背景:視網(wǎng)膜色素變性(RP)是導致夜盲和最終喪失周邊和中央視野視網(wǎng)膜退行性疾病。一些負責RP基因已經(jīng)確定,其中大部分同光傳導通路相關(guān)。這些研究結果還沒(méi)有誘導發(fā)現有效的治療或預防策略。視網(wǎng)膜假體通過(guò)刺激剩余的視網(wǎng)膜神經(jīng)元引起幻視,已被研究作為潛在的工具來(lái)恢復這些患者的視覺(jué)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種嚙齒類(lèi)感光變性動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行視覺(jué)功能的研究。RCS大鼠攜帶Mertk基因自發(fā)突變導致光感受器變性。連續光照射是另一種技術(shù),用于調查感光變性的機制。兔感光變性的模型將承擔復雜的行為任務(wù),更密切地模擬人類(lèi)的視覺(jué)功能。我們報告了2種產(chǎn)生一個(gè)兔單眼感光變性模型方法。維替泊芬是一種光敏染料,用于臨床,無(wú)任何副作用。在臨床前研究中,維替泊芬和/或延長(cháng)曝光量誘導光感受器和視網(wǎng)膜色素上皮細胞的損傷。維替泊芬用于局部視網(wǎng)膜光感受器變性誘導。硝普鈉(SNP)是用于治療高血壓。SNP在血液中分解和釋放一氧化氮(NO),作為血管擴張劑。在視網(wǎng)膜中,過(guò)量NO誘導光感受器變性。玻璃體腔注射硝普鈉誘導廣泛性感光變性。兩維替泊芬和SNP誘導光感受器變性對對側眼沒(méi)有明顯的影響。感光變性的單眼模型的好處包括使用的同一只動(dòng)物眼睛作為一種對照,這減少了實(shí)驗動(dòng)物的使用數量。
方法:按照說(shuō)明書(shū)使用維替泊芬。在我們的研究中,我們使用了一個(gè)鹵素反射燈作為光源。維替泊芬2mg溶于無(wú)菌蒸餾水7ml,使用5%葡萄糖溶液調整濃度至0.1mg/ml.溶液按照0.5mg/kg靜脈注射,速度為1ml/min。SNP溶于生理鹽水,不同濃度的SNP在兔眼玻璃體腔內注射。使用18只雄性荷蘭兔。家兔麻醉使用氯胺酮(66 mg/ml)和甲苯噻嗪(33mg/kg)肌肉注射混合麻醉。使用維替泊芬誘導視網(wǎng)膜變性,用1%阿托品和2.5%鹽酸去氧腎上腺素放大瞳孔后,視網(wǎng)膜被暴露在距離角膜10毫米的鹵素反射燈下。第二模型,眼局部應用鹽酸奧布卡因,使用手術(shù)顯微鏡、作小切口以暴露鞏膜,結膜和30號針頭將SNP溶液100μL注射玻璃體內。兩周后,使用手持式眼底照相機進(jìn)行眼底照相。治療后1個(gè)月獲取ERG記錄。白兔暗適應過(guò)夜,用1%阿托品、2.5%鹽酸去氧腎上腺素散瞳,而0.5%鹽酸丙美卡因角膜麻醉。金絲環(huán)小接觸鏡片放置在角膜,銀絲參考電極置于皮下的眼睛之間。由一個(gè)白色的LED脈沖激活產(chǎn)生閃光,光刺激持續時(shí)間為10毫秒。記錄全場(chǎng)暗視ERG,帶通濾波在0.3到500赫茲,并取每個(gè)光照強度的5個(gè)響應的平均值。接地電極夾放在尾上。白光LED(7500Kelvin)用于白刺激。分析維替泊芬和SNP處理的眼睛視網(wǎng)膜形態(tài)按照Tomita等人先前描述的進(jìn)行。用戊巴比妥鈉靜脈注射處死動(dòng)物。摘除眼球固定、石蠟包埋,切三微米厚的視網(wǎng)膜,用蘇木精-伊紅染色。統計分析采用GraphPad Prism軟件進(jìn)行,統計意義的標準為P<0.05。
結果:沒(méi)有光照曝光的未處理組和維替泊芬組沒(méi)有明顯變化。曝光后維替泊芬治療組或硝普鈉玻璃體腔內注射誘導視網(wǎng)膜萎縮。萎縮的程度取決于曝光持續時(shí)間或SNP濃度。當維替泊芬治療視網(wǎng)膜暴露于光,即使只有10分鐘,視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)色素沉著(zhù)能清楚觀(guān)察到。隨著(zhù)光照時(shí)間的延長(cháng),色素沉著(zhù)明顯被標記為RPE萎縮。維替泊芬加光照射引起的病變明確限制暴露于光的區域。然而,通過(guò)SNP可引起周邊視網(wǎng)膜變性的。熒光血管造影顯示注視1毫摩SNP的視神經(jīng)周?chē)谐鲅?。ERGs振幅(a和b波)在維替泊芬治療眼比未處理眼略有下降。b波振幅隨著(zhù)曝光時(shí)間持續而下降。SNP處理眼睛,振幅隨SNP濃度增高而下降。即使僅注射0.1毫摩SNP,ERG的b波振幅明顯降低。維替泊芬治療無(wú)光照射不誘導光感受器變性。然而,視網(wǎng)膜的神經(jīng)變性(主要是感光細胞)發(fā)生至少需曝光10分鐘。在SNP誘導的退化模型,病變包括周邊視網(wǎng)膜內層和感光層。
討論:光敏染料維替泊芬被廣泛應用作為光動(dòng)力療法(PDT)的一部分用于CNV的治療。然而,PDT不是純粹性選擇脈絡(luò )膜和可能導致視網(wǎng)膜的損傷。PDT誘導劑量依賴(lài)性損傷感光細胞和視網(wǎng)膜色素上皮細胞。隨著(zhù)特定波長(cháng)的吸收,產(chǎn)生氧自由基,這對感光細胞和視網(wǎng)膜色素上皮細胞是有毒的。眼底攝影顯示:靜脈注射維替泊芬后,暴露于光照后引起的光感受器損傷被局限在光照區域。通過(guò)光化學(xué)反應,SNP釋放出一氧化氮,通過(guò)各種方式減少代謝產(chǎn)物包括硫醇,含微粒體生物細胞器。NO參與多種視網(wǎng)膜功能,內源性NO增強光適應過(guò)程中的錐體反應,有時(shí)會(huì )導致視網(wǎng)膜毒性及有助于缺血引起的損傷。在正常情況下,在缺血或連續激烈的光暴露,引起視網(wǎng)膜變性的嚴重程度取決于局部NO水平。
結論:我們的研究結果強調了誘導兔視網(wǎng)膜色素變性的2種方法:通過(guò)光照和SNP引起的。在維替泊芬-曝光模式,光感受器變性可以限制暴露于光的區域。此模型對誘導局部感光病變是有用的,如發(fā)生年齡相關(guān)性黃斑變性。與此相反,SNP誘導整個(gè)視網(wǎng)膜光感受器變性。這兩種模型對再生研究可能是有用的,例如,針對視網(wǎng)膜假體,發(fā)展iPS移植和基因治療。