JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
自动翻译
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
医学

Geçici Bilateral Ortak Karotid Arter Tıkanması sonucu İndüklenen İskemik Retina Yaralanmasının Murine Modeli

Published: November 12, 2020
doi:
10.3791/61865
, , , , , ,
1Laboratory of Photobiology,Keio University School of Medicine, 2Department of Ophthalmology,Keio University School of Medicine, 3Animal eye care,Tokyo Animal Eye Clinic, 4Tsubota Laboratory, Inc.

Summary

Burada, basit dikişler ve bir kelepçe kullanarak geçici bilateral ortak karotis arter tıkanma ile retina iskemisinin bir fare modelini tarif ediyoruz. Bu model, kardiyovasküler anormalliklerin neden olduğu retina iskemisinin patolojik mekanizmalarını anlamak için yararlı olabilir.

Abstract

Diyabetik retinopati, retinal damarların veya arterlerin tıkanması ve oküler iskemik sendrom gibi çeşitli damar hastalıkları retina iskemisine yol açabilir. Retina iskemisinin patolojik mekanizmalarını araştırmak için ilgili deneysel modellerin geliştirilmesi gerekir. Anatomik olarak, ana retina kan sağlayan bir damar oftalmik arterdir (OpA) ve OpA yaygın karotis arterin (CCA) iç karotis arterinden kaynaklanır. Bu nedenle, CCA’nın bozulması etkili bir şekilde retina iskemisi neden olabilir. Burada, sağ CCA’yı 6-0 ipek dikişlerle bağlamak ve sol CCA’yı bir kelepçe ile 2 saniye boyunca geçici olarak tıkamak için geçici bilateral ortak karotis arter tıkanıklığı (tBCCAO) ile retina iskemisinin bir fare modelini kurduk ve tBCCAO’nun retina disfonksiyonuna yol açan akut retina iskemisine neden olabileceğini gösterdik. Mevcut yöntem, sadece cerrahi iğneler ve bir kelepçe kullanarak cerrahi aletlere olan güveni azaltır, genellikle orta serebral arter tıkanıklığının fare modellerinde görülen beklenmedik hayvan ölümünü en aza indirmek için tıkanma süresini kısaltır ve yaygın retina iskemik bulgularının tekrarlanabilirliğini korur. Model, farelerde iskemik retinopatilerin patofizyolojisini araştırmak için kullanılabilir ve in vivo ilaç taraması için daha fazla kullanılabilir.

Introduction

Retina görme fonksiyonu için nörosensör bir dokudur. Görme fonksiyonu için önemli miktarda oksijen gerektiğinden, retina vücuttaki en yüksek oksijen talep eden dokulardan biri olarak bilinir1. Oksijen kan damarlarından iletilirken retina damar hastalıklarına karşı hassastır. Diyabetik retinopati ve retinal kan damarı (damarlar veya arterler) tıkanıklığı gibi çeşitli damar hastalıkları retina iskemisine neden olabilir. Retina iskemisinin patolojik mekanizmalarını araştırmak için retina iskemisinin tekrarlanabilir ve klinik olarak ilgili deneysel modelleri gerekli kabul edilir. Orta serebral arter tıkanıklığı (MCAO) intralüminal filament takılarak deneysel serebral iskemi2,3in vivo kemirgen modellerinin geliştirilmesi için en genel olarak kullanılan yöntemdir. Oftalmik arterin (OpA) MCA’ya yakınlığı nedeniyle, MCAO modelleri retina iskemisinin patofizyolojisini anlamak için aynı anda da kullanılır4,5,6. Retina iskemisi ile birlikte serebral iskemiyi teşvik etmek için, uzun filamentler tipik olarak ortak karotis arterin (CCA) veya dış karotid arterin (ECA) kesisi yoluyla yerleştirilir. Bu yöntemlerin yapılması zordur, ameliyatı tamamlamak için uzun bir süre gerektirir (bir fare için 60 dakikadan fazla) ve ameliyattan sonraki sonuçlarda yüksek farklılıklara yol açar7. Bu endişeleri iyileştirmek için daha iyi bir model geliştirmek önemli olmaya devam ediyor.

