Экспериментальные модели глаукомы
https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-4-164-171
Аннотация
Моделирование глаукомного процесса является одной из сложных задач офтальмологии. Cвязано это в первую очередь с тем, что до сих пор не определены основные причины возникновения и прогрессирования глаукомы. Многочисленные экспериментальные исследования в своей основе моделируют офтальмогипертензию. Однако существуют формы глаукомы, которые не зависят от уровня внутриглазного давления. Идеальной моделью глаукомы считается модель с развитием характерного симптомокомплекса, в котором ключевым симптомом являлась бы медленно прогрессирующая экскавация диска зрительного нерва. Но с учетом новых знаний о патогенезе нейродегенеративных изменений при глаукоме к этой модели необходимо добавить и возможность изучения головного мозга, сосудистых факторов прогрессирования, уровня нейромедиаторов, трофических факторов и т. д. В обзоре представлены модели глауком на различных экспериментальных животных с целью определения наиболее адекватной модели для изучения патогенеза глаукомного процесса.
Об авторах
О. Н. Онуфрийчук
ФГБУ «НМИЦ детской травматологии и ортопедии им. Г.И. Турнера» Минздрава России
Россия
Россия
Олег Николаевич Онуфрийчук — канд. мед. наук, офтальмолог
ул. Парковая, д. 64-68, Пушкин, Санкт-Петербург, 196603
И. Р. Газизова
ФГБУН «Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой» Российской академии наук (ИМЧ РАН)
Россия
Россия
Ильмира Рифовна Газизова — д-р мед. наук, заведующая отделением
ул. Академика Павлова, д. 9, Санкт-Петербург, 197376
А. В. Куроедов
ФГУ «Центральный военный клинический госпиталь им. П.В. Мандрыка» Минобороны России; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Минздрава России
Россия
Россия
Александр Владимирович Куроедов — д-р мед. наук, начальник отделения, профессор кафедры офтальмологии
ул. Большая Оленья, владение 8а, Москва, 107014
ул. Островитянова, д. 1, Москва, 117997
А. В. Селезнев
ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России
Россия
Россия
Алексей Владимирович Селезнев — канд. мед. наук, доцент кафедры оториноларингологии и офтальмологии
пр. Шереметевский, д. 8, Иваново, 153012
А. Ю. Брежнев
ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия
Россия
Андрей Юрьевич Брежнев — канд. мед. наук, доцент кафедры офтальмологии
ул. К. Маркса, д. 3, Курск, 305041
Список литературы
1. Даренская Н.Г., Ушаков И.Б., Иванов И.В. и др. Экстраполяция экспериментальных данных на человека в физиологии и радиологии. Воронеж: Истоки; 2004.
2. Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т. 1. Основы биомедицины и фармакомоделирования. Москва: Издательство ВПК; 2007.
3. Каркищенко Н.Н. Экстраполяция экспериментальных данных на методику испытания лекарственных средств в клинике. Фармакология и токсикология. 1982; 3: 22.
4. Красовский Г.Н., Егорова Н.А., Антонова М.Г. Проблема экстраполяции результатов биотестирования на человека. Токсикологический вестник. 2000; 6: 13–9.
5. Карамян А.И. Функциональная эволюция мозга позвоночных. Ленинград: Наука; 1970.
6. Батуев А.С. Эволюция лобных долей и интегративная деятельность мозга. Ленинград: Медицина; 1973.
7. Василевский Н.Н. Экологическая физиология мозга. Ленинград: Медицина; 1979.
8. Крушинский Л.В. Проблемы поведения животных. Избранные труды. Т. 1. Москва: Наука; 1993. [Krushinskiy L.V. Problems of animal behavior. Selected Works. V. 1. Moscow: Nauka; 1993 (in Russian)].
9. Батуев А.С. Высшие интегративные системы мозга. АН СССР. Ленинград: Наука; 1981.
10. Villaseca A. The impact of intraocular pressure on the glaucomatous disk. A theoretical study based on hydrostatic principles. Arch. Ophthalmol. 1962; 67: 769–72. doi: 10.1001/archopht.1962.00960020769012
11. Новохатский А.С., Пономарчук В.С. Заболевания глаз при патологии вегетативной нервной системы. Киев: Здоров’я, 1988.
12. Липовецкая Е.М. Развитие экспериментальной глаукомы при длительном внутривенном введении адреналина. Офтальмологический журнал. 1966; 3: 221–3.
