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编号:10779236
冷冻伤致家兔角膜内皮损伤动物模型的建立
http://www.100md.com 杨蕊. 郭绒霞. 孙乃学. 王美纳.
穿透性角膜冷冻.角膜内皮损伤.模型.兔.
    参见附件(190kb)。

     作者:杨蕊 郭绒霞 孙乃学 王美纳

    单位:杨蕊 郭绒霞 孙乃学 王美纳(西安医科大学第二附属医院眼科 西安 710004);王美纳(本院临床药理教研室)

    关键词:穿透性角膜冷冻;角膜内皮损伤;模型;兔

    西安医科大学学报000122摘要 用冷冻法建立家兔角膜内皮损伤的动物模型。将直 径为8mm的铜探头置于液氮中数秒后取出,待探头温度显示在-120℃时将其垂直放于兔角膜 中 央表面分别接触5s和15s。结果显示冷冻区的角膜内皮细胞完全被破坏,内皮细胞损伤区与 未 损伤区之间界限清晰。冷冻5s和15s能造成面积相近的角膜内皮缺损(P>0.05),而冷冻5 s者角膜水肿较轻(P<0.05)。伤后2d,内皮缺损面积为(4.13±1.97)mm2,伤后3d,一 部分的角膜内皮已愈合,伤后4d所有角膜内皮缺损已被大小不一、形态不规则的再生内皮细 胞所覆盖。伤后12d,再生的内皮细胞大小趋于均匀一致,为多边形。本试验通过对冷冻探 头温度的统一监测,建立了兔角膜内皮损伤的动物模型,并且本模型具有可重复性及简单易 行的特点。

    中图分类号 R772.2 文献标识码 A

    文章编号 0258-0659(2000)01-005 6-03

    A study on a model of corneal endothelial injury by transcorneal free zing in rabbits

    Yang Rui, Guo Rongxia, Sun Naixue et al

    (Depa rtment of Ophthalmology, Second Affiliated Hospital,Xi′an Medical University, Xi′an 710004,China)

    ABSTRACT This study is to establish a model of corneal endothe lial injury by transcornel freezing.The 8 mm diameter brass probe, chilled to - 120℃ with liquid nitrogen, was applied to the center of the cornea for 5 sec an d 15 sec respectively;its temperature was accurately maintained with ±10℃ as r ecorded by the instrument while freezing the cornea.The result showed tha t the endothelial cells were completely absent in the area underlying the freez ing.The brodeline between the area lacking endothelial cells and intact endothe l ial cells was very sharp.The area of endothelial wound was not significantly dif f erent between the 5 sec group and the 15 sec group (P<0.05).The thickness of central cornea in 5 sec group was significant thiner than that of 15 sec group ( P<0.05).In 2 d after injury, the area of endothelial wound was(4.13±1.97)mm 2.Some of the wounds had closed completely in 3d after wounding 4 d after inju r y, all of the corneal wound areas were completely covered by uneven and irregula r shaped endothelial cells.In 12 d after injury ,the healed endothelial cells be came regular and polygonal.The results indicate that the corneal endothelial inj ur y model by transcorneal freezing in rabbits is reproducable and standardized for the probe′s temperature was accurately maintained with (-120±10)℃ as recorde d by the instrument.

    KEY WORDS trancorneal freezing cornea endothelial injury model rabbit

    角膜内皮损伤模型的建立是进一步研究内皮损伤后的自发反应 和药物作用的基础,因此,建立一个简单易行且重复性好,并且对角膜基质影响相对较小的 角膜内皮损伤模型对于客观评价药物对角膜内皮损伤的愈合作用具有重要的意义。

    1 材料与方法

    1.1 动物 2~2.5kg的成年健康白色家兔20只,共40只眼, 由西安医科大学实验动物中心提供。

    1.2 探头-测温装置 由陕西省苹果气调储藏技术研究 中心设计制作。

    1.3 冷冻时间的筛选 参照Yee[1]和Weimar [2]方法,比较冷冻5s和15s家兔角膜内皮损伤的形成、严重程度,并筛选出对角膜 基质影响相对较小的适宜冷冻时间。家兔5只,右眼冷冻5s,左眼冷冻15s,冷冻前双眼0.2 5%氯霉素眼液滴眼,每日4次,连续3d,第4天用1.5%戊巴比妥钠 (2ml/kg) 耳缘静脉注入 麻醉 , 并用0.4% Benoxile液滴眼表麻,将冷冻探头浸入液氮中数秒后取出,待探头温度显示在- 120℃时将其垂直放于兔角膜中央表面,双眼分别充分接触5s和15s,伤后立即处死5只家兔 ,剪取角膜,用0.2%茜素红染色液染色[3]后将角膜片置于Olympus显微镜下,用 测微尺测量内皮缺损区直径(单纯茜素红染色可显示内皮细胞的轮廓,而损伤区无内皮细胞 [4],见图1),测微尺每隔18°旋转一次测内皮缺损区的直径,共10次,取其均值 ,并按公式S=πr2换算成面积,并对整个角膜内皮层进行观察照像。

