眼泪的过度生产。对于那些希望掌握注射技术,注射亚甲蓝,然后及时解剖解剖是有帮助的;如果它到达乳腺或溢出到邻近组织,则实现可视化。迄今为止,这种注射方法已由作者执行超过270次,没有一个单一的并发症。
测定上述DED的五个参数,在临床实践中的确定同样棘手。虽然昼夜变化尚未正式记录在任何一个,有足够的背景证据表明,这种现象在眼睛28,他们应该在一天的同一时间(± 1小时),尤其是当重复检测是执行和相互比较。执行这些检测的一致性至关重要。需要两人小组。由于某些步骤需要严格的时间,参与检测的同一房间的四名或四名以上调查员可能会造成干扰。适当和高质量的摄影文件(如果指明)非常重要。
此模型非常适合药物开发研究。掌握动物模型和测定技术确保了良好的重复性19的功效和安全研究。
这是一种强大的实验方法,因为它消除了先前模型的混淆变异性,简化了动物模型,并基本标准化了DED的五个参数的化验。该模型在候选治疗剂研究上的成功应用,肯定了其作为急需新制剂的疾病的信息性动物模型的实际效用,并加深了对其发病机制的理解。
作者宣布,除了BR在Medicon制药公司和Apis治疗有限责任公司拥有股权的BR外,没有竞争利益;和LH,Medicon制药公司的雇员,在阿皮斯治疗有限责任公司拥有股权。
所有动物研究均按照所有相关的法规和机构准则完成。所有研究均获得石溪大学机构审查委员会的批准,并根据《关于在眼科和视觉研究中使用动物的ARVO声明》进行。
这些研究部分得到了石溪大学医学院的定向研究机会赠款(第1149271-1-82502)和来自纽约塞陶基特Medicon制药公司的研究补助金的支持。作者感谢米歇尔·麦克特南的编辑支持。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 100 毫米微距镜头 | 佳能 EF 100mm f/2.8L IS USM | 3554B002 | |
| 26 号针头 (5/8) | Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ | 305115 | 用于将 ConA 注射到泪腺中的针头 |
| 27 号针头 (5/8) | Becton Dickinson and Company, Franklin Lakes, NJ | 305921 | 用于将 ConA 注射到泪腺中的针头 |
| Aceproinj(乙酰丙嗪) | Henry Schein Animal Health,都柏林,俄亥俄 | NDC11695-0079-8 | 0.1ml/kg 皮下注射兔镇静 |
| 麻醉蒸发器 | VetEquip,普莱森顿,加利福尼亚州 | #911103 | |
| Bishop Harmon 镊子 | Bausch 和 Lomb (Storz),新泽西州布里奇沃特 | E1500-C | 组织镊钳 |
| Bausch 和 Lomb (Storz),新泽西州布里奇沃特 | E-2404 | 用于测量 ConA 注射过程中针头长度的卡尺 | |
| Concanavalin A | Sigma, St. Louis, MO | C2010 | 在 PBS 中制备 5mg/ml 用于注射到兔泪腺 |
| DSLR 相机 | 佳能 EOS 7D DSLR | 3814B004 | 数码单镜头反光相机 |
| 素 | 阿克伦,伊利诺伊州森林湖 | NDC17478-253 | 用 PBS 稀释至 0.2% 以测量 TBUT |
| 异氟醚 | Henry Schein,梅尔维尔,纽约 | 29405 | |
| 乳铁蛋白 ELISA 试剂盒 | MyBiosource,圣地亚哥,加利福尼亚州 | MBS032049 测量 | 泪液乳铁蛋白水平 |
| 利多卡因 | Sigma,圣路易斯,密苏里 | L5647 1 | % 的 PBS 用于麻醉剂 |
| 宏/环闪光 | 佳能宏环 Lite MR-14EXII | 9389B002AA | |
| 渗透压尖端 | TearLab Corp.,圣地亚哥,CA | #100003REV R | 测量泪液渗透压 |
| PBS(磷酸盐缓冲盐水) | Mediatech, Inc. 马纳萨斯,弗吉尼亚州 | 21-031-CV | |
| 兔子,新西兰 白色或荷兰系腰带(如文所述) | Charles River Labs,沃尔瑟姆,马萨诸塞州 | 2-3 公斤 | 研究动物 |
| 玫瑰孟加拉 | Amcon Laboratories Inc.,圣路易斯,密苏里州 | NDC51801-004-40 | 1% 的 PBS,对眼表进行染色 |
| Schirmerstrips | Eaglevision、Katena 产品。新泽西州丹维尔 | AX13613 | 测量泪液产生 |
| 外科放大镜 +1.50 | 视觉设计,纽约州波希米亚 | 专业项目 | 在观察泪膜破裂和进行伴刀豆球蛋白 A 注射的同时提供宏伟的眼表。 |
| TearLab 渗透压计 | TearLab Corp., San Diego, CA | 型号 #200000W REV A | 测量泪液渗透压 |
| 超声探头 | VisualSonics Toronto, Ont | MX 550 S | 超声导流引导 Con A 注射用于泪下腺 |
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