青光眼的動物模型

1、綜述青光眼的動物模型劉紅詹桂林徐亮【摘要】青光眼的動物模型分為兩大類:一類為高眼壓模型另一類為非高眼壓視神經(jīng)損傷模型。從建立動物模型的方法看每種方法均有其理論基礎(chǔ)每一種動物模型均能模擬某一類型青光眼或青光眼的某一方面的病理改變從選擇的動物品種看不同品種的動物各有優(yōu)缺點。應(yīng)根據(jù)不同的試驗設(shè)計采用合理的青光眼模型以期得到科學(xué)的觀察數(shù)據(jù)并作出科學(xué)的結(jié)論。【關(guān)鍵詞】青光眼動物模型作者單位:68198美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心眼科(劉紅詹桂林)四

2、川省人民醫(yī)院眼科(劉紅)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院眼科中心北京市眼科研究所(徐亮)通訊作者:詹桂林Email:gzhan@unmc.edu青光眼在世界上不可逆的致盲眼病中居第二位。目前青光眼的發(fā)病機制、視神經(jīng)損害及保護機制尚不完全清楚因此較好地模擬人類青光眼的動物模型對其研究顯得十分必要。普遍認為青光眼的主要危險因素是高眼壓然而高眼壓不是唯一的因素其他因素如視神經(jīng)缺血視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(retinaganglioncellRGC)的內(nèi)在

3、敏感性在正常眼壓性青光眼患者起關(guān)鍵性作用高眼壓或其他因素的最終結(jié)果是視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞死亡視神經(jīng)發(fā)生進行性損害從而導(dǎo)致不可逆性視力喪失[1]。因此青光眼動物模型有兩大類:一類為高眼壓模型另一類為非高眼壓的視神經(jīng)損傷模型。一、高眼壓青光眼動物模型(一)急性高眼壓動物模型將生理鹽水灌注入前房在45min至1h中眼壓急劇增高至70～120mmHg。驟然升高的眼壓導(dǎo)致視網(wǎng)膜中央動脈、眼動脈的血供短暫中斷引起RGC死亡。該模型產(chǎn)生的病理特征幾乎與臨

4、床急性閉角型青光眼類同此模型能代表急性閉角型青光眼用于急性高眼壓的生理和病理研究[2]。(二)慢性高眼壓動物模型目前慢性高眼壓動物模型廣泛應(yīng)用于青光眼研究中。慢性高眼壓動物模型的制備方式歸納起來主要有5種。1.鞏膜上靜脈高滲鹽水注射法Mrison等[3]將高滲鹽水注入BrownNway大鼠鞏膜上靜脈導(dǎo)致小梁網(wǎng)硬化前房角前粘連而Schlemm管、收集管及房水靜脈均正常。小梁網(wǎng)的硬化導(dǎo)致持續(xù)性眼壓升高從而引起視神經(jīng)損害。此模型與人類開角型青

5、光眼的發(fā)病機制有較多的相似性。在該模型中用BrownNway大鼠的優(yōu)點是可不用全麻在大鼠清醒狀態(tài)下測眼壓。在清醒狀態(tài)下測眼壓可使眼壓記錄更為準確、可靠同時避免了全麻狀態(tài)下測眼壓的缺點全麻可導(dǎo)致眼壓降低和眼壓變化掩蓋24h眼壓晝夜節(jié)律的變化[4]。此模型的缺點是操作較復(fù)雜需要注射高滲鹽水的特殊精細管且需重復(fù)注射只有60%的眼眼壓升高[5]。2.激光光凝小梁網(wǎng)法早在1974年Gaasterl等[6]應(yīng)用激光光凝獼猴小梁網(wǎng)建立了慢性高眼壓模型

