宋 碩,孟 永,李 華2,*
1中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院國家上海新藥安全評(píng)價(jià)研究中心,上海201203;2上海益諾思生物技術(shù)股份有限公司,上海201203;3益諾思生物技術(shù)南通有限公司,江蘇 南通226133
“青光眼(glaucoma)”這一術(shù)語源自希臘語“glaukós”,指綠色或淺灰色的,因此又稱為綠內(nèi)障,是一種常見的視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性疾?。?]。盡管該疾病的病理生理學(xué)過程仍不完全明確,但其與眼壓(intraocular pressure,IOP)升高、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cell,RGC)死亡以及視神經(jīng)軸突變性的相關(guān)性已得到證實(shí)[2]。青光眼是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致不可逆失明的主要原因,預(yù)計(jì)到2040年,青光眼患者將達(dá)到1.118億[3]。青光眼有幾個(gè)已知的危險(xiǎn)因素,如眼壓升高、家族史、高度近視以及心血管疾病等,其中眼壓升高是最重要的危險(xiǎn)因素。然而,在眼壓正常或治療后恢復(fù)正常眼壓的青光眼患者中,神經(jīng)退行性變?nèi)钥赡芾^續(xù)進(jìn)展。神經(jīng)損傷的發(fā)病機(jī)制多種多樣,包括谷氨酸所致的神經(jīng)毒性、一氧化氮以及神經(jīng)炎癥和神經(jīng)保護(hù)調(diào)節(jié)的失衡等[4]。
鑒于此,青光眼一直是眼科疾病臨床前和臨床研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。青光眼臨床前研究主要依賴動(dòng)物模型,利用動(dòng)物模型模擬人類青光眼的發(fā)生發(fā)展過程,研究其危險(xiǎn)因素、發(fā)病機(jī)制,以促進(jìn)抗青光眼藥物的開發(fā)和治療手段的改進(jìn)。按不同的分類方法,當(dāng)前青光眼動(dòng)物模型可分為急性、慢性模型,高眼壓、正常眼壓模型,體內(nèi)、體外模型,以及自發(fā)產(chǎn)生或誘導(dǎo)產(chǎn)生的模型等[5]。本文將介紹當(dāng)前青光眼動(dòng)物模型建立的方法及在青光眼研究中的應(yīng)用,以期改進(jìn)當(dāng)前青光眼動(dòng)物模型,并為新模型的構(gòu)建提供思路和啟發(fā)。
自發(fā)型青光眼動(dòng)物模型是動(dòng)物自發(fā)產(chǎn)生(遺傳)或者人為對(duì)其進(jìn)行基因改造(轉(zhuǎn)基因)得到的,對(duì)青光眼臨床前體內(nèi)研究具有重要價(jià)值。遺傳性青光眼的發(fā)生常見于比格犬等多個(gè)犬種,其中比格犬原發(fā)性青光眼是一種常染色體隱性遺傳病,多在9~18個(gè)月大時(shí)發(fā)?。?]。多個(gè)種屬的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物自發(fā)型青光眼模型已得到廣泛應(yīng)用,包括犬、小鼠、雞、家兔等,其中以小鼠研究和應(yīng)用最多。小鼠眼球在多個(gè)方面與人眼相似、發(fā)育周期短、價(jià)廉,可以根據(jù)造模需求進(jìn)行青光眼相關(guān)致病基因的插入、敲除、修飾等轉(zhuǎn)基因操作,成為研究青光眼發(fā)病的分子機(jī)制、遺傳學(xué)因素及藥物治療機(jī)制等較為理想的動(dòng)物模型。但是小鼠眼球小,相關(guān)眼科檢查和檢測難度較大,限制了小鼠青光眼模型的發(fā)展。DBA/2J小鼠是背景信息最豐富的小鼠模型之一,與人類青光眼有許多相似之處,作為一種年齡依賴性的遺傳性高眼壓青光眼模型被廣泛用于青光眼研究。