목적: 각막콜라겐교차결합술은 약해진 각막 실질부의 구조 결합을 강화시켜 원추각막과 같은 각막확장증의 진행을 억제하는 치료로 알려져 있다. 현재 널리 사용되는 리보플라빈을 사용한 콜라겐교차결합술은 콜라겐 섬유 사이의 새로운 결합을 유도하기 위해 자외선 조사가 필수적인데, 이 과정에서 활성산소가 만들어지고 산화-스트레스로 인하여 각막 실질세포와 각막 내피세포의 ...
목적: 각막콜라겐교차결합술은 약해진 각막 실질부의 구조 결합을 강화시켜 원추각막과 같은 각막확장증의 진행을 억제하는 치료로 알려져 있다. 현재 널리 사용되는 리보플라빈을 사용한 콜라겐교차결합술은 콜라겐 섬유 사이의 새로운 결합을 유도하기 위해 자외선 조사가 필수적인데, 이 과정에서 활성산소가 만들어지고 산화-스트레스로 인하여 각막 실질세포와 각막 내피세포의 세포사가 발생함이 보고되어 있다. 제니핀 (Genipin)은 Gardenia jasminoides에서 추출한 천연 콜라겐교차결합 물질로써 기존에 알려진 화학적 콜라겐교차결합 물질들 중 독성이 적고 자외선을 조사할 필요가 없어 각막 콜라겐 교차결합술에 시도해 볼 수 있는 우수한 표준물질로 생각된다. 따라서 이번 연구를 통하여 가토안에서 제니핀을 이용하여 각막콜라겐교차결합술을 시행하고 치료 효과와 안전성을 검증해보고자 하였다.
방법: 총 21마리 21안의 가토 우안을 대상으로 각막 상피를 제거하고 평형염액 (1군)과 0.10% (3군), 0.25% (4군), 1.00% (5군) 농도의 제니핀을 3분 간격으로 40분간 도포하여 콜라겐교차결합을 시행하고 같은 방법으로 상피를 제거하고 0.1% 리보플라빈 (2군)을 3분 간격으로 20분간 도포한 뒤 30분 동안 자외선 A (360nm, 3mW/㎠)에 노출시켜 콜라겐교차결합을 시행하였다. 술 후 4주째 중심각막두께 측정 및 각막생체역학분석 검사를 시행하였고 술 후1일, 1주, 4주째 조직을 얻어terminal deoxynucleotidyl trans-ferase (TdT) mediated uridine triphosphate biotin nick-end labeling assay (TUNEL), alpha smooth muscle action (α-SMA), collagen type Ι과 CD 3항체의 면역조직화학적 검사를 시행하여 조직학적 변화를 관찰하였다.
결과: 술 후 1, 2, 3군의 각막은 변화가 없었지만 4, 5군의 각막은 청색으로 변색되었다. 4군 3안 중1안과 5군 모든 안구에서 4주째까지 지속적인 상피결손과 부종이 관찰되었고 각막두께 측정시209㎛ 이상의 두께 증가를 보였다. 술 후 4주째 각막이력현상 (CH)의 평균값은 1, 3, 4, 5군에서 증가하였으며 2군은 감소하였고 각막탄력반응 (CRF)의 평균값은 3,4,5군에서 증가하였으며 1,2군에서 감소하였으나 개체간의 차이가 심하였다. TUNEL 검사 결과 모든 군에서 술 후 1일째 각막 실질세포의 세포사가 관찰되었고 특히 2군에서 심하게 관찰되었다. 1주, 4주째에는 4군과 5군에서만 관찰되었고 5군에서는 내피세포의 세포사도 관찰되었다. 면역염색 결과 CD3 양성 세포가 술 후 1일째 모든 군에서 치료 각막의 주변부 즉 윤부 근처에서 관찰되었고 2군에서 가장 치밀하게 침윤되어 있었으며, 1주, 4주째에는 4군과 5군에서만 발현되었다. α-SMA 양성세포는 모든 군에서 술 후 1일, 1주, 4주째 치료부위 아래에서 발현되어 치료부위로 이동하는 양상을 보였으며 밀도는 5군에서 현저히 낮았다.
결론: 가토안에서0.1% 농도의 제니핀을 이용한 각막콜라겐교차결합술은 리보플라빈 교차결합술과 유사한 효과를 보였고 술 후 염증반응은 적게 나타났고 세포독성으로 인한 합병증은 관찰되지 않았다. 따라서 0.1%제니핀 콜라겐교차결합술은 안전하고 효과적인 방법으로 각막전방확장증 환자에서 새로운 각막콜라겐교차결합술로 시도해 볼 수 있다.