Bu çalışmada, farelerde retina iskemisini indük etmek için iğneler ve bir kelepçe ile kısa geçici bilateral CCA tıkanıklığı (tBCCAO) kullandık ve retinadaki iskemik yaralanmaların tipik sonuçlarını analiz ettik. Bu videoda, tBCCAO prosedürünün bir gösterisini vereceğiz.

Protocol

Burada açıklanan tüm yöntemler Keio Üniversitesi Tıp Fakültesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. 1. Cerrahi aletlerin ve hayvanların hazırlanması Cerrahi aletleri otoklavlayın ve% 70 etil alkolde saklayın. Her yeni cerrahi işlemden önce cerrahi aletleri etil alkol kullanarak dikkatlice temizleyin. Ameliyattan önce, ameliyat sırasında ve sonrasında steril koşulları korumak için erkek BALB/cAJc1 fareler…

Representative Results

FITC-dektranın 2 dakika boyunca sistemik dolaşımından sonra, sham ile çalışan farelerde ve tBCCAO tarafından işletilen farelerde sol ve sağ retinaların retinal vaskülatları incelendi (Ek Şekil 1). FITC-dektran, sham tarafından işletilen farelerde hem retinalarda hem de tBCCAO tarafından işletilen farelerde sol retinada tamamen görünürken, tBCCAO tarafından işletilen farelerde sağ retinada kısmen tespit edilebilirdi. TBCCAO’dan sonra göz kapağı sarkm…

Discussion

Çalışmada, tBCCAO’nun basit dikişler ve bir kelepçe kullanarak retina iskemisini ve eşlik eden retina disfonksiyonu indükleyebileceğini gösterdik. Ayrıca, retina iskemisinin bir fare modelinin geliştirilmesi için mevcut protokolümüzü gösterdik retina iskemisinin geliştirilmesi için önceki protokollere kıyasla daha kolay ve hızlıdır retinal iskemik yaralanma modelleri2,3,7.

Anato…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma, Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’ndan (MEXT) Grant-in-Aid for Scientific Research (KAKENHI) (Toshihide Kurihara’ya 18K09424 ve Yukihiro Miwa’ya 20K18393) tarafından desteklendi.