13. Ito Y.A., Belforte N., Cueva Vargas J.L., Di Polo A. A magnetic microbead occlusion model to induce ocular hypertension-dependent glaucoma in mice. J. Vis. Exp. 2016; 3 (109): e53731. doi:10.3791/53731
14. Ficarrotta K.R., Mohamed Y.H., Passaglia C.L. Experimental glaucoma model with controllable intraocular pressure history. Sci. Rep. 2020; 10 (1): 126. doi: 10.1038/s41598-019-57022-5
15. Johnson T.V., Tomarev S.I. Rodent models of glaucoma. Brain Res. Bull. 2010; 81 (2-3): 349–58. doi: 10.1016/j.brainresbull.2009.04.004
16. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes. Text with EEA relevance OJ L 276, 20.10.2010; 33–79 (BG, ES, CS, DA, DE, ET, EL, EN, FR, IT, LV, LT, HU, MT, NL, PL, PT, RO, SK, SL, FI, SV). Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32010L0063
17. Денисов А.В., Чепракова В.А., Анисин А.В., Безруков С.И. Этические аспекты использования животных в современных экспериментальных исследованиях. Вестник Российской военно-медицинской академии. 2018; 63 (3): 238–42. doi: 10.17816/brmma12383
18. Olivier F.J., Brooks D.E., Kallberg M.E., et al. Time-specific diurnal intraocular pressure curves in Rhesus macaques (Macaca mulatta) with laser-induced ocular hypertension. Vet. Ophthalmol. 2004; 7 (1): 23–7. doi: 10.1111/j.1463-5224.2004.00316.x
19. Morrison J.C., Moore C.G., Deppmeier L.M., et al. A rat model of chronic pressure-induced optic nerve damage. Exp. Eye Res. 1997; 64 (1): 85–96. doi: 10.1006/exer.1996.0184
20. Vecino E., Sharma S.C. Glaucoma animal models. In: Glaucoma-basic and clinical concepts. InTech. 2011; 11: 319–34. doi:10.5772/18498
21. Liu H.H., Flanagan J.G. A mouse model of chronic ocular hypertension induced by circumlimbal suture. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2017; 58 (1): 353–61. doi: 10.1167/iovs.16-20576
22. Phulke S., Kaushik S., Kaur S., Pandav S. Steroid-induced glaucoma: An avoidable irreversible blindness. J. Curr. Glaucoma Pract. 2017; 11 (2): 67–72. doi:10.5005/jp-journals-l0028-1226
23. Evangelho K., Mastronardi C.A., de-la-Torre A. Experimental models of glaucoma: a powerful translational tool for the future development of new therapies for glaucoma in humans - a review of the literature. Medicina (Kaunas). 2019 Jun; 55 (6): 280. doi: 10.3390/medicina55060280
24. Qin Y., Lam S., Yam G.H., et al. A rabbit model of age-dependent ocular hypertensive response to topical corticosteroids. Acta Ophthalmol. 2012 Sep; 90 (6): 559–63. doi: 10.1111/j.1755-3768.2010.02016.x PMID: 21044276
25. Nuzzi R., Tridico F. Glaucoma: biological trabecular and neuroretinal pathology with perspectives of therapy innovation and preventive diagnosis. Front. Neurosci. 2017; 11: 494. doi: 10.3389/fnins.2017.00494
26. Iomdina E.N., Khoroshilova-Maslova I.P., Robustova O.V., et al. Mitochondriatargeted antioxidant SkQ1 reverses glaucomatous lesions in rabbits. Front. Biosci 2015; 20: 892–901. doi: 10.2741/4343
27. Rosenbaum D.M., Degterev A., David J., et al. Necroptosis, a novel form of caspase-independent cell death, contributes to neuronal damage in a retinal ischemia-reperfusion injury model. J. Neurosci. Res. 2010; 88 (7): 1569–76. doi: 10.1002/jnr.22314
28. Bouhenni R.A., Dunmire J., Sewell A., Edward D.P. Animal models of glaucoma. J. Biomed. Biotechnol. 2012; 2012: 692609. doi: 10.1155/2012/692609