목적: 각막콜라겐교차결합술은 약해진 각막 실질부의 구조 결합을 강화시켜 원추각막과 같은 각막확장증의 진행을 억제하는 치료로 알려져 있다. 현재 널리 사용되는 리보플라빈을 사용한 콜라겐교차결합술은 콜라겐 섬유 사이의 새로운 결합을 유도하기 위해 자외선 조사가 필수적인데, 이 과정에서 활성산소가 만들어지고 산화-스트레스로 인하여 각막 실질세포와 각막 내피세포의 세포사가 발생함이 보고되어 있다. 제니핀 (Genipin)은 Gardenia jasminoides에서 추출한 천연 콜라겐교차결합 물질로써 기존에 알려진 화학적 콜라겐교차결합 물질들 중 독성이 적고 자외선을 조사할 필요가 없어 각막 콜라겐 교차결합술에 시도해 볼 수 있는 우수한 표준물질로 생각된다. 따라서 이번 연구를 통하여 가토안에서 제니핀을 이용하여 각막콜라겐교차결합술을 시행하고 치료 효과와 안전성을 검증해보고자 하였다.
방법: 총 21마리 21안의 가토 우안을 대상으로 각막 상피를 제거하고 평형염액 (1군)과 0.10% (3군), 0.25% (4군), 1.00% (5군) 농도의 제니핀을 3분 간격으로 40분간 도포하여 콜라겐교차결합을 시행하고 같은 방법으로 상피를 제거하고 0.1% 리보플라빈 (2군)을 3분 간격으로 20분간 도포한 뒤 30분 동안 자외선 A (360nm, 3mW/㎠)에 노출시켜 콜라겐교차결합을 시행하였다. 술 후 4주째 중심각막두께 측정 및 각막생체역학분석 검사를 시행하였고 술 후1일, 1주, 4주째 조직을 얻어terminal deoxynucleotidyl trans-ferase (TdT) mediated uridine triphosphate biotin nick-end labeling assay (TUNEL), alpha smooth muscle action (α-SMA), collagen type Ι과 CD 3항체의 면역조직화학적 검사를 시행하여 조직학적 변화를 관찰하였다.
결과: 술 후 1, 2, 3군의 각막은 변화가 없었지만 4, 5군의 각막은 청색으로 변색되었다. 4군 3안 중1안과 5군 모든 안구에서 4주째까지 지속적인 상피결손과 부종이 관찰되었고 각막두께 측정시209㎛ 이상의 두께 증가를 보였다. 술 후 4주째 각막이력현상 (CH)의 평균값은 1, 3, 4, 5군에서 증가하였으며 2군은 감소하였고 각막탄력반응 (CRF)의 평균값은 3,4,5군에서 증가하였으며 1,2군에서 감소하였으나 개체간의 차이가 심하였다. TUNEL 검사 결과 모든 군에서 술 후 1일째 각막 실질세포의 세포사가 관찰되었고 특히 2군에서 심하게 관찰되었다. 1주, 4주째에는 4군과 5군에서만 관찰되었고 5군에서는 내피세포의 세포사도 관찰되었다. 면역염색 결과 CD3 양성 세포가 술 후 1일째 모든 군에서 치료 각막의 주변부 즉 윤부 근처에서 관찰되었고 2군에서 가장 치밀하게 침윤되어 있었으며, 1주, 4주째에는 4군과 5군에서만 발현되었다. α-SMA 양성세포는 모든 군에서 술 후 1일, 1주, 4주째 치료부위 아래에서 발현되어 치료부위로 이동하는 양상을 보였으며 밀도는 5군에서 현저히 낮았다.
결론: 가토안에서0.1% 농도의 제니핀을 이용한 각막콜라겐교차결합술은 리보플라빈 교차결합술과 유사한 효과를 보였고 술 후 염증반응은 적게 나타났고 세포독성으로 인한 합병증은 관찰되지 않았다. 따라서 0.1%제니핀 콜라겐교차결합술은 안전하고 효과적인 방법으로 각막전방확장증 환자에서 새로운 각막콜라겐교차결합술로 시도해 볼 수 있다.
Purpose: The purpose of this study is to evaluate the biomechanical and histologic changes of the genipin collagen crosslinking procedure in rabbit eyes.
Methods: The right eyes of 23 New Zealand adult albino rabbit weighing 2.0-3.0 kg were used. The 23 rabbits were divided into 5 groups based on ap...
Purpose: The purpose of this study is to evaluate the biomechanical and histologic changes of the genipin collagen crosslinking procedure in rabbit eyes.