Materials

Atipamezole hydrochloride Zenoaq Antisedan For anti-anesthesia
Applied Biosystems 7500 Fast Applied Biosystems – For qPCR
Butorphanol tartrate Meiji Seika Pharma Vetorphale For anesthesia
BZ-II Analyzer KEYENCE – For an image merge
BALB/cAJc1 CLEA – Mouse strain
β-Actin (8H10D10) Mouse mAb CST 3700 For western blot
Clamp Forcep World Precision Instruments WPI 500451 For surgery
Dumont forceps #5 Fine Science Tools 11251-10 For surgery
DAPI solution Dojindo 340-07971 For IHC
Envisu SD-OCT system Leica R4310 For OCT
FITC-dextran Merk FD2000S For retinal blood perfusion
Fluorescence microscope KEYENCE BZ-9000 For fluorescence detection
Gatifloxacin hydrate Senju Pharmaceutical Gachifuro For anti-bacterial infection
GFAP Monoclonal Antibody (2.2B10) Thermo 13-0300 For IHC
Heating pad Marukan RH-200 For surgery
HIF-1α (D1S7W) XP Rabbit mAb CST 36169 For western blot
ImageQuant LAS 4000 mini GE Healthcare – For chemiluminescence
Midazolam Sandoz K.K SANDOZ For anesthesia
Microtome Tissue-Tek TEC 6 Sakura – For sectioning
Medetomidine Orion Corporation Domitor For anesthesia
Needle holder Handaya HS-2307 For surgery
PuREC MAYO Corporation – For ERG
Scissor Fine Science Tools 91460-11 For surgery
Sodium hyaluronate Santen Pharmaceutical Hyalein For eye lubrication
Tropicamide/Penylephrine hydrochloride Santen Pharmaceutical Mydrin-P For mydriasis
6-0 silk suture Natsume E12-60N2 For surgery
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, B. Ocular effects of changes in oxygen and carbon dioxide tension. Transactions of the American Ophthalmological Society. 66, 423-474 (1968).
  2. Ingberg, E., Dock, H., Theodorsson, E., Theodorsson, A., Ström, J. O. Method parameters’ impact on mortality and variability in mouse stroke experiments: a meta-analysis. Scientific Reports. 6 (1), 21086 (2016).
  3. Atochin, D. N., Clark, J., Demchenko, I. T., Moskowitz, M. A., Huang, P. L. Rapid Cerebral Ischemic Preconditioning in Mice Deficient in Endothelial and Neuronal Nitric Oxide Synthases. Stroke. 34 (5), 1299-1303 (2003).
  4. Allen, R. S., et al. Severity of middle cerebral artery occlusion determines retinal deficits in rats. Experimental Neurology. 254, 206-215 (2014).
  5. Steele, E. C., Guo, Q., Namura, S. Filamentous Middle Cerebral Artery Occlusion Causes Ischemic Damage to the Retina in Mice. Stroke. 39 (7), 2099-2104 (2008).
  6. Minhas, G., Morishita, R., Anand, A. Preclinical models to investigate retinal ischemia: advances and drawbacks. Frontiers in Neurology. 3, 75 (2012).
  7. McColl, B. W., Carswell, H. V., McCulloch, J., Horsburgh, K. Extension of cerebral hypoperfusion and ischaemic pathology beyond MCA territory after intraluminal filament occlusion in C57Bl/6J mice. Brain Res. 997 (1), 15-23 (2004).
  8. Jiang, A. X., et al. Inducement and Evaluation of a Murine Model of Experimental Myopia. Journal of Visualized Experiments. (143), e58822 (2019).
  9. Miwa, Y., et al. Pharmacological HIF inhibition prevents retinal neovascularization with improved visual function in a murine oxygen-induced retinopathy model. Neurochemistry International. 128, 21-31 (2019).
  10. Adams, S., Pacharinsak, C. Mouse Anesthesia and Analgesia. Current Protocols in Mouse Biology. 5 (1), 51-63 (2015).
  11. Speetzen, L. J., Endres, M., Kunz, A. Bilateral Common Carotid Artery Occlusion as an Adequate Preconditioning Stimulus to Induce Early Ischemic Tolerance to Focal Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. (75), e4387 (2013).
  12. Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – middle cerebral artery occlusion with the filament model. Journal of Visualized Experiments. (47), e2423 (2011).
  13. Lee, D., Kang, H., Yoon, K. Y., Chang, Y. Y., Song, H. B. A mouse model of retinal hypoperfusion injury induced by unilateral common carotid artery occlusion. Experimental Eye Research. 201, 108275 (2020).
  14. Li, S., et al. Retro-orbital injection of FITC-dextran is an effective and economical method for observing mouse retinal vessels. Molecular Vision. 17, 3566-3573 (2011).