6、該模型病理改變部位局限于小梁網(wǎng)并造成周邊虹膜前粘連其阻塞房水外流部位接近Schlemm管比較符合開角型青光眼的病理改變。該模型的特征是激光光凝后眼壓短暫、急劇下降房水流量減少。其眼壓降低、房水流量減少可能是炎性反應(yīng)睫狀突受損所致[7]組織病理學(xué)證實激光損傷了周邊虹膜、鞏膜突和后部小梁網(wǎng)。激光光凝猴小梁網(wǎng)建立的慢性高眼壓模型已被許多實驗室采用。雖然靈長類青光眼模型是最接近人類的模型但由于不易取材、成本昂貴特別在某些試驗如研究RGC損傷機制

7、需要較大樣本量方面具有一定的局限性。因此有學(xué)者用激光光凝大鼠的小梁網(wǎng)建立慢性高眼壓的大鼠模型[8]日本學(xué)者Ueda等[9]用印度藍注入前房碳離子堆積在前房角形成一黑色條帶不需要前房角鏡以黑色條帶為標記激光光凝小梁網(wǎng)眼壓升高維持了4周組織301國際眼科縱覽2007年4月第31卷第2期IntRevOphthalmolApril2007Vol31No.2視神經(jīng)損傷模型主要分為以下三類。(一)視網(wǎng)膜缺血再灌注模型在正常眼壓性青光眼中RGC進行性

8、減少可能是由于視網(wǎng)膜血流的改變視網(wǎng)膜缺血所致視網(wǎng)膜缺血再灌注模型主要用于研究青光眼患者血流量的減少對視神經(jīng)、RGC死亡的影響。視網(wǎng)膜缺血模型分為急性視網(wǎng)膜缺血模型和慢性視網(wǎng)膜缺血模型。在急性視網(wǎng)膜缺血模型中Bchi等[20]在大鼠前房內(nèi)注入生理鹽水眼壓升高至110mmHg眼壓超過大鼠的收縮血壓可導(dǎo)致視網(wǎng)膜中央動脈的血供短暫中斷視網(wǎng)膜低灌注高眼壓維持90～120min可以導(dǎo)致RGC死亡視神經(jīng)萎縮多位學(xué)者用此模型研究了視神經(jīng)保護的藥物但此模

9、型不能區(qū)分是高眼壓還是視網(wǎng)膜缺血導(dǎo)致RGC的減少。另一種急性視網(wǎng)膜缺血再灌注模型不涉及眼壓分離出視神經(jīng)結(jié)扎眼血管導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺血發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜的內(nèi)核層細胞和RGC減少[21]。Vidal2Sanz等[22]用滲透性微型真空泵將血管收縮劑內(nèi)皮素21以持續(xù)低流量維持3天注入兔前部視神經(jīng)周圍的蛛網(wǎng)膜下腔導(dǎo)致前部視神經(jīng)周圍的微血管收縮產(chǎn)生慢性視神經(jīng)缺血模型。Cioffi等[23]用此法建立了猴的慢性視神經(jīng)缺血模型猴前部視神經(jīng)周圍的微血管收縮導(dǎo)致了視神

10、經(jīng)軸突的減少眼壓沒有變化。上述三種方法操作較復(fù)雜有學(xué)者用血管收縮劑提出了更簡單易行的方法將內(nèi)皮素21直接注入兔的玻璃體腔觀察到能引起視乳頭和視網(wǎng)膜的慢性低灌注視神經(jīng)軸突減少[24]或?qū)?nèi)皮素21行結(jié)膜下注射[25]通過熒光素眼底血管造影證實可以短暫中斷視網(wǎng)膜中央動脈的血供導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺血再灌注。用血管收縮劑建立視網(wǎng)膜缺血再灌注的動物模型在視神經(jīng)的保護研究中被廣泛應(yīng)用。(二)機械損傷模型有部分青光眼患者雖然眼壓得到很好控制但視神經(jīng)仍繼續(xù)損害

