Сравнительные аспекты экспериментальных моделей неоваскуляризации глаз различной локализации (экспериментальные исследования)

Постоянная эволюция лечебных технологий и меняющихся требований к ним диктует разработку стратегии их внедрения в клиническую практику. Первым этапом служит оценка возможностей, эффективности, достоинств и недостатков, отработка показаний и противопоказаний на моделях заболеваний глаз в эксперименте.

Цель работы: провести сравнительный анализ экспериментальных моделей неоваскуляризации глаз различной локализации, изучить их воспроизводимость и соответствие природным аналогам заболеваний человека.

Материал и методы. В эксперименте были сформированы две модели неоангиогенеза хориоретинальной и две модели роговичной локализации. Все модели формировали на глазах одного биологического вида экспериментальных животных – кроликах породы советская шиншилла (n = 60). Далее эмпирическим путем анализировали достоинства и недостатки каждой из используемых моделей неоангиогенеза глаза. Соответствие сформированных экспериментальных моделей у животных природным заболеваниям человека проверяли методами флюоресцентной ангиографии, оптической когерентной томографии (ОКТ) и гистологическими методами исследований.

Результаты. Все четыре экспериментальные модели продемонстрировали признаки неоваскуляризации с различными клиническими проявлениями, верифицированные ангиографически, морфометрически (модели № 1 и 2 по данным ОКТ; in vivo) и гистологически (модели № 1–4; ex vivo). Процент «выхода» неоваскуляризации на разных моделях варьировался от 75 до 100%. Модели хориоретинальной неоваскуляризации были ближе по клиническим проявлениям природным проявлениям неоваскулярной формы возрастной макулярной дегенерации (н-ВМД). Модели передней локализации были предпочтительнее из-за свободного доступа, легкости воспроизведения и хорошей визуализации зоны интереса, позволяющей выполнять мониторинг в ходе лечения; вместе с тем ангиогенез на этих моделях имеет другую природу и отчасти другие механизмы, в которых большую роль играют воспалительные реакции. Однако передняя локализация позволяет провести комплексную оценку патологического процесса с количественным подсчетом новообразованных сосудов в роговице, включая их длину, диаметр просвета, и оценить полноценность анатомии сосудистой стенки, состав и плотность паравазального клеточного микроокружения. В совокупности это имеет немаловажное значение в доклинических испытаниях технологий с заявленным ангиостатическим эффектом.

Заключение. Для получения полноценного объема информации об испытуемом препарате с заявленным ангиостатическим потенциалом необходимо использовать несколько моделей неоангиогенеза с разными механизмами патогенеза, на которых можно изучить спектр их возможностей и побочных эффектов, а также оценить весь спектр биологических эффектов.

1. Passaniti A., Taylor R.M., Pili R., Guo Y. et al. A simple, quantitative method for assessing angiogenesis and antiangiogenic agents using reconstituted basement membrane, heparin, and fibroblast growth factor. Lab Invest. 1992;67(4):519–28.

2. Passaniti A., Kleinman H.K., Martin G.R. Matrigel: history/ background, uses, and future applications. J Cell Commun Signal. 2021 Aug 31. https://doi.org/10.1007/s12079-021-00643-1.

3. Miller H., Miller B., Ishibashi T., Ryan S.J. Pathogenesis of laser-induced choroidal subretinal neovascularization. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1990;31(5):899–908.

4. Miller J.W., Adamis A.P., Shima D.T., D’Amore P.A., Moulton R.S., O’Reilly M.S. et al. Vascular endothelial growth factor/vascular permeability factor is temporally and spatially correlated with ocular angiogenesis in a primate model. Am J Pathol. 1994;145(3):574–584.

5. Марей М.В., Николаева Л.Р., Полтавцева Р.А., Сухих Г.Т., Ченцова Е.В. Трансплантация стволовых клеток при ожогах роговицы в эксперименте. Клиническая офтальмология. 2005;6(4);150–152.

6. Андреев Ю.В., Копаева В.Г. Разработка новой технологии фотодинамического разрушения новообразованных сосудов роговицы, основанной на локальном введении фотосенсибилизаторов.Вестник офтальмологии. 2005.5;21–25.

7. Азнаурян И.Э., Шпак А.А., Баласанян В.О., Кудряшова Е.А. Сравнение шовного материала Vicryl 6-0 и 7-0 для хирургии косоглазия по прочностным характеристикам шва. Офтальмохирургия. 2018;(2):63–66. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2018-2-63-66

8. Cartmill B.T., Parham D.M., Strike P.W. et al. How do absorbable sutures absorb? A prospective doubleblind randomized clinical study of tissue reaction to polyglactin 910 sutures in human skin. Orbit. 2014;33(6);437–443. https://doi.org/10.3109/01676830.2014.950285

9. Iwata T., Tomarev S. Animal models for eye diseases and therapeutics. Sourcebook of Models for Biomedical Research.2008;279–287. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-285-4_31

10. Grossniklaus H.E., Kang S.J., Berglin L. Animal models of choroidal and retinal neovascularization. Prog Ret Eye Res. 2010;29(6):500–519. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2010.05.003

11. Williams D.L. Animal models for ophthalmic diseases in human. In: Veterinary Ophthalmology. 2nd ed. Philadelphia, Lea & Febiger, Pennsylvania, USA. 1991; p. 1237–1272.

