增強MRI評價抗青光眼藥物對血-房水屏障的影響

陳輝,毛曉春,査云飛,曹豐,樊建中

·頭頸部影像學·

增強MRI評價抗青光眼藥物對血-房水屏障的影響

陳輝,毛曉春,査云飛,曹豐,樊建中

目的:探討增強MRI評估抗青光眼藥物滴眼后對血-房水屏障影響的可行性。方法:將12只健康潔凈新西蘭白兔分為兩組,A組采用單眼滴注1%鹽酸匹魯卡品滴眼液,B組采用單眼滴注0.25%噻嗎心安滴眼液,以對側眼作為對照。靜脈注射Gd-DTPA 0.2 mL后行M R動態(tài)增強掃描,共掃描10次(1 h內每間隔10 min行1次MRI,1 h以后間隔15 min行1次MRI)。測量各時間點前房、睫狀體和后房的平均信號強度,繪制時間-信號增強率曲線,觀察對比劑在眼內的分布情況。結果:在注射對比劑后2組中實驗眼睫狀體信號迅速增高,15 min后達到最高峰,信號增強率為109.0%± 5.8%,此后信號強度逐漸下降;前房信號呈緩慢增高,50～60 min到達峰值,信號增強率為98.0%±6.3%,高于對照眼(59.0%±4.6%),差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05);雙眼后房均未見信號增強,始終為低信號。結論:血漿蛋白進入前房途徑與房水分泌途徑是分別獨立的通道,眼的前后房之間存在著屏障,使用抗青光眼藥物后并沒有破壞血-房水屏障;增強MRI可用于評估眼的房水循環(huán)情況。

磁共振成像;釓噴酸葡胺;青光眼;血-房水屏障

近年來,MRI對眼部藥物代謝動力學、眼內結構、血-房水屏障及房水循環(huán)等的研究逐漸增多,并且在眼病的發(fā)病機理、診斷及對治療的評價等方面取得重大進展[1-4]。匹魯卡品、噻嗎心安等是抗青光眼的一線用藥,長期使用能引起房水閃輝等副作用,房水閃輝是評價血-房水屏障完整性和前房炎癥的重要指標[4-5],其病理生理機制尚存爭議,本研究采用增強磁共振成像評價抗青光眼藥物對兔眼血-房水屏障的影響。

材料與方法

1.實驗動物及分組

健康潔凈新西蘭白兔12只,由武漢大學醫(yī)學院動物實驗中心提供,體重2.0～3.0 kg,雌雄不限。實驗動物新西蘭白兔12只隨機分為A、B兩組,每組6只。

實驗眼隨機選擇,對側眼作為對照,A組實驗眼用1%鹽酸匹魯卡品滴眼液標準滴量滴眼;B組實驗眼用0.25%噻嗎心安滴眼液標準滴量滴眼。給藥方法:1次1滴(0.05 mL),共滴眼3次,每次間隔5 min,滴完后5 min開始MRI掃描。

2.影像設備及技術

MRI采用Siemens Verio 3.0 T磁共振機、膝關節(jié)線圈掃描。增強掃描對比劑使用0.5 mol/L釓噴酸葡胺(Gd-DTPA,北京北陸藥業(yè)股份有限公司)。掃描前采用氯胺酮30 mg/kg和氯丙嗪15 mg/kg肌肉注射進行實驗動物全身麻醉,掃描過程中每30～40 min重復肌肉注射同等劑量的麻醉劑。

實驗兔仰臥位固定在自制掃描架上,用1 mL注射器兔耳緣靜脈進針,注射對比劑Gd-DTPA (0.5 mol/L),劑量0.2 mL/kg。MR平掃與增強掃描體位、序列及參數(shù)相同,采用SE T1WI(TR 480 ms, TE 14 ms)加脂肪抑制,橫軸面及冠狀面掃描,視野13 cm×13 cm,層厚2 mm,間隔0.2 mm,激勵次數(shù)3,像素256×256,掃描時間4′32″。1 h內每間隔10 min左右掃描1次,1 h以后間隔15 min左右掃描1次,共掃描10次。

3.圖像參數(shù)半定量分析

兩名高年資MR診斷醫(yī)師應用syngo acquisition workplace完成,軟件版本syngo MR B19(2012年),分別測量三個感興趣區(qū)(前房、睫狀體、后房)的平均信號強度,前房、睫狀體、后房分別選擇100、15、5個像素,選擇的像素均在解剖結構范圍內,避開邊緣區(qū)域以防止信號干擾。感興趣區(qū)的信號增強率(E)由以下公式計算:

