慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法、模型及应用

摘要

本发明公开了一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法，包括如下步骤：S10、对模型动物进行麻醉；S20、使用不可吸收缝合线沿角膜外周边设定距离间断缝合结膜及浅层巩膜一周；S30、收紧缝合线，打结固定；S40、打结后5分钟内测量模型动物的眼压，如眼压大于60mmHg(1mmHg＝0.133kPa)，则得到慢性高眼压合并长眼轴动物模型。能够升高模型动物的眼压，并使得眼轴增长，具有眼压维持时间长、眼部并发症少、手术简单、手术成功率高的优点。此外，本发明还公开了一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型及其在研究青光眼合并近视疾病中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及动物疾病模型，具体涉及一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法。本发明还涉及一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型及该慢性高眼压合并长眼轴动物模型在研究青光眼合并近视疾病实验研究中的应用。

背景技术

青光眼是一类以视神经损伤和视野缺损为主要表现的不可逆性致盲性眼病，本质是视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells，RGCs)的不可逆性死亡，主要的危险因素是病理性眼内压(Intraocular Pressure，IOP)升高。目前，针对青光眼的主要治疗方案是通过药物或手术方法降低IOP。病理性近视的主要临床特征是屈光度大于-6D且有眼轴进行性变长，眼底可见视网膜色素上皮和脉络膜变薄等特征。在临床工作中，近视发病率高、青光眼治疗预后差，常见开角型青光眼合并高度近视的患者，由于高度近视对视神经及其周边的损伤与青光眼特征性视神经改变难以鉴别诊断，因此，在两种合并疾病的机制研究及视神经保护治疗方面，需要合适的动物模型作为研究基础。

目前，青光眼的慢性高眼压动物模型的常见手术构建方法及特点为：(1)前房注射物阻塞小梁网法，如注射微珠、化学交联水凝胶、硫酸软骨素、卡波姆、透明质酸钠、甲基纤维素等，前房注射法具有：眼压增高明显，但注射物，尤其是透明质酸钠、卡波姆等维持时间较短，可能需要重复注射的特点，并且由于操作涉及到眼内注射，可能引起眼内炎症反应，注射物对视网膜可能产生的毒性作用可能干扰试验结果；(2)激光光凝小梁网、环角膜缘血管网、巩膜血管等，激光光凝法具有：手术设备要求高，成功率与激光强度和重复光凝次数等有关的特点；(3)药物诱导法：如玻璃体腔内注射皮质类固醇激素、肿瘤坏死因子β(TGF-β)等，这类方法具有：玻璃体腔内注射物引起视网膜毒性反应，眼内操作有引起眼内炎风险的特点；(4)转基因动物：如与Gpnmb

基于临床针对青光眼，尤其是开角型青光眼合并高度近视的患者的诊疗难点，亟需建立一种长期有效的慢性高眼压合并长眼轴动物模型，该模型对研究青光眼合并病理性近视的发病机制及寻找新的治疗方法和药物来防止、治疗或延缓青光眼及病理性近视的病程等都具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法，能够手术构建慢性高眼压合并长眼轴动物模型，模型建立成本低、稳定性高。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型，制作方便，模型稳定性高。

本发明还要解决的技术问题是提供慢性高眼压合并长眼轴动物模型在研究青光眼合并近视疾病实验研究中的应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法，包括如下步骤：S10、对模型动物进行麻醉；S20、使用不可吸收缝合线沿角膜外周边设定距离间断缝合结膜及浅层巩膜一周；S30、收紧缝合线，打结固定；S40、打结后5分钟内测量模型动物的眼压，如眼压大于60mmHg，则得到慢性高眼压合并长眼轴动物模型。

优选地，在步骤S20中，所述设定距离为2.5-3mm。

进一步优选地，在步骤S20中，所述间断缝合的针距为3-4mm。

优选地，在步骤S30中，所述收紧缝线的收紧量为4-6mm。

作为一种优选方法，在步骤S10中，所述麻醉的方法包括表面麻醉。

具体地，所述表面麻醉的方法为，将表面麻醉剂分两次滴于模型动物的眼内，每次1-3滴，两次滴入的间隔时间为8-10分钟。

优选地，使用带有定位功能的眼睑撑开器撑开眼睑，并通过该眼睑撑开器测量缝合位置和缝合针距。

优选地，在步骤S20中，所述不可吸收缝合线为7-0号缝合线；在步骤S30中，所述打结固定的方法为打三叠结固定。

本发明第二方面提供了一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型，根据本发明第一方面所提供的任一种慢性高眼压合并长眼轴动物模型的建立方法制作而得。

