نموذج القوارض من Nonarteritic الإقفارية العصبي البصري الأمامي (rNAION)
Summary
The following report describes how to replicate the rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (rNAION), using the appropriate dye, contact lens and laser parameters. We also reveal the appropriate steps for evaluating the rNAION lesion in vivo.
Abstract
Nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (NAION) is a focal ischemic lesion of the optic nerve that affects 1/700 individuals throughout their lifetime. NAION results in optic nerve edema, selective loss of the retinal ganglion cell neurons (RGCs) and atrophy of the optic nerve. A rodent model of NAION that expresses most NAION features and sequelae has been developed, which is applicable to both rats and mice. This model utilizes a focal laser application of 532 nm wavelength to illuminate a photoactive dye, Rose Bengal (RB), to cause capillary damage and leakage at the targeted anterior optic nerve (the laminar region). After rNAION induction, there is an early optic nerve ischemia, optic nerve edema, and intraneural inflammation, followed by selective RGC and axonal loss. Since the optic nerve is a CNS white matter tract, the rNAION model is applicable to mechanistic studies of selective white matter ischemia, as well as neuroprotective analyses and short and long-term mechanisms of glial and neuronal response to ischemia.
Introduction
الأمامي Nonarteritic الاعتلال العصبي البصري نقص تروية (NAION) هي آفة الدماغية المحورية في الجزء الأمامي من العصب البصري (ON) 1. NAION هو السبب الأكثر شيوعا لالمفاجئة البصرية العصبية ذات الصلة فقدان البصر عند الأشخاص فوق سن ال 50 (2). ويعتقد أن الآلية أن تكون متلازمة المقصورة التي تنتج في ذمة intraneural، ويسبب ضغط من الشعيرات الدموية توريد المحاور داخل العصب البصري 3.
منذ ON هو في الواقع الجهاز العصبي (CNS) الجهاز المركزي، وNAION القوارض (rNAION) نموذج يمكن استخدامها لدراسة آليات والردود على معزولة الجهاز العصبي المركزي السكتات الدماغية المادة البيضاء. وبالتالي قد يكون النموذج rNAION مفيدة في تشريح العديد من المشاكل المرتبطة الأضرار المتعلقة السكتة الدماغية إلى المادة البيضاء. ويمكن استخدامه لتقييم الاستراتيجيات وكلاء اعصاب مختلفة في السكتة الدماغية المادة البيضاء.
واحدة من السمات الأكثر جاذبية من هذا النموذج هو أنهغير مؤلم، الإجراء غير الجراحي. قوة الليزر يمكن تعديلها لتنتج درجة مختلفة من الأضرار الدماغية. ميزة أخرى هي أنه يعتمد على الليزر التي يسببها الفائق الراديكاليين إلى إتلاف البطانة الشعرية، مما ينتج عنه ضعف الشعيرات الدموية التدريجي. هذا هو الخلل والتقدمية وذمة التي يعتقد أن تكون متشابهة بشكل ملحوظ إلى الآلية التي تسبب NAION. وقد أظهرت الأبحاث أنه لا يسبب تخثر الشعرية المباشر، ولكنها تعمل من خلال اثنين على الأقل من الآليات: الفائق الناجم عن وفاة وتجريد بعض من شعري الخلايا البطانية 4، وNFkB (العامل النووي كابا ضوء سلسلة محسن من خلايا B تفعيلها ) المرتبطة بتنظيم التهابات حتى في ما تبقى البطانة، مع زيادة نقل السوائل عبر أغشية الخلايا في الخلالي 5. إغلاق الشعيرات الدموية العصب البصري وضغط الناجم عن الخلالي نتيجة تراكم السوائل في العصب البصري نقص تروية رأس العصب. ويظهر صورة تخطيطية فيالرقم 2، ويمكن استخدام هذا النموذج rNAION في كل من الجرذان والفئران الأنواع 6،7، ويمكن أن تختلف في مستوى حدتها، من آفة خفيفة إلى التدمير الكامل، ولكن غير مؤلم من العصب البصري والشبكية، مثل كما انسداد الشريان الشبكي المركزي (CRAO).
Protocol
Representative Results
Discussion
في حين أن هناك عددا من النماذج لتلف العصب البصري (البصري سحق العصبية 12، البصري transection العصب 13، وPION 14)، ونموذج rNAION هو إنساني، قابلة للتكيف مع كل من الجرذان والفئران. أنه أكثر شبها للحالة السريرية البشرية من NAION. وتشمل هذه الحالة الأمامي التدريجي ذمة ال?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر العديد من الطلاب والزملاء الذين عملوا على هذا النموذج لتحسين فعاليته، وفهم آلياته. شكر خاص من المقرر أن من الدكتور. ماري جونسون (جامعة ميريلاند بالتيمور)، Nitza غولدنبرغ كوهين (مستشفى شنايدرمان أطفال، بيتح تكفا، إسرائيل)، تشارلز تشانغ (كلية اينشتاين الطبية، برونكس، نيويورك)، وفاليري TOUITOU (الدينية Hopital Salpetrie، باريس، فرنسا). وقد تم تمويل هذه الدراسة في جزء من RO1 EY015304 إلى SLB.
