THE EXPERIMENTAL RABBIT «DRY EYE» MODELS

Full Text

«Сухой глаз» (СГ) является одним из наиболее распространенных глазных заболеваний, им страда- ют десятки миллионов людей во всем мире [1]. Для изучения СГ в настоящее время исследователями со всего мира разработано и продолжает разрабатывать- ся множество моделей на животных. Эксперимен- тальные исследования затрагивают как внутренние (иммунные, эндокринные, нейрогенные), так и внеш- ние факторы, участвующие в развитии СГ. Несмотря на то, что достигнуты некоторые успехи в моделиро- вании этого патологического процесса у животных, на сегодняшний день доступны модели только с не- полным или кратковременным развитием изменений. В связи с этим, многие авторы сходятся во мнении, что ни одна из ныне существующих эксперименталь- ных моделей на животных не воспроизводит в полной мере клинические проявления и патогенез СГ у чело- века [2—5]. Мы рассмотрели варианты моделей СГ на кро- ликах, разработанных для изучения различных форм и патомеханизмов СГ, их преимущества и не- достатки, понимание которых поможет правильно выбрать модель для решения конкретных задач и разработки новых методов лечения этого заболева- ния. Ввиду длительного, по сравнению с другими, сроками жизни кроликов, эти модели показывают не только снижение секреции слезы и ксеротиче- ские изменения глазной поверхности, но и дают возможность оценить изменения на поздних этапах развития заболевания. Строение глаза кролика обе- спечивает хороший доступ к его поверхности, что делает оценку клинических признаков заболевания более надежной. Опираясь на основные патогенетические типы СГ, можно выделить следующие группы эксперименталь- ных моделей [6, 7]. 1. Модели, основанные на сокращении основ- ной слезопродукции (количественные) Аутоиммунное воспаление слезной железы (синдром Шегрена—Ларссона у кроликов). В этой модели аутоиммунный дакриоаденит был индуциро- ван культурой лимфоцитов периферической крови с очищенными ацинарными [8] или эпителиальными клетками [9], полученными из одной аутологичной слезной железы, путем введения активированных лимфоцитов в контлатеральную железу. Это приво- дит к CD4+-Т-клеточной инфильтрации в слезной железе и сопровождается, признаками СГ, такими как снижение продукции слезы, уменьшение ста- бильности слезной пленки, ксеротические измене- ния поверхности роговицы, которые проявляются ко 2-й неделе [9]. Удаление и облучение слезной железы или закрытие выводного протока. Удаление главной слезной железы ведет к снижению базальной слезопродукции. Однако это не вызывает существенных изменений глазной поверхности даже по истечении большого промежутка времени, что может быть обусловлено адекватной компенсаторной секрецией добавочными слезными железами и является достаточным для поддержания стабильности слезной пленки. Только в одном исследовании отмечено ро- говичное изъязвление, наблюдаемое у 55% кроликов после удаления главной слезной железы, хотя суще- ственного уменьшения показателей теста Ширмера обнаружено не было [10]. Закрытие у кроликов выводного протока слезной железы и хирургическое удаление третьего века и гардеровой железы может привести к увеличению ос- молярности слезной жидкости уже в первый послео- перационный день и сопровождаться существенным снижением плотности клеток конъюнктивы, но сни- жения показателей теста Ширмера и изменений глаз- ной поверхности могут наблюдаться только после 8-й недели после операции [11]. Кроме того, известны исследования влияния облу- чения на функцию слезной железы. В исследовании S.G. Hakim и соавт. [12] на модели кролика была ис- пользована разовая доза облучения в 15 Гр. В резуль- тате через 72 ч отмечены иммуногистологические, ультраструктурные изменения в слезной железе и снижение секреции слезы, но через 1 мес изменения оказались менее выражены. Данная модель не рас- сматривалась как модель СГ и оценка состояния глаз- ной поверхности не проводилась. Нейрогенные нарушения слезопродукции. Ис- следования, проводимые в этом направлении, опи- раются на предложенную M.E. Stern [цит. 7] концеп- цию интегрированного «функционального блока», включающего роговицу, конъюнктиву, главную и добавочные слезные, а также