St是注射對比劑后某時間點感興趣區(qū)的信號強度,S0是同一感興趣區(qū)注射對比劑前的信號強度,時間-信號增強率曲線使用EXCEL軟件繪制。

結 果

MRI平掃顯示正常兔眼各結構清晰,前房、后房

呈均勻低信號。兔耳緣靜脈注射0.5 mol/L Gd-DTPA(0.2 mL/kg)后不同時間段的M R增強圖像(圖1),顯示雙眼睫狀體在靜脈注射對比劑后信號迅速增強,15 min后睫狀體的信號增強達到最高峰,此后睫狀體信號強度逐漸下降;實驗眼峰值信號強度為358.2±19.3、信號增強率(E)為1.090±0.058,對照眼峰值信號強度為361.5±20.6、信號增強率(E)為1.100±0.072,兩組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。在注射對比劑后前房信號緩慢增加,50～60 min時到達峰值,實驗眼前房峰值信號強度為209.5±18.6,信號增強率(E)為0.980±0.063,對照眼前房平均信號強度為168.5±12.3,信號增強率(E)為0.590±0.046,兩組間比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05),實驗眼前房信號高于對照眼。雙眼后房在注射對比劑后未見信號增強,始終為低信號(圖2～5)。

討 論

匹魯卡品治療青光眼的作用機制是縮小瞳孔,使房角重新開放,同時擴張schlemma管及其周圍小血管,促進房水的流出,從而降低眼壓;而噻嗎心安的作用機制是減少房水的分泌降低眼內壓。臨床上發(fā)現(xiàn)使用縮瞳藥或抑制房水生成的藥物會引起房水閃輝,房水閃輝是評價血-房水屏障完整性和前房炎癥的重要指標[4-5],傳統(tǒng)觀點認為是藥物破壞了血-房水屏障[6-7],但是一直缺乏直接的證據(jù)。有些學者認為抗青光眼藥物引起房水閃輝是由于破壞了血-房水屏障的完整性,增加了睫狀上皮的通透性,蛋白質從功能受損的睫狀上皮及虹膜表面大量進入前房所致[3,4,8]。但是,有研究結果顯示增強MRI證實房水中的血漿蛋白經由睫狀體基底部擴散至虹膜根部而進入前房,而未在后房檢測到信號增強[9-10]。

本研究采用增強MRI活體、實時、直觀地評價抗青光眼藥物對兔眼血-房水屏障的影響,結果顯示在注射對比劑后雙眼后房未見信號增高,始終為低信號,前房信號緩慢增高,證明蛋白是首先進入前房,而不是后房,而蛋白質進入房水和房水的分泌是分開的通道。研究過程中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的前房高信號和持續(xù)的后房低信號,進一步證明了房水的流動是連續(xù)的、單向的,即由后房進入前房。前房和后房的房水成分不同,即證實了前房與后房之間存在屏障,并限制了前房內的蛋白質向后房擴散[7,11]。

Kolodny等[12]首先使用MR增強掃描來觀察兔眼的血-房水屏障,通過靜脈注射對比劑后觀察其在兔眼內的分布。結果顯示,在注入對比劑后睫狀體的信號迅速增強、前房的信號緩慢升高,而后房始終為低信號。有學者使用同樣的方法來觀察人眼,得出相同結論[2,5]。本課題組的前期研究成果亦顯示,靜脈注射對比劑后MRI顯示睫狀體信號迅速增強,前房的信號緩慢增強,而后房始終為低信號[13-16]。

Freddo等[9]提出血-房水屏障存在蛋白旁路途徑,房水的分泌和血漿蛋白進入房水的入口是半獨立通路,蛋白質并不是先進入后房,而是首先進入前房,房水的分泌和蛋白質進入房水是分開的通道。本課題組前期的一項研究中,通過虹膜周邊切除術來破壞兔眼前、后房屏障,使前、后房在虹膜周邊切孔處溝通,觀察后房的信號變化,結果顯示手術眼的后房信號增強,而對照眼的后房信號未見增強;同時該研究中還發(fā)現(xiàn),注入對比劑后前房角的信號先增強,繼而前房中央信號增強,前房角的信號增強程度高于前房