其自發(fā)出現(xiàn)前節(jié)異常(前房加深、角膜水腫等)、虹膜萎縮、虹膜外周粘連和色素分散,導(dǎo)致眼壓約從8月齡開始升高,具有典型的青光眼損傷特點(diǎn),但不同小鼠間RGC損傷的程度有很大差別[7-8]。有研究報(bào)道視網(wǎng)膜中過表達(dá)Norrin的轉(zhuǎn)基因小鼠(Pax6-Norrin)與DBA/2J小鼠雜交得到DBA/2J/Pax6-Norrin小鼠,1歲DBA/2J/Pax6-Norrin組小鼠的視神經(jīng)軸突存活率明顯高于同窩DBA/2J組,該研究為青光眼治療提供了一個(gè)可能的新靶點(diǎn)[9]。轉(zhuǎn)基因青光眼動(dòng)物的主要優(yōu)點(diǎn)在于個(gè)體間眼壓升高、視網(wǎng)膜和視神經(jīng)損傷等方面的反應(yīng)更加一致,個(gè)體差異小。更重要的是,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的使用有助于識(shí)別引起疾病的基因座之間的相互作用。
除了自發(fā)型高眼壓青光眼模型,自發(fā)的正常眼壓青光眼(normal tension glaucoma,NTG)小鼠模型也有研究報(bào)道。谷氨酸/天冬氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(glutamate/aspartate transporter,GLAST)和興奮性氨基酸載體1(excitatory amino acid carrier 1,EAAC1)的缺失可導(dǎo)致RGC自發(fā)死亡和視神經(jīng)退行性變,不伴隨眼壓升高,病理過程與NTG類似。Harada等[7]總結(jié)了目前已經(jīng)建立的多種青光眼動(dòng)物模型,包括GLAST敲除小鼠、EAAC1敲除小鼠、視神經(jīng)蛋白E50K敲入小鼠、DBA/2J小鼠和實(shí)驗(yàn)性誘導(dǎo)模型,并分析了各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性。其中GLAST敲除小鼠、EAAC1敲除小鼠和視神經(jīng)蛋白E50K敲入小鼠雖然發(fā)生了RGC變性,但眼壓表現(xiàn)正常,這些小鼠的視網(wǎng)膜變性始于3~5周齡,具有比人類青光眼預(yù)期更早更快的時(shí)間進(jìn)程。高眼壓模型的研究結(jié)果對(duì)NTG也是有用的,綜合考慮NTG模型和高眼壓模型治療的結(jié)果可能會(huì)促進(jìn)針對(duì)非眼壓因素的新治療方法的開發(fā)。
誘導(dǎo)型青光眼動(dòng)物模型是通過一定誘因人為誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)生青光眼而得到的,是研究青光眼發(fā)病機(jī)制及藥理藥效的重要手段。與自發(fā)型模型相比,其優(yōu)勢在于,在同一只動(dòng)物中提供了一個(gè)對(duì)照眼,即一只眼睛接受誘導(dǎo),另一只眼睛作為對(duì)照,大大節(jié)省了動(dòng)物使用量。為開展對(duì)照實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了合適的條件,將解決自發(fā)型青光眼模型的發(fā)病時(shí)機(jī)和疾病過程難以控制的問題。
2.2.1 眼壓依賴性青光眼動(dòng)物模型
眼壓依賴性青光眼動(dòng)物模型,即動(dòng)物眼壓隨著誘導(dǎo)因素的施加而升高,表現(xiàn)為高眼壓,伴或不伴有RGC凋亡、視神經(jīng)軸突變性等視神經(jīng)損害。由于當(dāng)前高眼壓癥的動(dòng)物模型研究較少,本文所述眼壓依賴性青光眼動(dòng)物模型僅指伴高眼壓的青光眼動(dòng)物模型。眼壓依賴性動(dòng)物模型的建立方法多種多樣,但目前單個(gè)模型僅能模擬某一種類型青光眼的疾病表型,或其表型某一方面的特點(diǎn)。因此,建立相似性高、標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)、適用、可控、易行、經(jīng)濟(jì)的高眼壓模型對(duì)青光眼基礎(chǔ)及臨床研究具有重要意義。