本发明第三方面提供了慢性高眼压合并长眼轴动物模型在研究青光眼合并近视疾病中的应用。

与现有技术相比，本发明的慢性高眼压合并长眼轴动物模型，在缝线缝合收紧后，模型动物角巩膜缘张力增加，阻碍了房水的回流，导致前房压力长期慢性增高。与其他眼内注射构建高眼压模型相比，不穿透前房，不产生由眼内注射物直接引起的前房及视网膜炎症反应。除此之外，环角膜缘的缝线还会因缝线的机械压迫，可能因此引起机械/缺血混合因素，使巩膜缺氧，进而发生重塑导致眼轴增长，适用于压力性视神经损害。模型建立初期一过性的高眼压可以模拟原发性闭角型青光眼的急性发作期，而后期的慢性轻度眼压升高则模拟发作后的眼压变化，慢性青光眼的过程，在眼压升高的同时引起眼轴的增长，没有产生大的并发症。

附图说明

图1是本发明的慢性高眼压合并长眼轴动物模型建立方法一个实施例的流程图；

图2是本发明的实施例中所使用的可定位的眼睑撑开器示意图；

图3是本发明一个实施例中的眼球缝合部位示意图；

图4是本发明一个实施例中缝线打结前(A)和打结后(B)的大鼠角膜改变图；

图5是本发明一个实施例中大鼠环角膜缘缝合前后不同时间段的眼压测量结果图；

图6是本发明一个实施例中术后4周大鼠角巩膜缘HE染色图；

图7是图6中A部分局部放大图；

图8是图6中B部分局部放大图；

图9是本发明一个实施例中术后4周大鼠视网膜HE染色图；

图10是本发明一个实施例中术后4周大鼠视网膜不同部位神经节细胞计数图；

图11是本发明一个实施例中术后4周大鼠视网膜不同部位神经节细胞计数的统计分析图；

图12是本发明一个实施例中术后4周大鼠巩膜透射电镜图；

图13是本发明一个实施例中术后4周大鼠眼轴测量结果统计分析图；

图14是本发明一个实施例中术后4周大鼠巩膜MASSON染色图；

图15是本发明一个实施例中术后4周大鼠眼球后段胶原容积分数半定量分析示意图；

图16是本发明一个实施例中术后4周大鼠视网膜电图；

图17是本发明一个实施例中术后4周大鼠视觉诱发电位图；

图18是本发明一个实施例中术后6月大鼠巩膜结构蛋白α-SMA表达检测图；

图19是本发明一个实施例中术后6月大鼠巩膜免疫印迹灰度定量分析图。

附图标记说明

11 上直肌 12 上斜肌

13 内直肌 14 下斜肌

15 下直肌 16 外直肌

2 巩膜上静脉 3 角膜

4 巩膜 5 缝线

51 三叠结

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以下通过实施例对本发明进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

在本发明的具体实施方式中：

所使用的实验动物SD大鼠购自湖南省斯莱克景达实验动物有限公司(合格证号：430727201101172826)。

所使用的药物和试剂：α-SMA购自英国Abcam公司(ab5694)；细胞浆蛋白抽提试剂为组织裂解液RIPA(Servicebio，30ml)、蛋白酶抑制剂苯甲基磺酰氟(PMSF)(Servicebio,100mM/1ml)(RIPA:PMSF＝20:1)；BCA蛋白浓度测定试剂盒(Servicebio,200T)；5*还原型蛋白上样缓冲液(Servicebio，1ml)。其他药物和试剂均为常规的市售产品。

所使用的器械和仪器，眼压计为芬兰Vantaa Icare公司生产的Tonolab型回弹式眼压计；眼科A/B型超声诊断仪为天津迈达ODM-2100S；荧光显微镜为德国LeikaDM5000B；透射电镜(TEM)为日本日立HT770；视网膜电图(Electroretinogram，ERG)使用德国罗兰公司生产的Ganzfelz视网膜电图仪(刺激器为：Q450)；视觉诱发电位(Visual EvokedPotential，VEP)使用国特医疗多焦视觉电生理系统进行检测。其他均为常见的市售产品。

以下通过一些具体的实施例来进一步说明本发明的方法操作过程及其取得的效果。

实施例1：

本实施例用于建立慢性高眼压合并长眼轴动物模型。

模型动物的准备：

选取7-8周龄的SD健康雄性大鼠40只，随机分为两组，每组20只，分别作为模型组和对照组。在温度20-26℃、相对湿度60％、自由进食饮水的环境中饲养一周。手术前3天，每日8-10点测量清醒下眼压，以术前1天的眼压平均值记录为基线眼压，此后眼压检测均在此时间段进行。

