Summary

Modelo de Rato Induzida fotoquimicamente posterior neuropatia óptica isquémica

Published: November 29, 2015
doi:

Summary

O objetivo deste protocolo é para induzir fotoquimicamente lesão isquêmica ao nervo óptico posterior em ratos. Este modelo é fundamental para estudos de fisiopatologia da neuropatia óptica isquêmica posterior e abordagens terapêuticas para essa e outras neuropatias ópticas, bem como de outras doenças isquêmicas do sistema nervoso central.

Abstract

Neuropatia óptica isquêmica posterior (PION) é uma doença devastador vista na prática clínica. No entanto, sua patogênese e história natural permaneceram mal compreendida. Recentemente, foi desenvolvido um modelo animal fiável, reprodutível e de PION testado o efeito do tratamento de alguns factores neurotróficos 1 neste modelo. O objetivo deste vídeo é demonstrar o nosso modelo induzida fotoquimicamente de neuropatia óptica isquêmica posterior, e avaliar seus efeitos com marcação retrógrada de células ganglionares da retina. Após a exposição cirúrgica do nervo óptico posterior, um corante fotossensibilizador, eritrosina B, é injectado por via intravenosa e um feixe de raios laser é focado sobre a superfície do nervo óptico. Interacção fotoquímica de eritrosina B e o laser durante a irradiação danos do endotélio vascular, o que levou a oclusão microvascular mediada por trombose plaquetas e compressão edematosa. A lesão isquêmica resultante produz uma gradual mas pronounced morte das células ganglionares da retina, devido a uma perda axonal de entrada – uma unidade remota, induzida por lesão e resultado clinicamente relevante. Assim, este modelo proporciona uma nova plataforma para estudar o curso de patofisiológico PION, e pode ser ainda mais optimizada para o ensaio de abordagens terapêuticas para neuropatias ópticas, assim como outras doenças isquémicas do SNC.

Introduction

Em pacientes com mais de 50 anos de idade, neuropatia óptica isquêmica (ION) é o tipo mais comum de neuropatia óptica aguda 2. A condição pode apresentar-se como um dos dois subtipos de acordo com a fonte de abastecimento específico afetado arterial e apresentação clínica: anterior (NOIA) ou posterior (PION) 3. Embora a patogênese e no curso da AION têm sido estudados extensivamente 4-7, PION manteve-se mal compreendido, devido à sua baixa prevalência, apresentação variável, critérios diagnósticos mal definidos e falta de um modelo animal. Além disso, não há tratamentos têm sido comprovada para prevenir ou reverter a perda de visão por AION ou PION eficaz. Por conseguinte, um modelo animal fiável e reprodutível de PION é de grande valor para o estudo do processo da doença in vivo e testar novos regimes terapêuticos para a neuroprotecção e regeneração axonal.

Fotoquimicamente induzida lesão isquêmica ao microvasculature resultando em vasogedema ENIC trombose e isquemia de tecido cria efectivamente regionais 8-12. Após a injeção para a circulação vascular, o corante fotossensível eritrosina B produz o oxigênio molecular singlete reativa depois da ativação por irradiação com laser de navios-alvo. O oxigénio singuleto peroxidizes diretamente o endotélio vascular, estimulação de plaquetas de adesão / agregação e levando à formação de trombo oclusivo. Dano isquêmico é se espalhar para áreas vizinhas e ainda mais exacerbada pela compressão microvascular devido a edema vasogênico. O objetivo geral deste protocolo é para induzir fotoquimicamente isquemia no nervo óptico retrobulbar para espelhar os danos causados ​​por PION.

Para nosso conhecimento, este é o primeiro modelo de lesão isquêmica no nervo óptico posterior 1. Como este modelo produz isquemia, evitando trauma físico, os processos fisiológicos de neuropatia óptica isquêmica posterior são melhores imitou e estudou. Além disso, este modelo oferece uma nova plataforma para a seleção de candidatos terapêuticos para neuropatias ópticas e outras doenças isquêmicas do CNS. Aqui, um protocolo detalhado para cateterismo de veia femoral, a exposição do nervo óptico, a injeção intravenosa de Eritrosina B e irradiação com laser em um modelo de rato PION são descritos.

Protocol

Todos os procedimentos com animais foram aprovados pela Universidade da Califórnia, San Diego e Universidade de Miami cuidados com os animais institucional e comitês de uso (IACUC) e executadas em conformidade com a Declaração de ARVO para o Uso de Animais em Oftalmologia e Pesquisa Visual. Todos os reagentes e instrumentos utilizados em procedimentos cirúrgicos são estéreis. 1. Prepare o Anesthetize e Rat para a cirurgia Antes do procedimento, os ratos são anestesiados com uma injecção intr…

Representative Results

A lesão isquêmica resultante induzida por esta técnica produz uma morte gradual mas pronunciado de células ganglionares da retina após a lesão axonal isquêmico. Este é um resultado clinicamente relevante semelhante à observada na doença humana. Rotulagem retrógrada FG é utilizada para quantificar RGC sobrevivência após PION. O mesmo método é utilizado para validar uma criação modelo bem sucedido, bem como para avaliar os efeitos de diferentes regimes terapêuticos. A Figura 1 mostra im…