高眼壓被認(rèn)為是青光眼最主要的危險(xiǎn)因素,大多數(shù)的青光眼模型都是通過阻止房水排出而升高眼壓。房水處于動(dòng)態(tài)循環(huán)中,它由睫狀體的睫狀突上皮產(chǎn)生后到達(dá)后房,通過瞳孔進(jìn)入前房,然后由前房經(jīng)小梁網(wǎng)進(jìn)入Schlemm管,再經(jīng)集液管和房水靜脈最后進(jìn)入鞏膜表層的睫狀前靜脈而回到血液循環(huán),為壓力依賴性外流途徑。另有少部分房水從葡萄膜鞏膜途徑引流(占10%~20%)或經(jīng)虹膜表面隱窩吸收(微量),為非壓力依賴性排出途徑。房水循環(huán)通道任一部位受阻,都將導(dǎo)致眼壓升高[10],因此模型建立的關(guān)鍵部位主要為小梁網(wǎng)及上鞏膜靜脈[5]。
2.2.1.1 前房注射特定物質(zhì)
通過向?qū)嶒?yàn)動(dòng)物前房內(nèi)注射一定量的特定物質(zhì),增加房水外流阻力或者堵塞小梁網(wǎng),從而減緩或阻斷房水流出,導(dǎo)致眼壓升高。目前文獻(xiàn)報(bào)道的用于前房注射的物質(zhì)包括透明質(zhì)酸鈉、甲基纖維素、復(fù)方卡波姆、微球、水凝膠、自體血細(xì)胞、S-抗原等。Yu等[11]通過向Sprague-Dawley大鼠前房單次注射7 μL由羧甲基透明質(zhì)酸和聚乙二醇二丙烯酸酯以4∶1的比例預(yù)先混合而成的原位交聯(lián)水凝膠,來升高其眼壓。并評(píng)估了與青光眼相關(guān)的重要視覺功能變化、常見降眼壓藥物的降壓效果以及原位交聯(lián)水凝膠前房注射對(duì)角膜內(nèi)皮的安全性影響。閃光視覺誘發(fā)電位(flash visual evoked potential,F(xiàn)VEP)的P1潛伏期和振幅變化表明該模型能有效誘導(dǎo)視神經(jīng)功能損害。除匹羅卡品的降壓效果不明顯,其余所評(píng)估的藥物均有效。第2、4和8周對(duì)角膜內(nèi)皮的組織學(xué)分析、TUNEL和CCK-8檢測結(jié)果與對(duì)照組相比無顯著性差異。因此,認(rèn)為前房單次注射水凝膠對(duì)高眼壓青光眼的建模有效,對(duì)多數(shù)常用的降眼壓藥物有反應(yīng),且對(duì)角膜內(nèi)皮無毒性。Hazlewood等[12]向3月齡C57BL/6J小鼠右眼前房注射2 μL粒徑為6 μm聚苯乙烯微球和1 μL透明質(zhì)酸鈉,誘導(dǎo)眼壓升高。從注射微球的當(dāng)天,飼喂小鼠含或不含替米沙坦的固體顆粒飼料。盡管兩組小鼠IOP升高的幅度和持續(xù)時(shí)間相似,但相比替米沙坦治療小鼠,未喂食替米沙坦的小鼠視神經(jīng)軸突的變性率顯著增加(49.00%vs.0.58%),表明替米沙坦具有一定的神經(jīng)保護(hù)作用。
相對(duì)于聚苯乙烯或乳膠微球,可以定向吸引的磁性微球和方便觀察的熒光微球,因?yàn)榫哂凶⑸浜罂杀欢ㄏ蛭练拷牵粫?huì)大量積聚于瞳孔區(qū)而影響通過瞳孔的眼底檢查和便于觀察微球的分布位置等優(yōu)點(diǎn),越來越多被應(yīng)用。更為重要的是,使用磁性微球時(shí)僅需要更少的注射次數(shù)即可實(shí)現(xiàn)眼壓持續(xù)升高,大大提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。Tribble等[13]向Brown Norway大鼠前房單次注射6~8 μL(1.6×106個(gè)/μL)直徑4.5 μm的環(huán)氧樹脂磁性微球,并使用手持磁鐵吸引使其堵塞房角,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Brown Norway大鼠磁性微球模型再現(xiàn)了人類青光眼的許多臨床相關(guān)特征,表現(xiàn)出與人類青光眼相似的RGC退行性變、相一致的血管損害以及伴有高眼壓的眼球整體尺寸擴(kuò)大。