动物模型的建立：

动物模型的建立过程如图1所示，主要包括如下步骤：

S10、对模型动物进行麻醉：在模型组和对照组的大鼠的腹腔按80mg/kg(0.3ml/100g)的剂量注射2％戊巴比妥钠进行全身麻醉后，对大鼠眼部周边皮肤使用碘伏进行消毒，先后使用聚维酮碘和生理盐水洗眼。铺上手术单，在大鼠的眼部放置眼睑撑开器撑开大鼠的眼睑，在大鼠的两只眼内分别滴加2滴0.4％的盐酸奥布卡因滴眼液进行对眼表进行表面麻醉。十分钟后，放置眼睑撑开器，再次滴加盐酸奥布卡因滴眼液2滴进行表面麻醉一次。

应当理解的是，可采用各种可行的麻醉方法对大鼠进行全身麻醉和眼部表面麻醉，全身麻醉及表面麻醉只要达到动物全身及眼球局部刺激无反抗反应即视为麻醉满意，在本发明中并不限定使用特定的麻醉药物。

S20、在模型动物的巩膜部位进行缝合：待使用显微镊夹取结膜无刺激性反应后，视为麻醉满意，此时，使用眼睑撑开器撑开大鼠的眼睑。眼睑撑开器可使用自制的、如图2所示的可定位眼睑撑开器，该可定位眼睑撑开器的结构和使用方法可参见授权公告号为CN212307923U的实用新型专利。可定位眼睑撑开器有助于缝合位置的定位，能够方便对巩膜4的缝合，提高缝合精度及模型动物眼部特征的同一性。当然，也可以使用普通的市售眼睑撑开器撑开大鼠的眼睑对大鼠的巩膜进行缝合。如图3中A图所示，使用7-0号不可吸收的缝线5间断缝合模型组大鼠角膜3外的巩膜4一周。对照组大鼠不做缝合处理。

具体地，可使用3号缝线进行巩膜缝合，缝线5与角巩膜缘间隔控制在2.5-3mm，针距控制在4mm左右，缝合时缝针穿结膜及浅层巩膜，环角膜缘缝合360°，共缝合5-6针。缝线5与角巩膜缘之间的距离过近容易导致角膜缘血管网缺血、角膜溃疡穿孔等不利影响；距离过远可能导致眼外肌压迫、巩膜缺血以及缝线随眼球运动逐渐向后极部移位、可能减低机械压力产生的慢性持续性高眼压模型效果。如图2所示，在大鼠的巩膜部位存在上直肌11、上斜肌12、内直肌13、下斜肌14、下直肌15和外直肌16等多块动眼肌，和多个巩膜上静脉2等血管。缝合时注意避开粗大的结膜血管和巩膜上静脉2，以免造成结膜血肿影响缝线5的收紧施压和打结；也要注意避开各个动眼肌，以免影响大鼠眼睛的转动。缝针不要穿透巩膜，以免造成基础眼内压力的减少，和增加眼内炎症的风险。

S30、收紧、打结。从缝合在大鼠巩膜上的缝线5两端将缝线收紧，收紧量为4-6mm，收紧后打结固定。收紧量过少容易导致压力不足、高眼压维持时间短、模型有效性降低；收紧量过多易导致压力过大、眼球严重缺血、角膜溃疡、视网膜坏死等模型失败率增加的情况。具体地，在缝线打结结扎时，第一个结线扣重绕两次，使线间的摩擦面及摩擦力增大，第二个结为单结，与第一个结的方向相反，使得第1结与第2结之间形成外科结；第三个结与第二个结的方向相反，使得第2个与第3个结互为方结，整体形成三叠结51，以加强结扎线间的摩擦力，防止线松散滑脱。打结前先将缝线5归位至缝合位，打结时不要带有牵扯动作，以免形成牵动结膜向角膜方向移动的张力。

缝合后、缝线收紧打结前的大鼠眼部如图4中的A图所示，缝线5间断缝合在环角膜3外周的巩膜4上，其时结膜无充血，角膜3透明。缝线5收紧打结后，如图4中的B图所示，大鼠的角膜缘发白，角膜3水肿，瞳孔散大，对光反射消失。