  15. Tual-Chalot, S., Allinson, K. R., Fruttiger, M., Arthur, H. M. Whole Mount Immunofluorescent Staining of the Neonatal Mouse Retina to Investigate Angiogenesis In vivo. Journal of Visualized Experiments. (77), e50546 (2013).
  16. Lee, D., et al. A Fairy Chemical Suppresses Retinal Angiogenesis as a HIF Inhibitor. Biomolecules. 10 (10), (2020).
  17. Tomita, Y., et al. Pemafibrate Prevents Retinal Pathological Neovascularization by Increasing FGF21 Level in a Murine Oxygen-Induced Retinopathy Model. International Journal of Molecular Sciences. 20 (23), 5878 (2019).
  18. Yamamoto, H., Schmidt-Kastner, R., Hamasaki, D. I., Yamamoto, H., Parel, J. M. Complex neurodegeneration in retina following moderate ischemia induced by bilateral common carotid artery occlusion in Wistar rats. Experimental Eye Research. 82 (5), 767-779 (2006).
  19. Cheng, L., Yu, H., Yan, N., Lai, K., Xiang, M. Hypoxia-Inducible Factor-1α Target Genes Contribute to Retinal Neuroprotection. Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 20 (2017).
  20. Mole, D. R., et al. Genome-wide association of hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha and HIF-2alpha DNA binding with expression profiling of hypoxia-inducible transcripts. The Journal of Biological Chemistry. 284 (25), 16767-16775 (2009).
  21. Majmundar, A. J., Wong, W. J., Simon, M. C. Hypoxia-Inducible Factors and the Response to Hypoxic Stress. Molecular Cell. 40 (2), 294-309 (2010).
  22. Newman, E. A. Glial cell regulation of neuronal activity and blood flow in the retina by release of gliotransmitters. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 370 (1672), (2015).
  23. Vecino, E., Rodriguez, F. D., Ruzafa, N., Pereiro, X., Sharma, S. C. Glia-neuron interactions in the mammalian retina. Progress in Retinal and Eye Research. 51, 1-40 (2016).
  24. Symonds, C. The Circle of Willis. British Medical Journal. 1 (4906), 119 (1955).
  25. Lo, W. B., Ellis, H. The circle before willis: a historical account of the intracranial anastomosis. Neurosurgery. 66 (1), 7-18 (2010).
  26. Yang, G., et al. C57BL/6 strain is most susceptible to cerebral ischemia following bilateral common carotid occlusion among seven mouse strains: selective neuronal death in the murine transient forebrain ischemia. Brain Research. 752 (1), 209-218 (1997).
  27. Farkas, E., Luiten, P. G. M., Bari, F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: A model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases. Brain Research Reviews. 54 (1), 162-180 (2007).
  28. Morris, G. P., et al. A Comparative Study of Variables Influencing Ischemic Injury in the Longa and Koizumi Methods of Intraluminal Filament Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice. PLOS ONE. 11 (2), 0148503 (2016).
  29. Tsuchiya, D., Hong, S., Kayama, T., Panter, S. S., Weinstein, P. R. Effect of suture size and carotid clip application upon blood flow and infarct volume after permanent and temporary middle cerebral artery occlusion in mice. Brain Research. 970 (1-2), 131-139 (2003).
  30. Kaelin, W. G., Ratcliffe, P. J. Oxygen Sensing by Metazoans: The Central Role of the HIF Hydroxylase Pathway. Molecular Cell. 30 (4), 393-402 (2008).
  31. Pauly, M., Sruthi, R. Ptosis: evaluation and management. Kerala Journal of Ophthalmolgy. 31 (1), 11-16 (2019).
  32. Averbuch-Heller, L., Leigh, R. J., Mermelstein, V., Zagalsky, L., Streifler, J. Y. Ptosis in patients with hemispheric strokes. Neurology. 58 (4), 620 (2002).
  33. Dutton, J. . Atlas of clinical and surgical orbital anatomy, second edition. 113, 1364 (2011).
  34. Ritzel, R. M., et al. Early retinal inflammatory biomarkers in the middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke. Molecular Vision. 22, 575-588 (2016).
  35. Crespo-Garcia, S., et al. Individual and temporal variability of the retina after chronic bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO). PLOS ONE. 13 (3), 0193961 (2018).
  36. Qin, Y., et al. Functional and morphologic study of retinal hypoperfusion injury induced by bilateral common carotid artery occlusion in rats. Scientific Reports. 9 (1), 80 (2019).
  37. Block, F., Grommes, C., Kosinski, C., Schmidt, W., Schwarz, M. Retinal ischemia induced by the intraluminal suture method in rats. Neuroscience Letters. 232 (1), 45-48 (1997).