2.2.1.2 類固醇誘導(dǎo)
高眼壓是臨床上眼科應(yīng)用慢性類固醇藥物治療時(shí)最常見的并發(fā)癥,約90%的青光眼患者和30%的疑似青光眼患者在使用類固醇制劑治療4周后出現(xiàn)了中度眼壓升高。類固醇誘導(dǎo)的青光眼模型類似于原發(fā)性開角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG),患者小梁網(wǎng)的形態(tài)變化,房水流出受阻。在一些動(dòng)物模型中使用類固醇誘導(dǎo)小梁網(wǎng)變性已被廣泛報(bào)道,局部、全身和眼周等途徑給予類固醇制劑均可導(dǎo)致動(dòng)物模型眼壓升高[14]。Rybkin等[15]總結(jié)了從嚙齒類動(dòng)物到靈長類動(dòng)物的體外細(xì)胞和器官培養(yǎng)以及體內(nèi)動(dòng)物模型,用于研究類固醇誘導(dǎo)眼壓升高在特定方面的優(yōu)點(diǎn)和局限性,并提供了這些模型系統(tǒng)用于理解類固醇誘導(dǎo)高眼壓的例子。盡管體外模型無法完全模擬體內(nèi)的復(fù)雜性,但它們對(duì)于了解類固醇誘導(dǎo)高眼壓的分子機(jī)制,以及篩選針對(duì)性的治療藥物都不可或缺。了解每種模型的優(yōu)點(diǎn)和局限性,對(duì)于選擇最佳系統(tǒng)來解決問題至關(guān)重要,將推動(dòng)對(duì)類固醇誘導(dǎo)眼壓升高的病理生理學(xué)機(jī)制的理解。
2.2.1.3 激光光凝房水流出通道
通過激光單獨(dú)或聯(lián)合光凝小梁網(wǎng)、角膜緣靜脈叢和鞏膜外血管等房水引流相關(guān)組織,減少房水流出,可導(dǎo)致眼壓升高。12~16周齡、體重40~45 g的雄性Swiss白化小鼠麻醉后,左眼接受二極管激光光凝。激光束直接瞄準(zhǔn)并發(fā)射到角鞏膜緣和上鞏膜靜脈,不透過任何透鏡。激光光斑大小為50~100 μm,照射時(shí)間0.5 s,輸出功率為0.3 W,每只眼睛光凝55~76處。光凝后第1~3天,激光眼的眼壓顯著高于對(duì)照眼,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);第5天,眼壓開始下降,第7天接近對(duì)照眼眼壓值[16]。為了探討激光誘發(fā)的高眼壓對(duì)食蟹猴視錐細(xì)胞和視網(wǎng)膜厚度的長期影響,Liu等[17]用氬激光光凝5只雄性食蟹猴右眼,左眼作為對(duì)照眼。激光光斑大小50 μm,功率11.5 W,暴露時(shí)間0.5 s,在小梁網(wǎng)中段光凝燒傷60~150處。首次光凝2周后,對(duì)眼壓低于30 mmHg的食蟹猴,再對(duì)剩余的小梁網(wǎng)進(jìn)行激光光凝。激光眼反復(fù)給予激光光凝后,高眼壓可維持?jǐn)?shù)年。6年后行光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography,OCT)和藍(lán)色背景下紅色閃光的視網(wǎng)膜電圖(electroretinogram,ERG)檢查。結(jié)果顯示,和對(duì)照眼相比,激光眼視盤杯盤比增大;神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞復(fù)合體明顯變??;明視負(fù)波ERG的平均振幅、平均最大圓錐框幅均顯著降低。表明激光誘發(fā)的長期高眼壓影響了食蟹猴視錐細(xì)胞作為光感受器的功能。