29. Gelatt K.N. Animal models for glaucoma. Inv. Ophthalmol. Vis. Sci. 1977; 16 (7): 592–6.
30. Vecino E. Animal models in the study of the glaucoma: past, present and future. Arch. de la Soc. Esp. de Oftal. 2008; 83 (9): 517–9. doi: 10.4321/s0365-66912008000900001
31. Rasmussen C.A., Kaufman P.L. Primate glaucoma models. J. Glaucoma. 2005; 14 (4): 311–4. doi: 10.1097/01.ijg.0000169409.01635.bc
32. Brooks D.E. Glaucoma in the dog and cat. Vet. Clin. North Am. Small Anim. Pract. 1990; 20 (3): 775–7. doi: 10.1016/s0195-5616(90)50062-5
33. Dietrich U. Feline glaucomas. Clin. Tech. Small Anim. Pract. 2005; 20 (2): 108–16. doi: 10.1053/j.ctsap.2004.12.015
34. Ruiz-Ederra J., García M., Hernández M., et al. The pig eye as a novel model of glaucoma. Exp. Eye Res. 2005; 81 (5): 561–9. doi: 10.1016/j.exer.2005.03.014
35. Pang I.H., Wang W.H., Clark A.F. Acute effects of glaucoma medications on rat intraocular pressure. Exp. Eye Res. 2005; 80 (2): 207–14. doi: 10.1016/j.exer.2004.09.001
36. Weber A.J., Viswanathan S. The primate model of experimental glaucoma. In: Tombran-Tink J., Barnstable C.J., Shields M.B. (eds). Mechanisms of the Glaucomas. Humana Press. NY, USA. 2008: 551–77.
37. Dawson W.W., Brooks D.E., Hope G.M., et al. Primary open angle glaucomas in the rhesus monkey. Br. J. Ophthalmol. 1993; 77 (5): 302–10. doi: 10.1136/bjo.77.5.302
38. Gaasterland D., Kupfer C. Experimental glaucoma in the rhesus monkey. Invest. Ophthalmol. 1974 Jun; 13 (6): 455–7. PMID: 4208801
39. Glovinsky Y., Quigley H.A., Dunkelberger G.R. Retinal ganglion cell loss is size dependent in experimental glaucoma. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1991; 32 (3): 484–91.
40. Glovinsky Y., Quigley H.A., Pease M.E. Foveal ganglion cell loss is size dependent in experimental glaucoma. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1993 Feb; 34 (2): 395–400. PMID: 8440594
41. Quigley H.A., Addicks E.M. Chronic experimental glaucoma in primates. II. Effect of extended intraocular pressure elevation on optic nerve head and axonal transport. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1980 Feb; 19 (2): 137–52. PMID: 6153173
42. Quigley H.A., Hohman R.M. Laser energy levels for trabecular meshwork damage in the primate eye. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1983 Sep; 24 (9): 1305–7. PMID: 6885314
43. Quigley H.A., Sanchez R.M., Dunkelberger G.R. Chronic glaucoma selectively damages large optic nerve fibers. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1987 Jun; 28 (6): 913–20. PMID:3583630
44. Toris C.B., Zhan G.L., Wang Y.L., et al. Aqueous humor dynamics in monkeys with laser-induced glaucoma. J. Ocul. Pharmacol. Ther. 2000; 16 (1): 19–27. doi: 10.1089/jop.2000.16.19
45. Quigley H.A., Addicks E.M. Chronic experimental glaucoma in primates. I. Production of elevated intraocular pressure by anterior chamber injection of autologous ghost red blood cells. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1980 Feb; 19 (2): 126–36. PMID:6766124
46. Weber A.J., Zelenak D. Experimental glaucoma in the primate induced by latex microspheres. J. Neurosci. Methods. 2001; 111 (1): 39–48. doi: 10.1016/s0165-0270(01)00443-5
47. Burgoyne C.F. The non-human primate experimental glaucoma model. Exp. Eye Res. 2015; 141: 57–73. doi:10.1016/j.exer.2015.06.005
48. Borghi V., Bastia E., Guzzetta M., et al. A novel nitric oxide releasing prostaglandin analog, NCX 125, reduces intraocular pressure in rabbit, dog, and primate models of glaucoma. J. Ocul. Pharmacol. Ther. 2010; 26 (2): 125–32. doi: 10.1089/jop.2009.0120
49. Gelatt K.N., Gum G.G., Gwin R.M. Animal model of human disease. Primary open angle glaucoma. Inherited primary open angle glaucoma in the beagle. Am. J. Pathol. 1981 Feb; 102 (2): 292–5. PMID: 7468772
50. Kuchtey J., Olson L.M., Rinkoski T., et al. Mapping of the disease locus and identification of ADAMTS10 as a candidate gene in a canine model of primary open angle Glaucoma. PLoS Genet. 2011; 7 (2): e1001306. doi: 10.1371/journal.pgen.1001306
51. Hadoux J., Desterke C., Féraud O., et al. Transcriptional landscape of a RETC634Y-mutated iPSC and its CRISPR-corrected isogenic control reveals the putative role of EGR1 transcriptional program in the development of multiple endocrine neoplasia type 2A-associated cancers. Stem. Cell Res. 2018; 26: 8–16. doi: 10.1016/j.scr.2017.11.015
52. Sawaguchi K., Nakamura Y., Nakamura Y., et al. Myocilin gene expression in the trabecular meshwork of rats in a steroid-induced ocular hypertension model. Ophthalmol. Res. 2005; 37 (5): 235–42. doi: 10.1159/000086946.