Materials
| 50mW 532nm laser | Iridex | Standard Ophthalmic Laser | |
| 0-100mW 532nm laser | Laserglow technologies | Substitute for iridex | |
| Laser slit lamp adapter | Iridex | SMA coupled adapter for laser output | |
| Cpherent Fieldmate laser meter with thermopile sensor | Coherent | others also appropriate | |
| Ophthalmic Examing Slit lamp biomicroscope | VArious | Haag-Streit is the best; cheaper versions available on ebay | |
| Rose Bengal | Sigma | 330000-1G | Photoinducing agent |
| Fundus Contact lens or glass cover slip | custom/Cantor and Nissel (UK) | Custom designed planoconvex plastic lens for eye exam and induction | |
| Tropicamide 1% | |||
| Tamiya polishing compound | Tamiya, INC | 87068 | polishing contact lens |
| 2.5% Hypromellose (Goniovisc)/1% Methycellulose | HUB Pharmaceuticals | contact lens coupling agent | |
| 2.5% Neosynephrine Ophthalmic drops | Alcon labs | pupil dilating agent | |
| Tropicamide 1% | Alcon labs | pupil dilating agent | |
| 0.5% Proparacaine | Alcon labs | topical Anesthetic | |
| 30ga fused needle insulin syringe | Various | Various | for intravenous injection of rose bengal |
| Ophthamic Antibiotic ointment with dexamethasone added (Triple antibiotic ointment) | Various | Various | Apply after induciton to minimize corneal scarring |
| Heidelberg Corporation Spectral domain-Optical Coherence Tomograph | Heidelberg Corportion | For Optical coherence measurements baseline and post-induction; not essential for induction |
Referenzen
- Banik, R. Nonarteritic Anterior Ischemic Optic Neuropathy: An Update on Demographics, Clinical Presentation, Pathophysiology, Animal Models, Prognosis, and Treatment. J. Clin. Experimental Ophthalmol. 10, 1-5 (2013).
- IONDT study group. Characteristics of patients with nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy eligible for the Ischemic Optic Neuropathy Decompression Trial. Arch Ophthalmol. 114, 1366-1374 (1996).
- Tesser, R. A., Niendorf, E. R., Levin, L. A. The morphology of an infarct in nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Ophthalmology. 110, 2031-2035 (2003).
- Bernstein, S. L., Johnson, M. A., Miller, N. R. Nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (NAION) and its experimental models. Prog Retin Eye Res. 30, 167-187 (2011).
- Nicholson, J. D., et al. PGJ2 Provides Prolonged CNS Stroke Protection by Reducing White Matter Edema. PLoS One. 7 (12), (2012).
- Goldenberg-Cohen, N., et al. Oligodendrocyte Dysfunction Following Induction of Experimental Anterior Optic Nerve Ischemia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 46, 2716-2725 (2005).
- Bernstein, S. L., Guo, Y., Kelman, S. E., Flower, R. W., Johnson, M. A. Functional and cellular responses in a novel rodent model of anterior ischemic optic neuropathy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44, 4153-4162 (2003).
- Berger, A., et al. Spectral-Domain Optical Coherence Tomography of the Rodent Eye: Highlighting Layers of the Outer Retina Using Signal Averaging and Comparison with Histology. PLoS One. 9 (5), (2014).
- Huang, T. L., et al. Protective effects of systemic treatment with methylprednisolone in a rodent model of non-arteritic anterior ischemic optic neuropathy (rNAION). Exp Eye Res. 131, 69-76 (2015).
- Mantopoulos, D., et al. An Experimental Model of Optic Nerve Head Injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57, 6222 (2014).
- You, Y., et al. Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination. J. Vis. Exp. (101), e52934 (2015).
- Templeton, J. P., Geisert, E. E. A practical approach to optic nerve crush in the mouse. Mol Vis. 18, 2147-2152 (2012).
- Magharious, M. M., D’Onofrio, P. M., Koeberle, P. D. Optic Nerve Transection: A Model of Adult Neuron Apoptosis in the Central Nervous System. J Vis Exp. (51), e2241 (2011).
- Wang, Y., et al. A Novel Rodent Model of Posterior Ischemic Optic Neuropathy. JAMA Ophthalmol. 131 (2), 194-204 (2013).
- Huang, T. L., Chang, C. H., Chang, S. W., Lin, K. H., Tsai, R. K. Efficacy of Intravitreal Injections of Antivascular Endothelial Growth Factor Agents in a Rat Model of Anterior Ischemic Optic Neuropathy. IOVS. 56, 2290-2296 (2015).