需要说明的是，本发明中的模型动物并不限定为大鼠，其它合适的动物，如豚鼠、家兔等也可以作为本发明的模型动物。缝合所使用的缝线、缝线的收紧量和打结方法也可以根据所使用的不同模型动物的解剖特征而进行不同的选择，

S40、得到慢性高眼压合并长眼轴动物模型：

在缝线打结完成后5分钟内使用回弹式眼压计测量大鼠的眼压，如果眼压大于60mmHg，说明慢性高眼压合并长眼轴动物模型成功建立。

通过本实施例建立的慢性高眼压合并长眼轴动物模型，单次操作可将高眼压状态稳定维持2月。

实施例2

本实施例用检测模型动物的高眼压及其引起的球内组织变化。

在模型组大鼠术后1天、1周、2周、4周、2月、6月分别使用眼压计测量大鼠清醒状态下眼压，并分析眼压在不同时间段的改变，测量结果如图5所示。由图5可以看出，大鼠经环角膜缘缝线缝合造模后，在缝线结扎时，眼压骤升。此时，如图4中的B图所示，大鼠的角膜缘缺血发白、角膜水肿，瞳孔散大。正常清醒状态下的大鼠眼压在10-13mmHg，本实施例中的正常对照组术后5分钟的眼压为12.2±1.5mmHg。模型组的眼压测量结果的峰值可达98mmHg，术后5分钟眼压下降至61.4±10.4mmHg。并随时间推移逐渐下降。术后1天测量得到的眼压为25.1±3.6mmHg。模型建立成功后的大鼠术后1周眼表炎症反应重，表现为球结膜充血，角膜水肿。部分大鼠瞳孔散大，对光反射消失，但前房未见明显混浊。从术后2周起，炎症反应明显减轻。所有建模成功的大鼠在术后2周均呈牛眼状外观，眼球突出，术后2月时眼压仍可保持25.6±3.3mmHg，相比对照组，差异具有统计学意义(t＝13.398，P＜0.01)。说明本发明的方法可以引起大鼠慢性的高眼压。

术后4周，各取模型组大鼠和对照组大鼠3只进行安乐死，取出完整眼球，通过对眼球进行石蜡切片HE染色后，在正置显微镜下观察角巩膜缘处缝线5位置及缝线5对应视网膜各层细胞组织形态及数量的变化。如图6和图7所示，对照组大鼠的角巩膜缘部位各组织排列规则，未见异常组织变化；如图6、图8所示，模型组大鼠的角巩膜缘外侧2mm位置处可见缝线5，缝线5对应部分的视网膜压陷，说明缝线对模型组大鼠的视网膜产生压迫作用。如图9所示，对照组大鼠视网膜结构正常，神经节细胞分布均匀；模型组大鼠视网膜神经节细胞数目减少，视网膜全层厚度减少。说明模型组大鼠的视网膜出现明显损伤。

取术后3周的模型组大鼠和对照组大鼠各3只，施行全身麻醉，分别使用大鼠脑立体定位仪使用经上丘的逆行示踪法对视网膜神经节细胞进行荧光金示踪标记，1周后对大鼠进行安乐死，心脏灌注后行视网膜铺片，正置荧光显微镜下对铺片的视网膜的四个象限的后极部、中周部及周边部(分别约为视网膜半径的1/6、1/2和5/6处)显影摄片，对标记的视网膜神经节细胞进行计数。如图10所示，与对照组大鼠视网膜的后极部(图10中A图片)、中周部(图10中C图片)及周边部(图10中E图片)相比，模型组大鼠的视网膜后极部(图10中B图片)、中周部(图10中D图片)及周边部(图10中F图片)的视网膜神经节细胞数目减少。说明模型组大鼠的视网膜神经节细胞出现死亡，视网膜神经节细胞数量减少。对视网膜神经节细胞的计数结果进行统计学分析，结果如图11所示。分析结果提示：模型组的后极部、中周部及周边部视网膜神经节细胞相比对照组均减少。

实施例3

本实施例用检测模型动物的长眼轴及巩膜组织的变化。

取术后4周的模型组大鼠和对照组大鼠各3只进行安乐死，取出完整眼球并标记，取赤道部巩膜(角膜缘后2mm处)进行2.5％戊二醛固定液固定后，制备电镜标本，使用透射电镜进行巩膜胶原纤维的超微结构观察。结果如图12所示，模型组大鼠相比较对照组的胶原纤维结构紊乱，数目增多。

对术后4周的模型组大鼠及对照组大鼠进行全身麻醉后，使用眼科A/B型超声诊断仪对大鼠进行眼轴测量，并对测量结果进行统计分析，结果如图13所示。由图13可见，模型组大鼠的眼轴相比于对照组大鼠出现增长。说明使用本发明的方法能够引起模型动物眼轴的增长。