Discussion

Here we describe in detail a method for inducing PION in a rat model. The most critical part of the protocol is the exposure and irradiation of the optic nerve – to expose the nerve as long as possible while avoiding damage caused by the sharp fine tip forceps or from stretching. In rats, the ophthalmic artery enters the optic nerve ≤1 mm from the optic nerve head. Therefore, irradiation of the optic nerve 3-4 mm away from the optic nerve head should only result in ischemia of the capillaries feeding the nerv…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Somos gratos a Eleut Hernandez para pecuária, Gabe Gaidosh para perícia microscopia, e Tran Khue e Zhenyang Zhao para edição de vídeo. Este estudo foi financiado pelo National Eye Institute concede R01-EY022129 a JLG e subvenções P30 EY022589 para UCSD e EY014801 a UM; a American Heart Association, a Fundação James e Esther King, o fundo do programa de intercâmbio de estudantes de doutorado da Universidade Fudan Graduate School (No. 2.010.033), e um donativo incondicional da Investigação para Prevenir Cegueira, Inc.

Materials

532-nm Nd:YAG laser  Laser glow LRS-532-KM-200-3
Beam chopper custom-made custom-made
Mechanical shutter and corresponding shutter drive timer AAM Vincent Associates SD-10
25-cm focal length spherical lens CVI/Mellles-Griot 01 LPX 293 plano-convexBK7 glass lens with HEBBARTM antireflection coating
Erythrosin B  MP Biomedicals 190449
Fluorogold Fluorochrome,LLC
Gelfoam Cardinal Health CAH1203421
Polyethylene tubing (PE10) BD Intramedic 427400
No. 10 Blade Miltex 4-110
Fine Forceps F.S.T. 91150-20 DUMONT #5 RUSTLESS NON-MAGNETIC
Forceps with Teeth F.S.T. 11153-10 Germany stainless
Forceps F.S.T. 18025-10  Germany stainless
Vannas spring scissors F.S.T. 2-220  JJECK Stainless
Polyglactin suture Ethicon J488G 7-0 suture
hemostat F.S.T. 12075-12  Germany stainless

Referenzen

  1. Wang, Y., Brown, D. P., Duan, Y., Kong, W., Watson, B. D., Goldberg, J. L. A novel rodent model of posterior ischemic optic neuropathy.. JAMA Ophthalmology. 131, 194-204 (2013).
  2. Rucker, J. C., Biousse, V., Newman, N. J. Ischemic optic neuropathies. Curr Opin Neurol. 17, 27-35 (2004).
  3. Hayreh, S. S. Posterior ischaemic optic neuropathy: clinical features, pathogenesis, and management.. Eye (Lond). 18, 1188-1206 (2004).
  4. Hayreh, S. S. Inter-Individual Variation in Blood-Supply of the Optic-Nerve Head.. Doc Ophthalmol. 59, 217-246 (1985).
  5. Jacobson, D. M., Vierkant, R. A., Belongia, E. A. Nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy – A case-control study of potential risk factors.. Arch Ophthalmol-Chic. 115, 1403-1407 (1997).
  6. Kosmorsky, G., Straga, J., Knight, C., Dagirmanjian, A., Davis, D. A. The role of transcranial Doppler in nonarteritic ischemic optic neuropathy.. Am J Ophthalmol. 126, 288-290 (1998).
  7. Hayreh, S. S., Zimmerman, M. B. Non-arteritic anterior ischemic optic neuropathy: role of systemic corticosteroid therapy.. Graefe’s archive for clinical and experimental ophthalmology. 246, 1029-1046 (2008).
  8. Prado, R., Dietrich, W. D., Watson, B. D., Ginsberg, M. D., Green, B. A. Photochemically Induced Graded Spinal-Cord Infarction – Behavioral, Electrophysiological, and Morphological Correlates.. J Neurosurg. 67, 745-753 (1987).
  9. Dietrich, W. D., Busto, R., Watson, B. D., Scheinberg, P., Ginsberg, M. D. Photochemically induced cerebral infarction. II. Edema and blood-brain barrier disruption.. Acta Neuropathologica. 72, 326-334 (1987).
  10. Watson, B. D., Dietrich, W. D., Busto, R., Wachtel, M. S., Ginsberg, M. D. Induction of reproducible brain infarction by photochemically initiated thrombosis.. Annals of Neurology. 17, 497-504 (1985).
  11. Watson, B. D. Animal models of photochemically induced brain ischemia and stroke.. Cerebrovascular Disease – Pathophysiology, Diagnosis and Treatment. , 52-73 (1998).
  12. Watson, B. D., Prado, R., Dietrich, W. D., Ginsberg, M. D., Green, B. A. Photochemically induced spinal cord injury in the rat.. Brain Research. 367, 296-300 (1986).
  13. Chiu, K., Lau, W. M., Yeung, S. C., Chang, R. C., So, K. F. Retrograde labeling of retinal ganglion cells by application of fluoro-gold on the surface of superior colliculus.. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2008).

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Wang, Y., Brown, D. P., Watson, B. D., Goldberg, J. L. Rat Model of Photochemically-Induced Posterior Ischemic Optic Neuropathy. J. Vis. Exp. (105), e52402, doi:10.3791/52402 (2015).

View Video