11、。這部分青光眼患者除了高眼壓是原發(fā)因素外還有其他因素。其他因素可能是原發(fā)因素導(dǎo)致的結(jié)果例如原發(fā)性因素導(dǎo)致的神經(jīng)元損害產(chǎn)生的中間產(chǎn)物使得躲過了原發(fā)損害的視神經(jīng)元產(chǎn)生繼發(fā)性損害。因此在尋找視神經(jīng)保護的藥物時可以在原發(fā)性損害與繼發(fā)性損害之間著手減弱不利因素或給細胞提供有利因素來應(yīng)付原發(fā)性損害造成的變化?；诖死碚揧oles和Sch2wartz[26]用大鼠建立了一損傷擠壓模型在大鼠的視神經(jīng)造成一可評估的局部神經(jīng)退變病灶該模型的原發(fā)性神經(jīng)元損傷

12、容易控制而繼發(fā)性損害能夠被量化即使原發(fā)性損害去除仍可刺激視神經(jīng)的繼發(fā)性損害因此可用于觀察視神經(jīng)保護的治療是否能終止視神經(jīng)的進行性損害篩選視神經(jīng)保護的藥物。此模型被廣泛用作研究被損害的RGC的變性病理過程及篩選視神經(jīng)保護的藥物。(三)RGC興奮性毒性損傷模型青光眼視力的喪失是由于選擇性的RGC死亡RGC的死亡又分為原發(fā)性和繼發(fā)性損害兩個階段原發(fā)誘因?qū)е聯(lián)p害后產(chǎn)生一有害的細胞環(huán)境導(dǎo)致繼發(fā)性損害谷氨酸在繼發(fā)性損害中起重要作用[26]在人和猴的

13、青光眼玻璃體中發(fā)現(xiàn)谷氨酸增高[27]進一步證明谷氨酸與青光眼RGC的損害有關(guān)。谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)當其濃度超過生理濃度它即變成一種細胞毒素高濃度的谷氨酸能刺激數(shù)種細胞受體包括N2甲基天冬氨酸(N2methyl2d2aspartateNMDA)受體。受體受刺激后導(dǎo)致大量的鈣離子進入細胞內(nèi)異常高的鈣離子濃度導(dǎo)致異常的核酸酶、蛋白酶、脂肪酶激活產(chǎn)生了自由基的釋放和激活了一氧化氮通路中間化合物和自由基的相互作用導(dǎo)致了細胞凋亡

14、。RGC細胞對谷氨酸的毒性作用異常敏感有學(xué)者用谷氨酸或其他興奮性毒性化合物誘導(dǎo)動物RGC死亡建立視神經(jīng)損傷模型Vwerk等[28]建立了一慢性低劑量谷氨酸RGC中毒模型將215mmolΠL1μl的谷氨酸每5天注射一次注入大鼠玻璃體腔大鼠玻璃體腔內(nèi)源性谷氨酸濃度由5μm至12μm升高到26μm至34μm大鼠玻璃體腔維持高濃度谷氨酸達3個月3個月后發(fā)現(xiàn)RGC減少了42%其他興奮性毒性化合物如NMDA注入動物玻璃體腔導(dǎo)致RGC減少但NMDA不

15、僅能導(dǎo)致RGC細胞而且能導(dǎo)致在RGC細胞層的無長突細胞明顯變性和減少[29]。三、小結(jié)青光眼動物模型增強了對青光眼生物基礎(chǔ)的理解使人們進一步了解了青光眼的病因、病理和分子生物學(xué)的改變更重要的是能用動物模型對治療青光眼的有發(fā)展前景的降眼壓藥物和視神經(jīng)保護藥物進行篩選和試驗為人類的臨床試驗提供依據(jù)。不同的青光眼模型均有各自的優(yōu)、缺點從建立動物模型的方法看每種方法均有其理論基礎(chǔ)均能模擬某一種類型的青光眼或青光眼的某一方面從選擇的501國際眼科