取术后4周的模型组大鼠和对照组大鼠各3只进行安乐死，取出完整眼球并标记，对眼球进行石蜡切片MASSON染色后，在正置显微镜下观察。如图14所示，模型组大鼠(图14中B图片)的赤道部眼球(角膜缘后2mm处)的胶原纤维染色面积范围大于对照组大鼠(图14中A图片)。进行该部位的胶原纤维容积半定量分析，如图15所示，模型组大鼠的赤道部眼球的巩膜重塑的重要成分胶原纤维多于对照组大鼠。

对术后4周的模型组大鼠及对照组大鼠进行全身麻醉后，置于黑暗环境中暗适应12小时以上，散瞳后进行ERG检查。如图16所示，对模型组大鼠和对照组大鼠暗适应3.0模式中的a波振幅及b波潜伏期进行比较，可见模型组大鼠(图16中的A波形)的a波振幅及b波潜伏期相比于比对照大鼠(图16中的B波形)的a波振幅减低，b波潜伏期延长。说明模型组大鼠的视网膜光感受器细胞功能下降。对正常瞳孔大小，未经散瞳处理的大鼠全身麻醉后进行闪光VEP检查，检查结果如图17所示。由图17可见，模型组大鼠(图17中的D波形)的VEP白光3.0模式的P2波潜伏期相比于对照组大鼠(图17中的C波形)对应的P2波潜伏期延长。说明模型组大鼠的视网膜神经节细胞相关的视觉传导功能出现障碍。

在术后6个月，取模型组大鼠和对照组大鼠各3只，进行安乐死，取出完整眼球，分离不同部位的新鲜巩膜组织。取适当量的细胞浆蛋白抽提试剂A和B按照20:1的比例混合(例如200微升细胞浆蛋白抽提试剂A中加入10微升抽提试剂B)，并加入苯甲基磺酰氟(PMSF)至最终浓度为1mM，配制成裂解液。按照每60mg巩膜组织加入200微升裂解液的比例，加入裂解液，得到组织匀浆液。冰浴，进行低温机器匀浆后，在4℃条件下,以12000rpm的转速离心5分钟，取上清为蛋白溶液，用BCA蛋白浓度测定试剂盒测蛋白浓度，具体方法参照试剂盒说明书。将蛋白溶液按照4:1的比例加入5*还原型蛋白上样缓冲液，沸水浴变性15min，收入-20℃冰箱保存备用；SDS-PAGE电泳：清洗玻璃板，制胶与上样，浓缩胶电压75V，分离胶用120V，300mA恒流湿转转膜半小时后，进行免疫反应(一抗α-SMA的稀释浓度为1：3000；二抗稀释浓度为1:5000)，化学发光显影及定影，进行凝胶图像分析。凝胶图像结果如图18所示，在模型组大鼠的巩膜中的α-SMA蛋白表达量高于对照组大鼠。对免疫印迹进行灰度定量分析，结果如图19所示，相比对照组的不同部位的巩膜，模型组大鼠的巩膜中所含的α-SMA明显增多。模型组所使用的手术方法，压力来源主要为缝线压迫阻塞房水流出通道，巩膜机械应力传导已被证明是近视和青光眼疾病发展时巩膜重塑的主要原因，细胞内骨架蛋白(如α-SMA)网络的应力快速而直接的传导到细胞外基质、引起视神经乳头的不对称改变等都有可能参与其中，这一结果提示青光眼合并近视疾病中，尤其是开角型青光眼合并高度性近视的患者，α-SMA可能作为调控因子参与该类患者非遗传因素的发病机制。

通过本发明的方法得到的慢性高眼压合并长眼轴动物模型能够在研究青光眼合并近视疾病中广泛应用。

综上，本发明的慢性高眼压合并长眼轴的动物模型的建立方法的实施例中，使用7-0号不可吸收性缝合线环形间断缝合在距角膜缘2.5-3mm处，显著增加高眼压维持的时间，并且在升高眼压的同时动物模型的眼轴呈现增长状态，没有产生其他眼科并发症。采用本发明方法建立的慢性高眼压合并长眼轴动物模型，眼压可稳定保持在25mmHg以上，建模成功率在90％以上，高眼压稳定维持时间均在4周以上，并且，手术创口小、眼部炎性反应轻，角膜无明显水肿及新生血管，且建模手术操作简单，手术操作在10分钟之内即可完成。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。