激光誘導(dǎo)的青光眼模型相對(duì)可靠、簡單,是研究青光眼視神經(jīng)保護(hù)的一種很好的方法,但該方法需要昂貴的設(shè)備和對(duì)操作人員專門的訓(xùn)練,需要多次重復(fù)激光操作才能維持較長時(shí)間高眼壓。不同物種對(duì)激光能量的吸收也不同,使用時(shí)需要摸索激光參數(shù)。此外,眼壓升高的幅度和持續(xù)時(shí)間差別也很大,也可能會(huì)引起前房積血和角膜水腫等眼部炎癥[14]。
2.2.1.4 上鞏膜靜脈注射高滲生理鹽水
將高滲生理鹽水注入鞏膜表面靜脈使小梁網(wǎng)硬化,房水流出阻力增加,可引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物眼壓升高,其中最常使用的動(dòng)物是大鼠。Morrison等[18]詳述了Brown Norway大鼠鞏膜靜脈注射操作的過程和技巧,在眼睛的赤道部放置一個(gè)塑料環(huán),塑料環(huán)留有一個(gè)缺口便于注射目標(biāo)靜脈,同時(shí)阻塞所有引流的血管,避免高滲生理鹽水大量流失。盡量選擇較大、分支少的上鞏膜靜脈,將其仔細(xì)與鞏膜分離后,插入一個(gè)連接注射器的玻璃微針,緩慢注射50 μL濃度為1.5~2.5 mol/L的高滲鹽水。鹽水逆行進(jìn)入Schlemm管并穿過小梁網(wǎng)進(jìn)入眼睛,角膜周圍血管叢變白、前房加深,由此產(chǎn)生炎癥和前房角、小梁網(wǎng)瘢痕。剛開始眼壓可能低于正常值,但隨著房水生成恢復(fù)和前房角瘢痕的形成,術(shù)后7~10 d眼壓將開始高于正常水平。
除了包括操作所必需的設(shè)備和具體方法等注射技術(shù)之外,大鼠品系的選擇、高滲鹽水的濃度范圍、眼壓測量的時(shí)間和頻率、眼壓升高的峰值和持續(xù)時(shí)間、視神經(jīng)損傷模式等也有文獻(xiàn)報(bào)道[19]。高滲鹽水模型依賴于房水流出的解剖結(jié)構(gòu),小梁網(wǎng)和前房角產(chǎn)生瘢痕,房水流出梗阻導(dǎo)致眼壓升高,這可能會(huì)重現(xiàn)人類青光眼角膜、鞏膜和視盤的應(yīng)力和張力的特征。此外,眼壓升高的過程是漸進(jìn)性的,仔細(xì)規(guī)劃和記錄眼壓,捕捉峰值和中度眼壓,可減少獲得準(zhǔn)確眼壓病史的難度,而且可以獲得良好的眼壓變化與神經(jīng)損傷的相關(guān)性。因此,該模型可以被用來研究壓力誘發(fā)的視神經(jīng)損傷機(jī)制,并評(píng)估潛在的神經(jīng)保護(hù)療法。
2.2.1.5 激光、燒灼或結(jié)扎上鞏膜靜脈
房水從Schlemm管和集合管引流匯入上鞏膜靜脈,然后進(jìn)入靜脈循環(huán),因此,可以通過激光、燒灼或結(jié)扎來封閉兩條或多條上鞏膜靜脈,減少房水流出,從而增加眼壓。眼壓升高的幅度取決于所封閉的上鞏膜靜脈的數(shù)目。兩種或兩種以上的上鞏膜靜脈封閉術(shù)會(huì)導(dǎo)致長期的眼壓升高和ERG改變。一次燒灼上鞏膜靜脈的成功率為36%~100%,可使眼壓持續(xù)升高10 d至24周,而聯(lián)合上鞏膜靜脈結(jié)扎術(shù)可使眼壓持續(xù)升高6個(gè)月以上[20]。
激光光凝上鞏膜靜脈產(chǎn)生高眼壓的原理與上鞏膜靜脈燒灼法類似,燒灼法需燒灼2~3 mm的上鞏膜靜脈,燒灼范圍較大;而激光可光凝1 mm以內(nèi)的上鞏膜靜脈,光凝范圍較小,由于小鼠眼球小、鞏膜薄,使得激光光凝鞏膜上靜脈建立高眼壓模型的方法特別適用于小鼠[21]。Zhang等[22]比較了單純鞏膜外靜脈閉塞和合并2700角膜緣血管閉塞的5~8周齡CD1小鼠激光光凝誘導(dǎo)眼壓升高的差異。單純或聯(lián)合激光光凝后,IOP在術(shù)后1~6 d內(nèi)顯著升高,在7 d恢復(fù)到基線水平;前段OCT檢查顯示單純或聯(lián)合激光前,房角粘連較少,角膜緣血管正常;單純或聯(lián)合光凝后角膜厚度均明顯增加,前房未檢出炎性細(xì)胞,視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層(retinal nerve fiber layer,RNFL)厚度和RGC密度均顯著降低。結(jié)果顯示,單純激光鞏膜外靜脈和合并激光2700角膜緣血管的兩種激光方法的檢測結(jié)果無顯著性差異。