  38. Allen, R. S., et al. Progesterone Treatment in Two Rat Models of Ocular Ischemia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (5), 2880-2891 (2015).
  39. Miller, R. F., Dowling, J. E. Intracellular responses of the Müller (glial) cells of mudpuppy retina: their relation to b-wave of the electroretinogram. Journal of Neurophysiology. 33 (3), 323-341 (1970).
  40. Block, F., Grommes, C., Kosinski, C., Schmidt, W., Schwarz, M. Retinal ischemia induced by the intraluminal suture method in rats. Neuroscience Letters. 232 (1), 45-48 (1997).
  41. Lee, J. H., Shin, J. M., Shin, Y. J., Chun, M. H., Oh, S. J. Immunochemical changes of calbindin, calretinin and SMI32 in ischemic retinas induced by increase of intraocular pressure and by middle cerebral artery occlusion. Anatomy & Cell Biology. 44 (1), 25-34 (2011).
  42. Li, S. Y., et al. Lycium barbarum polysaccharides reduce neuronal damage, blood-retinal barrier disruption and oxidative stress in retinal ischemia/reperfusion injury. PLOS ONE. 6 (1), 16380 (2011).
  43. Furashova, O., Matthé, E. Retinal Changes in Different Grades of Retinal Artery Occlusion: An Optical Coherence Tomography Study. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (12), 5209-5216 (2017).
  44. Zadeh, J. K., et al. Short-Time Ocular Ischemia Induces Vascular Endothelial Dysfunction and Ganglion Cell Loss in the Pig Retina. International Journal of Molecular Sciences. 20 (19), (2019).
  45. Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent stroke model guidelines for preclinical stroke trials (1st edition). Journal of Experimental Stroke & Translational Medicine. 2 (2), 2-27 (2009).
  46. Tang, Y., et al. Hypothermia-induced ischemic tolerance is associated with Drp1 inhibition in cerebral ischemia-reperfusion injury of mice. Brain Research. 1646, 73-83 (2016).
  47. Barone, F. C., Knudsen, D. J., Nelson, A. H., Feuerstein, G. Z., Willette, R. N. Mouse strain differences in susceptibility to cerebral ischemia are related to cerebral vascular anatomy. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 13 (4), 683-692 (1993).
  48. Pula, J. H., Yuen, C. A. Eyes and stroke: the visual aspects of cerebrovascular disease. Stroke and Vascular Neurology. 2 (4), 210 (2017).
  49. Steele, E. C., Guo, Q., Namura, S. Filamentous middle cerebral artery occlusion causes ischemic damage to the retina in mice. Stroke. 39 (7), 2099-2104 (2008).
  50. Sim, D. A., et al. The Effects of Macular Ischemia on Visual Acuity in Diabetic Retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (3), 2353-2360 (2013).
  51. Wu, K. K., Huan, Y. Streptozotocin-induced diabetic models in mice and rats. Current Protocols in Pharmacology. , (2008).
  52. Mubarak, A., Hodgson, J. M., Considine, M. J., Croft, K. D., Matthews, V. B. Supplementation of a high-fat diet with chlorogenic acid is associated with insulin resistance and hepatic lipid accumulation in mice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 61 (18), 4371-4378 (2013).
  53. Ansari, S., Azari, H., McConnell, D. J., Afzal, A., Mocco, J. Intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) model for ischemic stroke with laser doppler flowmetry guidance in mice. Journal of Visualized Experiments. (51), e2879 (2011).
  54. Hedna, V. S., et al. Validity of Laser Doppler Flowmetry in Predicting Outcome in Murine Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion Stroke. Journal of Vascular and Interventional Neurology. 8 (3), 74-82 (2015).

Tags

Ischemic Retinal InjuryTransient Bilateral Common Carotid Artery OcclusionMurine ModelRetinal IschemiaPathophysiologyIschemic RetinopathiesIn Vivo Drug ScreeningVascular DiseasesDiabetic RetinopathyOcclusion Of Retinal Veins Or ArteriesOcular Ischemic SyndromeBALB/c MiceEyelid Drooping

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lee, D., Miwa, Y., Jeong, H., Ikeda, S., Katada, Y., Tsubota, K., Kurihara, T. A Murine Model of Ischemic Retinal Injury Induced by Transient Bilateral Common Carotid Artery Occlusion. J. Vis. Exp. (165), e61865, doi:10.3791/61865 (2020).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image