    2 结 果

    2.1 角膜内皮损伤情况 结果显示冷冻5s和15s均能造成 角膜内皮损伤,损伤面积分别为(39.68±1.66)mm2和(40.12±1.61)mm2,两者间 无显著性差异(P>0.05)。损伤区的内皮细胞完全被破坏,缺乏内皮细胞的区域与内皮 细胞完整区之间界限清晰,创伤周围的内皮细胞具有正常的六边形构型(图1)。

    另选家兔5只,右眼冷冻5s,左眼冷冻15s,方法同前。于伤前及伤后5d、9d、12d行双 眼角膜中央厚度的测量,用DGH-1000型声角膜测厚仪对角膜中央连测3次,取均值,结果见表1。

    图1 正常角膜内皮细胞与内皮损伤区 ×400

    表1 双眼冷冻前后角膜中央厚度的比较(±s,μm) 眼别

    眼数

    (只)

    角膜中央厚度

    伤前

    伤后5d

    伤后9d

    伤后12d

    右 眼

    5

    368±19

    653±66

    44 9±26

    430±27

    左 眼

    5

    364±19

    862±159

    570±27

    448±32

    双眼差值

    4±4*

    209±120**

    121±51***

    18±14 **

    配对t检验,*P>0.05,**P<0.05,***P<0.01

    如表1所示,在冷冻温度一致,冷冻范围一致的情况下,冷冻15s后的角膜中央厚度较5s者明 显增加(P<0.05)。可见,冷冻5s和15s能造成面积相近的角膜内皮缺损(P>0.05), 而冷冻15s者角膜水肿更明显(P<0.05)。因此研究采用冷冻时间5s、冷冻温度(-120±10 )℃,冷冻探头直径8mm。

    2.2 冷冻5s后角膜内皮愈合过程的动态观察 家兔10只 ,双眼均冷冻5s,方法同前,于伤后即刻、2d、3d、4d、12d各处死2只。即刻处死者,迅速 剪取角膜组织,常规石蜡包埋,切片,HE染色,观察角膜各层组织。伤后2d、3d、4d、12d 处死者,对剪取的角膜行单纯茜素红染色或联合台盼蓝染色(即在行茜素红染以后,再行0 .25%台盼蓝染色),测量角膜内皮缺损直径,方法同前,并换算成面积,分别对损伤区周围 的内皮细胞及再生的内皮细胞进行细胞形态的观察并照像。

    动态观察结果显示:伤后即刻冷冻区的角膜上皮和内皮细胞均已脱落,但基底膜保持完整, 说明冷冻5s既可造成角膜内皮损伤但又使基底膜保持完整。伤后2d,内皮缺损面积为(4.13 ±1.97)mm2,并可见损伤区周围的内皮细胞拉长向缺损区移行扩展,形成一明显的移行 带(图2),但离损伤区较远的内皮细胞形态基本保持不变,损伤区周围的内皮细胞可见经过 分裂的两个细胞核,内皮缺损区与移行细胞间界限清晰,于伤后3d,一部分角膜的内 皮已愈合,伤后4d所有角膜内皮缺损区已被大小不一,形态不规则的再生内皮细胞所覆盖( 图3)。至伤后12d,再生的内皮细胞大小趋于均匀一致,为多边形。