2.2.1.6 環(huán)角鞏膜緣縫合
環(huán)角鞏膜緣縫合是一種簡單、微創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)有效的方法,可誘導(dǎo)大鼠和小鼠高眼壓,導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)細(xì)胞損傷。升高眼壓的機(jī)制可能是改變了虹膜根部、睫狀肌、脈絡(luò)膜和鞏膜間隙的生理功能,破壞了葡萄膜鞏膜流出途徑??p線壓迫導(dǎo)致睫狀肌內(nèi)的間距減小,鞏膜突對(duì)房水的泵送減少,從而減少房水流出。其他機(jī)制包括對(duì)鞏膜內(nèi)靜脈和鞏膜淺層靜脈叢的壓迫,從而升高上鞏膜靜脈壓,進(jìn)而導(dǎo)致眼壓升高[23]。Long Evans大鼠和C57BL/6小鼠在全身麻醉的情況下,分別用7/0和10/0尼龍縫合線在眼球赤道部周圍的結(jié)膜上進(jìn)行環(huán)形縫合,不穿透鞏膜,打一個(gè)活結(jié)將縫合線系緊。通過調(diào)節(jié)活結(jié)的松緊度,以達(dá)到目標(biāo)眼壓。大鼠的IOP可維持穩(wěn)定升高至少8周,小鼠的IOP可維持升高12周,同時(shí)暗視閾 值 反 應(yīng)(positive Scotopic Threshold Response,pSTR)、RNFL厚度和RGC密度降低。更為重要的是,該模型可以在需要時(shí)拆除縫線,使眼壓恢復(fù)到基線值。眼壓正?;赡苡兄谘芯靠赡婕安豢赡鍾GC損傷的細(xì)胞和分子相關(guān)性機(jī)制[24]。有研究比較了CD1小鼠激光光凝上鞏膜靜脈和角膜緣血管、環(huán)角膜緣縫合所引起的IOP和視網(wǎng)膜病變。根據(jù)即刻眼壓峰值的水平,環(huán)角膜緣縫合模型又分為急性(>55 mmHg)和慢性(<55 mmHg)。激光組IOP在5 h達(dá)到峰值,7 d內(nèi)恢復(fù)正常。所有縫合組IOP最初即出現(xiàn)峰值并逐漸下降,但在第7天時(shí)仍顯著升高。與慢性縫合模型相比,急性縫合模型在7 d內(nèi)產(chǎn)生RNFL和RGC的快速丟失,這可能是由于縫合后數(shù)小時(shí)內(nèi)視網(wǎng)膜缺血再灌注所致。激光模型介于急性和慢性縫合模型之間,RNFL和RGC損失比急性縫合模型少,但明顯多于慢性縫合模型。這些結(jié)果提示,在應(yīng)用環(huán)角膜緣縫合模型時(shí),首先要考慮初始眼壓峰值,并根據(jù)不同的研究目的,合理選擇急性和慢性模型[25]。
2.2.2 眼壓非依賴性青光眼動(dòng)物模型
同樣地,眼壓非依賴性青光眼動(dòng)物模型,即動(dòng)物眼壓不隨著誘導(dǎo)因素的施加而升高,表現(xiàn)為正常眼壓,但多伴有視神經(jīng)損害。臨床上單純控制眼壓的治療方法并不能完全阻止青光眼惡化,因此,直接損傷視神經(jīng)或視網(wǎng)膜的非眼壓依賴性青光眼動(dòng)物模型也被廣泛研究和應(yīng)用,旨在解決和研究這些特定的與壓力無關(guān)的病理生理機(jī)制。在眼壓未升高的情況下,基于視網(wǎng)膜和視神經(jīng)損傷的動(dòng)物模型在很大程度上是通過直接誘導(dǎo)眼結(jié)構(gòu)損傷來實(shí)現(xiàn)的。這些直接損傷模型與青光眼發(fā)生發(fā)展的進(jìn)程并不接近,然而卻是研究青光眼發(fā)病所涉及的細(xì)胞和分子機(jī)制以及研究神經(jīng)保護(hù)策略的有用工具。Pang等[26]全面總結(jié)了已經(jīng)開發(fā)的嚙齒類動(dòng)物眼壓非依賴性動(dòng)物模型,包括視神經(jīng)橫斷或擠壓模型、視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷模型、玻璃體注射興奮性毒性物質(zhì)(如谷氨酸、N-甲基天冬氨酸、內(nèi)皮素-1等)誘導(dǎo)的RGC損傷模型等,并對(duì)視網(wǎng)膜缺血再灌注模型建立的不同方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