12. Uemura A., Kusuhara S., Katsuta H. et al. Angiogenesis in the mouse retina: a model system for experimental manipulation. Exp Cell Res. 2006;12(5):676–683. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2005.10.030

13. Hollyfield J.G., Kondo L.K. Animal models for age-related macular degeneration. In: Animal Models for Retinal Diseases, Neuromethods, Humana Press, Springer Science+Business Media, USA. 2010;46:81–98.

14. Francois J., De Laey, J.J., Cambie E. et al. Neovascularization after argon laser photocoagulation of macular lesions. Am J Ophthalmol. 1975;79(2):206–210. https://doi.org/10.1136/bjo.63.10.674

15. Lu F., Adelman R.A. Are intravitreal bevacizumab and ranibizumab effective in a rat model of choroidal neovascularization? Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2009;247(2):171–177. https://doi.org/10.1007/s00417-008-0936-y

16. Yu L., Wu X., Cheng Z., Lee C.V., Le Couter J. et al. Interaction between bevacizumab and murine VEGF-A: a reassessment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2008;49(2):522–527. https://doi.org/10.1167/iovs.07-1175

17. Ryan S.J. The development of an experimental model of subretinal neovascularization in disciform macular degeneration. Trans Am Ophthalmol Soc. 1979;77:707–745.

18. Ryan S.J. Subretinal neovascularization. Natural history of an experimental model. Arch Ophthalmol. 1982;100(11):1804–1809. https://doi.org/10.1001/archopht.1982.01030040784015

19. Tolentino M.J., Husain D., Theodosiadis P. et al. Angiography of fluoresceinated anti-vascular endothelial growth factor antibody and dextrans in experimental choroidal neovascularization. Arch Ophthalmol. 2000;118(1):78–84.

20. Shen W.Y., Lee S.Y., Yeo I. et al. Predilection of the macular region to high incidence of choroidal neovascularization after intense laser photocoagulation in the monkey. Arch Ophthalmol. 2004;122(3):353–360. https://doi.org/10.1001/archopht.122.3.353

21. Gholipour M.A., Kanavi M.R., Ahmadieh H. et al. Intravitreal topotecan inhibits laser-induced choroidal neovascularization in a rat model. J Ophthalmic Vis Res. 2015;10(3):295–302. https://doi.org/10.4103/2008-322X.170339

22. Qiang W., Wei R., Chen Y., Chen D. Clinical pathological features and current animal models of type 3 macular neovascularization. Front Neurosci. 2021;15:734860. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.734860

23. Zhang Y., Fortune B., Atchaneeyasakul L.O. et al. Natural history and histology in a rat model of laser-induced photothrombotic retinal vein occlusion. Curr. Eye Res. 2008;33(4):365–376. https://doi.org/10.1080/02713680801939318

24. Okamoto N., Tobe T., Hackett S.F. et al. Transgenic mice with increased expression of vascular endothelial growth factor in the retina: A new model of intraretinal and subretinal neovascularization. Am J Pathol. 1997;151(1):281–291.

25. Sugita G., Tano Y., Machemer R. Experimental neovascularization of the retina. Int Ophthalmol. 1980;2(1):33–37.

26. Tano Y., Chandler D.B., Machemer R. Retinal neovascularization after intravitreal fibroblast injection. Am J Ophthalmol. 1981;92(1):103–109. https://doi.org/10.1016/s0002-9394(14)75913-6

27. Tano Y., Chandler D.B., Machemer R. Vascular casts of experimental retinal neovascularization. Am J Ophthal-mol. 1981;92(1):110–120. https://doi.org/10.1016/s0002-9394(14)75914-8

28. Hitchins C.A., Grierson I., Hiscott P.S. The effects of injections of cultured fibroblasts into the rabbit vitreous. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1985;223(5):237–249. https://doi.org/10.1002/jcp.1040930310

29. Ophir A., Blumenkranz M.S., Clafin A.J. Experimental intraocular proliferation and neovascularization. Am J Ophthalmol. 1982;94(4):450–457.

30. Hemo I., Maftzir G., Ben Ezra D. Retinal Neovascularization. Second international symposium on ocular circulation and neovascularization. Baltimore, Wilmer Institute, USA. 1989; p. 36.

31. Hamilton A.M., Marshall J., Kohner E.M. et al. Retinal new vessel formation following experimental vein occlusion. Exp Eye Res. 1975;20(6):493–497.

32. Jabbour N.M., Nork T.M. et al. Extraretinal neovascularization model system in the rhesus monkey. ARVO Abstracts. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1989;0:392.

33. Patz A. Clinical and experimental studies on retinal neovascularization. Am J Ophthalmol. 1982;94(6):715–743. https://doi.org/10.1016/0002-9394(82)90297-5

34. Weber M.L., Mancini M.A., Frank R.N. Retinovitreal neovascularization in the Royal College of Surgeons rat. Curr Eye Res. 1989;8(1):61–74. https://doi.org/10.3109/02713688909013895

35. Frank R.N., Mancini M.A. Presumed retinovitreal neovascularization in dystrophic retinas of spontaneously hypertensive rats. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1986;27(3):346–355.

36. Antoszyk A.N., Gottlieb J.L., Casey R.C. et al. An experimental model of preretinal neovascularization in the rabbit. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1991;32(1):46–52.

37. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. Под редакцией А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2013. 944 с.

38. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Под общей редакцией члена-корреспондента РАМН, профессора Р.У. Хабриева. 2-изд., перераб. и доп. М.: ОАО «Издательство “Медицина”», 2005. 832 с