    图2 损伤区周围内皮细胞移行带 ×200

    图3 内皮损伤后4d已完全愈合 ×200

    3 讨 论

    角膜内皮损伤模型的建立是进一步研究内皮损伤后的自发反应和药物作用的基础,而模型的 稳定性、可靠性关系到实验研究的意义和价值。在目前的实验研究中,人们所用的角膜内皮 损伤模型的致伤方法大致分为四种:机械损伤法[5,6]、超声波损伤法[ 7]、碱烧伤法[8]和全角膜冷冻损伤法[1,2]。机械损伤法一般有 两种方法:一是[5]用环钻钻取动物自身角膜后,用棉签拭去内皮细胞后再将角膜 植片重新缝合于自体植床,这种方法操作难度大,要求高且复杂费时,另一方式[6] 是在角膜缘做一切口,将特制的器械置入前房后对内皮进行刮除,这种方法在损伤内皮层 时 对角膜基底膜及其它组织影响相对较小,但增加了眼内感染机会并需缝合角膜缘切口,也很 费时复杂。超声波损伤法[7]是通过角膜缘处的切口,将晶体超声乳化器置于前房 ,使内皮受到非接触式的超声波损伤,这种方法类似于机械损伤法。碱烧伤法[8] 是将一定直径的浸有1mol/L NaOH溶液的圆形滤纸片放在兔角膜表面接触1min的内皮 损伤 方法。这种方法虽简单,但内皮为双相愈合过程,即在烧伤后的第一周内皮缺损区以直线形 式完全被移行的内皮细胞所覆盖,但在第二周这层再生的内皮细胞发生了继发性崩溃,这样 易使实验结果复杂化而难以评价药物的效果。全角膜冷冻法也叫穿透性角膜冷冻法(transc orneal freezing),它是将低温金属冷冻探头置于动物角膜表面一定时间而使内皮损伤的一 种方法,这种方法简单易行。Yee[1]和Brogdon[9]分别在他们以往的研 究中采用冷冻法,但均没有报告对探头温度的监测,Weimar[2]等用一个直径4mm 的青光眼冷冻探头对猫角膜进行冷冻,探头温度控制在(-120±10)℃,借鉴Weimar的方法并 根据家兔内皮愈合较猫快的特点,我们自行设计并制作了一个直径为8mm的冷冻铜探头-温 度监测装置,统一冷冻温度(-120±10)℃。为选择合适的冷冻时间,我们参考国外文献 [1,2,10]选择冷冻5s和15s进行对比,实验结果表明:冷冻5s所形成的角膜内皮 缺损面积与冷冻15s相似(P>0.05),但角膜水肿较轻(P<0.05),根据以上实验结果而 建立的本实验的角膜内皮损伤模型具有统一性,即冷冻时间为5s,冷冻探头直径8mm,冷冻 温度为(-120±10)℃,并通过进一步动态观察内皮损伤的愈合过程,为促角膜内皮愈合的药 物研究提供了一个简便易行且重复性好的内皮损伤动物模型。

    参考文献

    1.Yee RW, Geroski DH,Matsuda M et al.Correlation of corne al e ndothelial pump site density,barrier function, and morphology in wound repair[J ].Invest Ophthalmol Vis Sci, 1985;26(9)∶1191

    2.Weimar VL,Squires EL,Knox RJ.Acceleration of healing of rabbit corneal endothelium by mesodermal growth factor[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 1980;19 (4)∶350

    3.马吉献,张廷钹,于纯智.用茜素红-锥蓝联合染色法对兔角膜内皮细胞活 性的评价[J].眼科研究,1993;11(1)∶1

    4.Jang-Hyun Chung, Per Fagerholm.Endothelial healing in rabit corneal alkali wound[J].Acta Ophthalmologica, 1987;65(6)∶648

    5.Fabricant R,Salisburg JD,Berkowitz RA.Regenerative effects of epiderma l growth factor after penetrating keratoplasty in primates[J].Arch Ophthalmol, 1982;100(6)∶994

    6.Raphael B, Kerr NC, Shimizu RW.Enhanced healing of cat corneal endothe lial wounds by epidermal growth factor[J].Invest Ophthalmol Vis Sci, 199 3;34(7)∶2305

    7.Olson LE, Marshall J,Rice NSC. Effects of ultrasound on the corneal en dothelium:Ⅱ .The endotheliar repair process[J].Br J Ophthalmol, 1978;62(2)∶1 45

    8.Chung JH,Fagerholm P.Endothelial healing in rabbit corneal alkali woun ds[J].Acta Ophthalmologica, 1987;65(6)∶648

    9.Brogdon JD,McLaughlin SA,Brightman AH.Effect of epidermal growth facto r on healing of corneal endothelial cells in cats[J].Am J Vet Res, 1989;50(8) ∶1237

    10.Rich LF, Hatfield JM,Louiselle I.The influence of epidermal growth fa c tor on cat corneal endothelial wound healing[J].Curr Eye Res,1991;10(9)∶823

    (1999-06-22收稿 1999-08-07修回)

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