研究報(bào)道,眼壓升高可誘導(dǎo)自體反應(yīng)性T細(xì)胞滲入視網(wǎng)膜,通過與表達(dá)熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)的RGC發(fā)生交叉反應(yīng)而導(dǎo)致神經(jīng)變性,HSP被鑒定為與青光眼小鼠和人青光眼患者T細(xì)胞反應(yīng)的靶抗原。此外,正常眼壓青光眼患者的HSP27和HSP60特異性T細(xì)胞也增加,表明上述發(fā)現(xiàn)可能與青光眼患者有關(guān)[27]。為了能夠更準(zhǔn)確地分析人類青光眼患者的免疫反應(yīng)改變,建立了一種實(shí)驗(yàn)性自身免疫性青光眼模型。用HSP27、S100B等抗原免疫該模型誘導(dǎo)青光眼樣損傷,在眼壓未改變的情況下,大鼠表現(xiàn)出RGC損傷和丟失、視神經(jīng)退行性變[28-29]。
青光眼發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,涉及多種因素。選擇能緊密代表人類青光眼特點(diǎn)的動(dòng)物模型是將臨床前研究成功轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐的關(guān)鍵,本文從自發(fā)產(chǎn)生和人為誘導(dǎo)以及眼壓是否升高的角度,對(duì)常見的青光眼動(dòng)物模型進(jìn)行了介紹。嚙齒類動(dòng)物應(yīng)用最多,家兔、非人靈長類、犬、小型豬、貓、斑馬魚也都有應(yīng)用??梢钥闯?,目前可用的模型僅能確保視神經(jīng)的低至中度損傷,結(jié)果差異大,重復(fù)性差,甚至在同一只動(dòng)物的兩只眼睛之間也是如此。模型建立大多使用幼年動(dòng)物,忽略了疾病的危險(xiǎn)因素與患者年齡的增加直接相關(guān)這一因素,可能會(huì)改變研究結(jié)果,阻礙對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和臨床轉(zhuǎn)化[30]。
理想的青光眼動(dòng)物模型應(yīng)能概括人類青光眼的形態(tài)學(xué)、生化和病理生理改變,具有類似的生物學(xué)機(jī)制以及對(duì)治療藥物有類似的反應(yīng)。而當(dāng)前的青光眼動(dòng)物模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到此要求,如何改進(jìn)或開發(fā)新的模型將是今后青光眼臨床前研究的重點(diǎn)。首先,需要精確、可重復(fù)、非麻醉和無創(chuàng)的眼壓測量方法,并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。其次,CRISPR-Cas9技術(shù)、干細(xì)胞技術(shù)、體外芯片模型等技術(shù)的應(yīng)用將極大地推動(dòng)青光眼臨床前研究。例如,利用CRISPR-Cas9技術(shù)編輯某些疾病患者多能干細(xì)胞中突變的基因,以中和突變,該項(xiàng)技術(shù)正被用于小鼠青光眼模型研究[31]。最后,隨著對(duì)青光眼發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步了解,臨床技術(shù)的提高也將有助于青光眼的診斷和臨床分類,并應(yīng)用到動(dòng)物模型中去。
南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2021年12期