53. Мулдашев Э.Р., Корнилаева Г.Г., Галимова В.У. Осложненная глаукома. Санкт-Петербург: Издательский дом «Нева»; 2005.
54. Levkovitch-Verbin H., Quigley H.A., Martin K.R.G., et al. Translimbal laser photocoagulation to the trabecular meshwork as a model of glaucoma in rats. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2002 FEb; 43 (2): 402–10. PMID: 11818384
55. Shareef S.R., Garcia-Valenzuela E., Salierno A., et al. Chronic ocular hypertension following episcleral venous occlusion in rats. Exp. Eye Res. 1995; 61 (3): 379–82. doi: 10.1016/s0014-4835(05)80131-9
56. Yu S., Tanabe T., Yoshimura N. A rat model of glaucoma induced by episcleral vein ligation. Exp. Eye Res. 2006; 83 (4): 758–70. doi:10.1016/j.exer.2006.03.014
57. Moreno M.C., Aldana Marcos H.J., Croxatto J.O., et al. A new experimental model of glaucoma in rats through intracameral injections of hyaluronic acid. Exp. Eye Res. 2005; 81 (1): 71–80. doi: 10.1016/j.exer.2005.01.008
58. Daimon T., Kazama M., Miyajima Y., Nakano M. Immunocytochemical localization of thrombomodulin in the aqueous humor passage of the rat eye. Histochem. Cell Biol. 1997; 108 (2): 121–31. doi: 10.1007/s004180050153
59. Van Der Zypen E. Experimental morphological study on structure and function of the filtration angle of the rat eye. Ophthalmologica. 1977; 174 (5): 285–98. doi: 10.1159/000308617
60. Senatorov V., Malyukova I., Fariss R., et al. Expression of mutated mouse myocilin induces open-angle glaucoma in transgenic mice. J. Neurosci. 2006; 26 (46): 11903–14. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3020-06.2006
61. Zhou Y., Grinchuk O., Tomarev S.I. Transgenic mice expressing the Tyr437His mutant of human myocilin protein develop glaucoma. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2008; 49 (5): 1932–9. doi: 10.1167/iovs.07-1339
62. Fingert J.H., Stone E.M., Sheffield V.C., Alward W.L.M. Myocilin glaucoma. Surv. Ophthalmol. 2002; 47 (6): 547–61. doi: 10.1016/s0039-6257(02)00353-3
63. Aihara M., Lindsey J.D., Weinreb R.N. Ocular hypertension in mice with a targeted type I collagen mutation. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2003; 44 (4): 1581–5. doi: 10.1167/iovs.02-0759
64. Mabuchi F., Lindsey J.D., Aihara M., et al. Optic nerve damage in mice with a targeted type I collagen mutation. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2004; 45 (6): 1841–5. doi: 10.1167/iovs.03-1008
65. Edward D.P., Bouhenni R. Anterior segment alterations and comparative aqueous humor proteomics in the buphthalmic rabbit (an American Ophthalmological Society thesis). Trans. Am. Ophthalmol. Soc. 2011; 109: 66–114.