Methods: The right eyes of 23 New Zealand adult albino rabbit weighing 2.0-3.0 kg were used. The 23 rabbits were divided into 5 groups based on applied solutions: balanced salt solution as control (group 1), riboflavin and UV-A (group 2), genipin 0.10% (group 3), genipin 0.25% (group 4) and genipin 1.00% (group 5). The central 8.0 mm of the epithelium is removed by mechanical debridement in all groups. In all groups except for group 2, the rabbits were treated with each topical applied solution every 3 minutes for 40 minutes. In group 2, the rabbits were treated with 0.1% riboflavin solution every 3 minutes for 20 minutes. And then the rabbits were exposed to UV-A (360 nm, 3 mW/cm2) and treated with riboflavin 0.1% solution every 3 minutes for 30 minutes spontaneously. In each group, one rabbit was humanely killed at each time point of 1 day, 1 week after surgery. The others were humanely killed 4 weeks after surgery. We measured intraocular pressure, corneal hysteresis (CH) and corneal resistance factor (CRF) with a biomechanical waveform analysis device and central corneal thickness with ultrasound pachymetry preoperatively and 4 weeks postoperatively. Immunohistochemistry studies of thin sections of each cornea were performed using terminal deoxynucleotyl trasferase-mediated uridine triphosphate biotin nick-end labeling (TUNEL) staining, CD3, alpha smooth muscle actin (α-SMA) and collagen type І antibodies.
Results: In group 4 and 5, persistent epithelial defect and corneal bluish discoloration were observed up to 4 weeks postoperatively. Mean difference between preoperative and postoperative CH and CRF increased in group 3 and 4, decreased in group 2. In all groups except for group 5, TUNEL-positive cells were observed in the anterior 250 μm corneal stroma. In group 2, they were presented more densely than other groups. In group 5, TUNEL-positive cells were observed in entire corneal stroma and endothelium up to 4 weeks postoperatively. Group 2 (riboflavin/UV-A) showed more densely populated T cells than other groups at day 1 postoperatively. Although density of CD3-positive cells decreased over time in group 4, it increased in group 5. However, in group 5, T cells were not present in the treatment zone by 1 week and present below the crosslinked stroma at 4 weeks postoperatively. Group 2 showed more densely distributed α-SMA-positive cells than other groups at day 1. In all groups except for group 5, some cells migrated to the treated area from the surrounding stroma at 4 weeks postoperatively. Immunostaining with collagen type І antibody did not show any significant differences among the groups.
Conclusions: This study is the first observation of genipin CXL in vivo. 0.10% genipin CXL seems to be a safe procedure that reduce inflammation and haze after corneal collagen crosslinking.
Purpose: The purpose of this study is to evaluate the biomechanical and histologic changes of the genipin collagen crosslinking procedure in rabbit eyes.
Methods: The right eyes of 23 New Zealand adult albino rabbit weighing 2.0-3.0 kg were used. The 23 rabbits were divided into 5 groups based on applied solutions: balanced salt solution as control (group 1), riboflavin and UV-A (group 2), genipin 0.10% (group 3), genipin 0.25% (group 4) and genipin 1.00% (group 5). The central 8.0 mm of the epithelium is removed by mechanical debridement in all groups. In all groups except for group 2, the rabbits were treated with each topical applied solution every 3 minutes for 40 minutes. In group 2, the rabbits were treated with 0.1% riboflavin solution every 3 minutes for 20 minutes. And then the rabbits were exposed to UV-A (360 nm, 3 mW/cm2) and treated with riboflavin 0.1% solution every 3 minutes for 30 minutes spontaneously. In each group, one rabbit was humanely killed at each time point of 1 day, 1 week after surgery. The others were humanely killed 4 weeks after surgery. We measured intraocular pressure, corneal hysteresis (CH) and corneal resistance factor (CRF) with a biomechanical waveform analysis device and central corneal thickness with ultrasound pachymetry preoperatively and 4 weeks postoperatively. Immunohistochemistry studies of thin sections of each cornea were performed using terminal deoxynucleotyl trasferase-mediated uridine triphosphate biotin nick-end labeling (TUNEL) staining, CD3, alpha smooth muscle actin (α-SMA) and collagen type І antibodies.
Results: In group 4 and 5, persistent epithelial defect and corneal bluish discoloration were observed up to 4 weeks postoperatively. Mean difference between preoperative and postoperative CH and CRF increased in group 3 and 4, decreased in group 2. In all groups except for group 5, TUNEL-positive cells were observed in the anterior 250 μm corneal stroma. In group 2, they were presented more densely than other groups. In group 5, TUNEL-positive cells were observed in entire corneal stroma and endothelium up to 4 weeks postoperatively. Group 2 (riboflavin/UV-A) showed more densely populated T cells than other groups at day 1 postoperatively. Although density of CD3-positive cells decreased over time in group 4, it increased in group 5. However, in group 5, T cells were not present in the treatment zone by 1 week and present below the crosslinked stroma at 4 weeks postoperatively. Group 2 showed more densely distributed α-SMA-positive cells than other groups at day 1. In all groups except for group 5, some cells migrated to the treated area from the surrounding stroma at 4 weeks postoperatively. Immunostaining with collagen type І antibody did not show any significant differences among the groups.
Conclusions: This study is the first observation of genipin CXL in vivo. 0.10% genipin CXL seems to be a safe procedure that reduce inflammation and haze after corneal collagen crosslinking.
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