中央[3]。這一濃度梯度與血漿蛋白首先進入后房、再隨房水流動進入前房的傳統(tǒng)觀點相矛盾,與血-房水屏障存在蛋白旁路途徑的觀點相同。

增強MRI應用于血-房水屏障研究可直接觀察后房,更重要的是可以活體動態(tài)觀察房水的流動。Gd-DTPA的分子量遠小于血漿蛋白且不與血漿蛋白結合,其穿透性非常好,能通過血漿蛋白所不能進入的屏障。如果不能從房水中檢測到Gd-DTPA,可以認為房水中血漿蛋白的含量非常低。Freddo等[5,9]以健康志愿者作為研究對象,以3%匹羅卡品滴眼液滴眼后,靜脈注入對比劑連續(xù)進行MRI掃描,發(fā)現(xiàn)睫狀體的信號迅速增強,前房的信號緩慢增高,而后房的信號始終為低信號,因此得出結論:使用縮瞳藥匹魯卡品后并沒有破壞血-房水屏障。本研究使用兩種不同抗青光眼藥物滴眼后,均顯示實驗眼前房信號緩慢增強,后房始終未發(fā)現(xiàn)信號增強,亦證實了使用抗青光眼藥物后前后房屏障并沒有被破壞。實驗眼前房信號增強高于對照眼,說明房水中蛋白質含量的改變引起前房蛋白濃度增加(房水閃輝),可能是因為房水流出的增加或分泌的減少,而血源性蛋白質持續(xù)進入前房,那么隨著房水流出的增加或分泌的減少,用于稀釋溶質的房水變少,導致蛋白質的濃度升高[3,9,11,17]。

本研究也存在一些不足之處:獲得的數(shù)據(jù)只是感興趣區(qū)的信號強度,并不能直接定量地檢測出房水中蛋白的濃度。而且,本研究中證實的蛋白旁路并不適用于所有的蛋白,前房內的蛋白與血漿蛋白的成分并不完全一致。

總之,本研究采用增強MRI證實了眼內前房和后房間存在屏障,血-房水屏障存在蛋白旁路途徑,房水的分泌和血漿蛋白進入房水的入口是半獨立通路,使用抗青光眼藥物并沒有破壞血-房水屏障。

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Feasibility of contrast-enhanced MRI for evaluating the effects of anti-glaucoma drugs on blood-ocular barrier

CHEN Hui,MAO Xiao-chun,ZHA Yun-fei,et al.Department of Radiology,the people's Hospital of Wuhan University,Wuhan 430060, P.R.China

Objective:To investigate the Feasibility of contrast-enhanced MRI for evaluating the effects of anti-glaucoma drugs on blood-ocular barrier.Methods:Twelve purebred New Zealand white rabbits were divided into group A and group B.Rabbits from group A were given eye drips of 1% pilocarpine while rabiits from group B were treated with eye drips of 0.25% timolol in right eyes.The left eyes of all rabbits were left untreated for control.Gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acids(Gd-DTPA)enhanced MRI were performed to both eyes of these rabbits,once per 10 min within the first hour and once per 15 min post one hour after injection of Gd-DTPA with a dose of 0.2 mL/kg(0.5 mol/L)through the ear vein.The signal enhanced ratios(SER)of anterior chamber,ciliary body and the posterior chamber were measured as signal intensity of right eyes divided by signal intensity of corresponding areas of left eyes.The SER-to-time curves were drawn,in order to assess the permeabilityand distribution of the contrast agent.Results:The SER-to-time curves showed that SER in ciliary body increased dramatically and reached peaks at 15 min after injection,The signal enhanced ratios(SER) was 1.09±0.058,followed by a slow decline.The SE R in anterior chamber rose up a bit slowly to peaks at about 50～60 min after injection,The SER was 0.98±0.063 in the anterior chamber of the right eyes,The SE R was 0.59±0.046 in the anterior chamber of the left eyes,Signal enhancement of the anterior chamber were obvious in the right eyes of all rabbits,but none signal enhancement were observed in posterior chamber.Conclusion:The path way of plasma protein entering into the anterior chamber is different fro m that of aqueous secretion.A barrier between the anterior and posterior chamber may exist and may be a component of blood-ocular barrier.Anti-glaucoma drugs will not damagethis barrier.

Magnetic resonance imaging;Gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic;Glaucoma;Blood-ocular barrier

R445.2;R775.3

A

1000-0313(2016)04-0355-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.04.017

2015-11-17

2016-02-15)

430060 武漢,武漢大學人民醫(yī)院放射科(陳輝、查云飛);441000 湖北,襄陽市中心醫(yī)院眼科(毛曉春),放射科(曹豐、樊建中)

陳輝(1974-),男,湖北南漳人,碩士,副主任醫(yī)師,主要從事磁共振診斷工作。

查云飛,E-mail:zhayunfei999@126.com