мейбомиевые желе- зы. Ингибирование секреции слезной железы может быть достигнуто путем фармакологического блоки- рования парасимпатических вегетативных волокон. S. Burgalassi и соавт. [13] ввели простую модель СГ кролика, где иннервация слезной железы была за- блокирована посредством ежедневного применения глазных капель 1% атропина сульфата в течение 5 дней, что значительно сократило образование слезы (по результатам теста Ширмера-I) на 2-й день, а че- рез 3 дня вызвало появление эрозии роговицы. Эта модель не позволяет точно воспроизвести СГ чело- века, но она может быть полезна при изучении воз- действия препаратов искусственной слезы на глаз- ную поверхность. Отечественными авторами данная модель была модифицирована и предусматривала более длительное, в течение 14 дней, воздействие 1% атропина сульфата для стойкого снижения слезо- продукции и индукции более выраженных измене- ний глазной поверхности [14]. В современной литературе встречается все боль- ше сведений о применении ботулинического токсина в эксперименте для создания модели СГ. Ботулиниче- ский токсин хорошо известен и широко применяется в качестве блокатора высвобождения ацетилхолина в нервно-мышечных холинергических синапсах. Первое сообщение о проявлении СГ у кроликов путем инъекции ботулотоксина типа А непосред- ственно в слезную железу опубликовали A.M. De- metriades и соавт. [15]. Отмечено значительное снижение слезопродукции уже через 1 нед после инъекции, но изменений глазной поверхности не наблюдалось. Эндокринный контроль слезопродукции. В на- стоящее время в литературе нет описаний развития СГ на животной модели при конкретном эндокринном дисбалансе. Тем не менее, есть сообщения о том, что орхиэктомия и овариэктомия у кроликов были использованы для изучения влияния гормонов на структуру и функции слезных и мейбомиевых же- лез. Хотя эти модели не воспроизводят в полной ме- ре характерные для СГ клинические особенности, но представляют ценность для выявления важных пато- генетических аспектов эндокринного регулирования функций слезной железы [7, 16]. Так, D.A. Sullivan и соавт. [17], используя антиандрогенную терапию, по- казали, что андрогены регулируют функцию слезных желез, оказывая влияние на качество и количество слезной жидкости, а также на метаболизм липидного слоя слезной пленки. 2. Модели, описывающие повышенную испа- ряемость слезы или нарушения формирования слезной пленки на глазной поверхности (каче- ственные) Дисфункция мейбомиевых желез. Гистопато- логические и клинические исследования показы- вают, что закрытие отверстий выводных протоков мейбомиевых желез является характерной чертой мейбомиевого блефарита, связанного с СГ. Первое объективное доказательство в поддержку этой ги- потезы было представлено J.P. Gilbard и соавт. [11]. Исследователи использовали модель на кроликах, в которой каждое отверстие выводных протоков мейбомиевых желез было закрыто прижиганием. Результатом явилось не только значительное сни- жение плотности конъюнктивальных и клеток ро- говичного эпителия на 12-й неделе, но и наличие воспалительных клеток в бульбарной конъюнктиве после 20 нед. Хотя эта модель представляет инте- рес для исследования влияния дисфункции мейбо- миевых желез на глазную поверхность, лучше про- водить эти исследования в контролируемой среде, в которой температура, влажность и скорость пото- ка воздуха постоянно контролируются, так как эти факторы напрямую влияют на скорость испарения слезной пленки. [18]. Влияние факторов окружающей среды. Небла- гоприятные факторы внешней среды могут привести к развитию СГ даже при нормальных показателях количества слезы. Такие модели на кроликах, ими- тирующие СГ вследствие чрезмерного испарения слезной пленки, создавались в результате препят- ствия мигательным движениям век с помощью швов [19] или векорасширителя. Изменения на роговице выявлялись через 2 ч после начала эксперимента в виде участков сухих пятен на роговице при окраши- вании метиленовым синим [20]. Ввиду остроты ин- дуцированного СГ и использования анестетика, ко- торый сам по себе может вызвать уменьшение слезо- продукции, эта модель не является оптимальной для изучения патогенеза СГ, который является, по