66. Jones R., Rhee D.J. Corticosteroid-induced ocular hypertension and glaucoma: a brief review and update of the literature. Curr. Opin. Ophthalmol. 2006; 17 (2): 163–7. doi: 10.1097/01.icu.0000193079.55240.18
67. Kersey J.P., Broadway D.C. Corticosteroid-induced glaucoma: a review of the literature. Eye. 2006; 20 (4): 407–16. doi: 10.1038/sj.eye.6701895
68. Bonomi L., Perfetti S., Noya E. Experimental corticosteroid ocular hypertension in the rabbit. Albrecht Von Graefes Arch. Klin. Exp. Ophthalmol. 1978; 209 (2): 73–82. doi: 10.1007/BF00407840
69. Candia O.A., Gerometta R., Millar J.C., Podos S.M. Suppression of corticosteroid-induced ocular hypertension in sheep by anecortave. Arch. Ophthalmol. 2010; 128 (3): 338–43. doi: 10.1001/archophthalmol.2009.387
70. Gerometta R., Spiga M.G., Borrás T., Candia O.A. Treatment of sheep steroidinduced ocular hypertension with a glucocorticoid-inducible MMP1 gene therapy virus. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2010; 51 (6): 3042–8. doi: 10.1167/iovs.09-4920
71. Tektas O.Y., Hammer C.M., Danias J., et al. Morphologic changes in the outflow pathways of bovine eyes treated with corticosteroids. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2010; 51 (8): 4060–6. doi:10.1167/iovs.09-4742
72. Ticho U., Lahav M., Berkowitz S., Yoffe P. Ocular changes in rabbits with corticosteroid-induced ocular hypertension. Br. J. Ophthalmol. 1979; 63 (9): 646–50. doi:10.1136/bjo.63.9.646
73. Best M., Rabinovitz A.Z., Masket S. Experimental alphachymotrypsin glaucoma. Ann. Ophthalmol. 1975 Jun; 7 (6): 803–10. PMID: 1147507
74. Chee P., Hamasaki D.I. The basis for chymotrypsin-induced glaucoma. Arch. Ophthalmol. 1971; 85 (1): 103–6. doi:10.1001/archopht.1971.00990050105016
75. Lessell S., Kuwabara T. Experimental alpha-chymotrypsin glaucoma. Arch. Ophthalmol. 1969; 81 (6): 853–64. doi:10.1001/archopht.1969.00990010855019
76. Азнабаев Б.М., Азнабаев М.Т., Кригер Г.С., Соломатникова С.Р. Способ создания модели экспериментальной глаукомы. Патент РФ № 2164396. 1998; Бюллетень № 14.
77. Думброва Н.Е., Липовецкая Е.М., Копп О.П. Сравнительная ультраструктурная характеристика изменений в путях оттока угла передней камеры глаза при экспериментальной глаукоме и транзиторных гипертензиях. Офтальмологический журнал. 1975; 7: 536–9.
78. Крыжановский Г.Н., Кашинцева Л.Т., Липовецкая Е.М., Копп О.П. Адренергические механизмы глаукомы. Офтальмологический журнал. 1983; 8: 494–7.
79. Михейцева И.Н. Модели глаукомы, преимущества и недостатки. Адреналининдуцированная глаукома как адекватная модель глаукомного процесса человека. Офтальмологический журнал. 2011; 3: 89–92.
80. Михейцева И.Н. Эффективность корвитина в нормализации глазного кровоснабжения и динамики внутриглазной жидкости на модели глаукомы. Одеський медичний журнал. 2010; 3: 9–12.
81. Михейцева И.Н., Мирненко В.В., Шаларь Т.И. Фактор Виллебранда при экспериментальной глаукоме и влияние мелатонина на его уровень. Проблемы старения и долголетия. 2012; 21 (3): 392–5.
82. Liao T.J., Bai C.X., Zhang L.Z. The effect of acute and persistent ocular hypertension on ultrastructure in rabbit tissues of anterior chamber angle. Zhonghua Yan Ke Za Zhi. 1994 Sep; 30 (5): 382–5 (in Chinese). PMID: 7805546
83. Алексеев В.Н., Чурилина Н.Ю. Клинико-морфологические изменения переднего отрезка глаза при экспериментальной адреналининдуцируемой глаукоме. РМЖ. Клиническая офтальмология. 2007; 8 (3): 112–4.
84. Алексеев В.Н., Самусенко И.А. Клинико-морфологические изменения в переднем отрезке глаза при экспериментальной глаукоме. Глаукома. 2004; 1: 3–7.
85. Ruiz-Ederra J., García M., Hicks D., Vecino E. Comparative study of the three neurofilament subunits within pig and human retinal ganglion cells. Mol. Vis. 2004 Feb; 10: 83–92. PMID:14961007
86. Richardson R., Tracey-White D., Webster A., Moosajee M. The zebrafish eye – A paradigm for investigating human ocular genetics. Eye. 2017; 31 (1): 68–86. doi: 10.1038/eye.2016.198
Рецензия
Для цитирования:
Онуфрийчук О.Н., Газизова И.Р., Куроедов А.В., Селезнев А.В., Брежнев А.Ю. Экспериментальные модели глаукомы. Российский офтальмологический журнал. 2021;14(4):164-171. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-4-164-171
For citation:
Onufriichuk O.N., Gazizova I.R., Kuroyedov A.V., Seleznev А.V., Brezhnev A.Yu. Experimental Models of Glaucoma. Russian Ophthalmological Journal. 2021;14(4):164-171. (In Russ.) https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-4-164-171
Просмотров:
923
Послать статью по эл. почте 