激光诱导脉络膜新生血管动物模型
通过激光破坏Bruch’s膜致脉络膜新生血管动物模型,是目前为止最可靠的方法。制作方法比较单纯,即用高能量的激光光凝破坏Bruch’s膜,诱导新生血管生长。在这一模型发展过程中主要面临二个难题:一是光凝后新生血管的发生率较低,另一是几种动物模型中的新生血管不具有渗漏荧光素的特征。随着新的动物模型的出现,已经逐步改善了以上两个缺点。
1.早期选用兔做脉络膜新生血管模型 发现其产生的脉络膜新生血管在眼底荧光血管造影中不具有渗漏荧光素的特征,加之考虑到兔的眼底血循环结构与人类有较大的差异,故目前已基本不再用兔做此类模型的动物。
2.应用大鼠进行脉络膜新生血管研究 取得了较大进展,过量的激光光凝所致的Bruch’s膜破裂,也可使组织学上60%的病变有新生血管生长。其不足之处仍是眼底荧光血管造影中观察到的新生血管渗漏率低,仅为28%。由于这种模型具有可使用动物较多及费用低的特点,有可能发展成为一个极为实用的动物模型。如果适当采用更大的激光功率,更小的光凝斑直径和更短的曝光时间,可望提高了成功率。
3.猴的实验性脉络膜新生血管模型 与人类疾病改变极为相似,不仅在光镜、电镜下组织学改变一致,而且在眼底荧光血管造影中还具有渗漏荧光素的特征。通过将散在的光凝改为重点黄斑区光凝已使新生血管的发生率有所提高(30%~40%)。这种新生血管一般发生在激光后4周,持续2~52周,在移行的视网膜色素上皮细胞包绕新生血管后,新生血管渗漏荧光素的表现越来越不明显。尽管这种模型在应用上得到了一致的认可,但动物来源受限,所需费用较高。
4.小鼠实验性脉络膜新生血管模型 在小鼠实验性脉络膜新生血管模型研究之前,采用最多的动物模型是基于激光诱导大鼠脉络膜新生血管模型。近来Tobe和Mori等利用氪激光也成功建立了小鼠脉络膜新生血管动物模型,并以此作了大量研究工作。选择C57/BL小鼠作为研究对象,是因为小鼠容易获得,模型易于诱导;与其他动物模型相比,小鼠成本低廉、动物体积小,易于操作;激光诱导后脉络膜新生血管发生率比较高,以少量实验动物便可以得到评价各种治疗手段疗效的可靠结果;小鼠模型脉络膜新生血管诱导快,1个周左右便可生成脉络膜新生血管,组织病理检查新生血管持续时间超过4周;小鼠脉络膜新生血管动物模型比其他动物更容易从基因水平研究脉络膜新生血管发病机制,并可以节约药物用量,这对研究一些尚不能大量生产的新发现的新生血管抑制剂的疗效具有重要意义。所以近年小鼠实验性脉络膜新生血管模型逐渐成为主流。
下面以小鼠为研究对象,结合我们的经验,详细阐述脉络膜新生血管模型制作方法。
(1)麻醉:通过反复试验,我们最终选择0.2%戊巴比妥钠为麻醉首选药物。将戊巴比妥钠粉剂以生理盐水稀释成2%溶液,可以长期保存,保持其药物作用。使用时仅需稀释10倍溶液(0.2%)即可,0.4ml剂量足以维持操作20min以上且药物起效只需5min左右。氯胺酮亦不失为另一有效选择,但与0.2%戊巴比妥钠溶液相比,前者在操作过程中较易导致小鼠窒息死亡。
(2)瞳孔散大:无论眼底激光还是荧光造影,小鼠都需要瞳孔散大。尽管目前有新福林、复方托品酰胺等多种选择,散瞳时我们推荐使用美多丽。因为以美多丽为小鼠散瞳,3min内即可充分散大瞳孔,此时0.2%戊巴比妥钠的麻醉效果正佳,可以充分节约试验时间。另外,小鼠散瞳时经常出现一过性白内障,影响后续操作。散瞳时间延长,会增加白内障发生率。以美多丽散瞳,大约有8%小鼠出现一过性白内障。复方托品酰胺等散瞳平均需要15min左右,一过性白内障发生率达到30%以上。小鼠由于散瞳出现一过性白内障的机制尚不清楚,推测可能是由于散瞳剂引起晶状体或玻璃体的渗透压变化的结果。
(3)激光器的选择:经连续病理切片评价脉络膜新生血管发生率,我们认为以小鼠诱导脉络膜新生血管模型,氪红激光应为首选。激光后1周、2周、4周,其脉络膜新生血管发生率分别为83.33%、91.67%、83.33%,明显高于氩激光脉络膜新生血管发生率(激光后1周、2周、4周,分别为41.67、83.33%、75%),也优于半导体二极管激光的诱导效果(激光后1周、2周、4周,分别为63.64%、63.64%、66.67%)。这可能因为氪红激光穿透深度位于Bruch’s膜及其附近,更容易造成Bruch’s膜破损。激光激射后有气泡产生即表示已经击破Bruch’s膜,而Bruch’s膜破损及炎症反应对脉络膜新生血管的形成至关重要。临床许多脉络膜新生血管形成性疾病的病理切片结果也支持这一论点。增加激光能量可以保证击穿Bruch’s膜,但同时带来的是视网膜浅层组织严重受损甚至击穿巩膜,这与临床脉络膜新生血管病理结构相差甚远。我们选择氩激光(514nm,100μm,0.1s,100mW)、氪激光(670nm,100μm,0.1s,100mW)和二极管激光(810nm,75μm,0.1s,140mW)的激光参数设置,是参考国外文献并在实践中摸索的结果。另外,我们认为脉络膜新生血管发生率与操作者熟练程度密切相关。
应该注意的是,脉络膜新生血管发生时并不一定出现荧光渗漏,荧光强度与新生血管多少也无密切关系,这可能是由于成纤维细胞和大量色素细胞包绕脉络膜新生血管,延缓或阻止了荧光渗漏过程。所以,欲评价激光诱导小鼠效果,应以光镜观察结果为准。另外,小鼠的解剖结构和生理、病理反应与灵长类动物以及人类相比有很大差异,所以在进行灵长类动物脉络膜新生血管模型的制造和研究是必不可少的。
以上实验似乎说明脉络膜新生血管的生成与Bruch’s膜破损密切相关,或者认为Bruch’s膜破裂是脉络膜新生血管形成的先决条件。在临床激光使用过程中,有时应用激光参数和治疗方法不当,如缩短曝光时间、增加激光能量或者在同一部位连续照射,也可能使Bruch’s膜破损,发生医源性脉络膜新生血管。但Pollack等认为,即使Bruch’s膜暂时完整,激光后也会由于炎性细胞的侵蚀,破坏Bruch’s膜,逐渐形成脉络膜新生血管,这与临床上湿性老年黄斑变性等疾病的发病过程更为相似。同时,在一些脉络膜新生血管生成性疾病中,也不一定首先伴有Bruch’s膜破损。这需要我们延长激光后观察时间或改变实验条件和方法,进一步研究证实。
尽管多种疾病中脉络膜新生血管形成过程有所不同,Bruch’s膜破损为脉络膜新生血管生成的诱因抑或其结果亦未阐明,但本实验结果说明Bruch’s膜破损以及炎症反应对脉络膜新生血管的形成至关重要。临床许多脉络膜新生血管生成性疾病的病理切片结果也支持这一论点。