Het knaagdier Model van nonarteritic anterior ischemische optische neuropathie (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

Nonarteritic anterior ischemische optische neuropathie (NAION) is een focale ischemische letsel van het voorste gedeelte van de oogzenuw (ON) ^1. NAION is de meest voorkomende oorzaak van plotselinge oogzenuw gerelateerde gezichtsverlies bij personen ouder dan 50 ^2. Het mechanisme wordt aangenomen dat een compartiment syndroom dat resulteert in intraneurale oedeem en compressie veroorzaakt van de capillairen leveren axons in de oogzenuw ^3.

Aangezien de ON eigenlijk een centraal zenuwstelsel (CZS) kanaal, kan het knaagdier NAION (rNAION) model worden gebruikt om de mechanismen te bestuderen en reacties op geïsoleerde CZS witte stof beroertes. De rNAION model kan daarom nuttig zijn bij het ontleden van vele problemen in verband met een beroerte in verband schade aan witte stof zijn. Het kan worden gebruikt om verschillende strategieën en neuroprotectieve middelen in witte stof beroerte evalueren.

Een van de aantrekkelijke kenmerken van het model is dat heteen pijnloze, niet-invasieve procedure. Het laservermogen kan worden aangepast aan verschillende mate van ischemische schade veroorzaken. Een ander kenmerk is doordat het op laser geïnduceerde superoxide radicalen de capillaire endotheel beschadigen, een progressieve capillaire disfunctie. Hierdoor disfunctie en vooruitstrevende oedeem dat wordt verondersteld opmerkelijk vergelijkbaar met het mechanisme dat NAION veroorzaakt worden. Onderzoek heeft aangetoond dat het niet direct capillaire stolling veroorzaakt, maar werkt door ten minste twee mechanismen: superoxide geïnduceerde dood en strippen van enkele capillaire endotheelcellen ⁴ en NFkB (nuclear factor kappa-lichte-keten-enhancer van geactiveerde B-cellen ) geassocieerd inflammatoire up regelgeving in de resterende endotheel, met een verhoogde vloeistof transport over de celmembranen in het interstitium ^5. De sluiting van de oogzenuw haarvaten en compressie veroorzaakt door interstitiële vochtophoping resultaat in de oogzenuw hoofd ischemie. Een schematische afbeelding weergegeven inFiguur 2. De rNAION model kan worden gebruikt in zowel ratten en muizen species ^6,7, en kan het niveau van de ernst variëren, van een milde laesie volledig, maar pijnloze vernietiging van de oogzenuw en het netvlies, zoals als centrale retinale arterie occlusie (CRAO).

Protocol

Dit protocol werd goedgekeurd door de Universiteit van Maryland Institutional Animal Care en Ingebruikname Comité (IACUC, Baltimore, MD, USA) 1. Experimental Set-up Wordt maat ontworpen contactlens van een heldere optische kwaliteit cirkelvormige 7 mm diameter plexiglas, dikte 3 mm. Snijd de ronde lenzen met een kolomboormachine. Gebruik een standaard boorbeitel aan de binnenbocht maken, en ten slotte polijsten de buitenste en binnenste weer door middel van een contactlens polijs…

Representative Results

De contactlens ingeschakeld centrale retina visualiseren (figuur 1). Het brandpunt laserspot belicht de optische schijf aan de achterkant van de retina (Figuur 2). De normale-un geïnduceerde retina wordt afgebeeld door spleetlamp bio-microscoop (figuur 3A) en SD-oktober (Figuur 3B en 3C). Tijdens laser inductie, als er geen kleurstof aanwezig in de circulatie, laserlicht niet tot vat en schijf fluorescentie <stron…

Discussion

Hoewel er een aantal modellen van de schade aan de oogzenuw (oogzenuw verpletteren ^12, oogzenuw doorsnijding ^13, en PION ^14), de rNAION model humaan is, aan te passen aan zowel ratten en muizen. Het lijkt beter de menselijke klinische toestand van NAION. Deze voorwaarde omvat progressieve anterior oogzenuw oedeem, een anterieure oogzenuw compartiment syndroom, focale axonale ischemie, geïsoleerde retinale ganglion cel axonen schade en verlies over een langere tijdsverloop. Dit verslag l…

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