сути, хроническим состоянием [7]. Однако эпителиопа- тия, возникающая на роговице кроликов в течение нескольких часов, как считают авторы, может быть использована для оценки влияния искусственных слез или других методов лечения, направленных на задержку испарения и сохранение прероговичной слезной пленки. Фармакологически вызванная неустойчи- вость слезной пленки. Модель СГ, вызванного 57 Российская педиатрическая офтальмология, №2, 2013 нестабильной слезной пленкой, имитирующая ши- роко распространенную проблему у пловцов в хло- рированных бассейнах, была введена S. Nakamura и соавт. [21]. В этой модели нарушение слезной пленки вызывалось путем прикладывания к глазу кролика на 60 мин пластиковой камеры с раство- ром водопроводной воды с 1 промилле раствором хлорноватистой кислоты (HOCl). Обширные участ- ки разрыва слезной пленки возникали сразу и воз- вращались к нормальному уровню самостоятельно через 6 ч или моментально при закапывании искус- ственной слезы. Эта краткосрочная модель привле- кательна для имитирования нестабильности слез- ной пленки от раздражающих веществ, таких как HOCl, она может быть использована для проверки способности искусственной слезы стабилизировать слезную пленку. Имеется большое количество эксперименталь- ных исследований, демонстрирующих острое ток- сическое влияние на структуры передней глазной поверхности высоких концентраций раствора бен- залкония хлорида (БАХ), наиболее часто применя- емого в офтальмологии консерванта [22]. Результа- ты этих исследований показывают, что изменения, вызываемые воздействием БАХ на глазную поверх- ность аналогичны таковым при синдроме СГ чело- века [23]. Была создана экспериментальная модель на кро- ликах, с целью изучения токсического действия на роговицу бензалкония хлорида в 3 различных концентрациях: 0,01%, 0,005% и 0,1%. Консервант инстиллировали 2 раза в день в течение 4 дней. Вы- бор исследователями именно таких концентрации основывался на клиническом опыте и результатах ранее проведенных экспериментальных исследо- ваний, согласно которым 0,01% — концентрация БАХ, часто используемая в глазных каплях [24]. Концентрация 0,05% была задействована в экспе- рименте как средняя, с целью демонстрации изме- нений, происходящих в роговице при воздействии диапазона концентраций 0,01—0,1%. И, наконец, БАХ в концентрации 0,1% для подтверждения уже установленного ранее токсического влияния на ро- говицу [25]. В результате были получены данные, подтверждающие токсическое влияние на роговицу высоких концентраций БАХ (0,1%), а именно, нару- шение связей между эпителиальными клетками ро- говицы, увеличение их в размере, с последующим развитием отека эпителия, нарушением целостно- сти и, как следствие, ослабление барьерных функ- ций роговичного эпителия [23]. Таким образом, местное применение БАХ может быстро привести к возникновению изменений глазной поверхности без проявлений СГ. Заключение Поскольку причины СГ многочисленны и разно- образны, ни одна экспериментальная модель, разра- ботанная на данный момент, не отражает весь спектр механизмов участвующих в развитии данной пато- логии. Однако без использования этих моделей СГ невозможны поиск новых и оценка существующих методов лечения, опираясь на конкретные патологи- ческие механизмы СГ.

About the authors

Kseniya Evgen’evna Seliverstova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases Ministry of Health of the Russian Federation

Email: xenia2002@list.ru
105062, Moscow, Russian Federation

Elena Sergeevna Vakhova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases Ministry of Health of the Russian Federation

105062, Moscow, Russian Federation

Elena Vladimirovna Yani

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases Ministry of Health of the Russian Federation

105062, Moscow, Russian Federation

Victoria Viktorovna Pozdnyakova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases Ministry of Health of the Russian Federation

105062, Moscow, Russian Federation

Diana Ibragimovna Ibragimova

Moscow Helmholtz Research Institute of Eye Diseases Ministry of Health of the Russian Federation

105062, Moscow, Russian Federation

References

Supplementary files