Rotte model af fotokemisk-induceret posterior iskæmisk opticusneuropati
Summary
Målet med denne protokol er at fotokemisk fremkalde iskæmisk skade på bageste synsnerven hos rotter. Denne model er afgørende for undersøgelser af patofysiologien af posterior iskæmisk optisk neuropati, og terapeutiske metoder til denne og andre optiske neuropatier, såvel som af andre CNS-iskæmiske sygdomme.
Abstract
Posterior iskæmisk opticusneuropati (PION) er en sight-ødelæggende sygdom i klinisk praksis. Imidlertid har sin patogenese og naturhistorie forblev dårligt forstået. For nylig udviklede vi en pålidelig, reproducerbar dyremodel for PION og testet behandling virkningen af nogle neurotrofiske faktorer i denne model 1. Formålet med denne video er at vise vores fotokemisk induceret model af posterior iskæmisk opticusneuropati, og evaluere dens virkninger med retrograd mærkning af retinale ganglieceller. Efter kirurgisk eksponering af den bageste synsnerven, et fotosensibiliserende farvestof, erythrosin B, injiceres intravenøst, og en laserstråle fokuseres på synsnerven overflade. Fotokemisk interaktion af erythrosin B og laseren under bestråling skader det vaskulære endotel, hvilket fik mikrovaskulær okklusion medieret af blodplader trombose og edematous komprimering. Den resulterende iskæmisk beskadigelse giver en gradvis, men pronounced retinal ganglion celle skovdød som følge af et tab af axonal input – en fjernbetjening, skade-induceret og klinisk relevant resultat. Således tilvejebringer denne model en hidtil ukendt platform at undersøge patofysiologiske løbet af PION, og kan optimeres yderligere til afprøvning terapeutiske tilgange til optiske neuropatier samt andre CNS iskæmiske sygdomme.
Introduction
Hos patienter over 50 år gamle, optisk iskæmisk neuropati (ION) er den mest udbredte form for akut optisk neuropati 2. Tilstanden kan vise sig som en af to undertyper ifølge kilden til de specifikt berørte blodforsyning og klinisk præsentation: anterior (AION) eller posterior (PION) 3. Mens patogenesen og forløb af AION er blevet undersøgt grundigt 4-7, har PION forblev dårligt forstået på grund af sin lave forekomst, variable præsentation, dårligt definerede diagnostiske kriterier og mangel på en dyremodel. Desuden har ingen behandlinger vist sig effektivt at forebygge eller reversere synstab fra AION eller PION. Derfor er en reproducerbar og pålidelig dyremodel for PION er af stor værdi at studere sygdomsprocessen in vivo og afprøve nye terapeutiske regimener til neurobeskyttelse og Axon regenerering.
Fotokemisk induceret iskæmisk skade mikrovaskulaturen resulterer i vasogENIC ødem og trombose effektivt skaber regional vævsiskæmi 8-12. Efter injektion i det vaskulære cirkulation, den lysfølsomme farvestof erythrosin B producerer reaktive singlet molekylært oxygen ved aktivering af laserbestråling af target fartøjer. Singlet oxygen direkte peroxidizes det vaskulære endotel, stimulering af blodplader adhærens / aggregering og fører til okklusiv thrombedannelse. Iskæmisk skade spredes til tilstødende områder og yderligere forværret af mikrovaskulære kompression grundet vasogent ødem. Det overordnede mål med denne protokol er at fotokemisk fremkalde iskæmi i retrobulbær synsnerve at spejle skader forårsaget af PION.
Så vidt vi ved, er dette den første model af iskæmisk beskadigelse i den bageste synsnerve 1. Da denne model producerer iskæmi samtidig undgå fysiske traumer, de fysiologiske processer af posterior iskæmisk opticusneuropati er bedre efterlignes og studerede. Også, tilbyder denne model en roman platform til screening af kandidat terapeutiske midler til optiske neuropatier og andre CNS-iskæmisk sygdom. Her er en detaljeret protokol for femorale vene kateterisation, synsnerven eksponering, intravenøs injektion af erythrosin B og laserbestråling i en rotte PION beskrevne model.
Protocol
Representative Results
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…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi står i gæld til Eleut Hernandez for dyrehold, Gabe Gaidosh til mikroskopi ekspertise og Khue Tran og Zhenyang Zhao til videoredigering. Denne undersøgelse blev finansieret af National Eye Institute giver R01-EY022129 til JLG og P30 tilskud EY022589 til UCSD og EY014801 til UM; American Heart Association, James og Esther Kong Foundation, ph.d.-studerende udvekslingsprogrammet fond på Fudan University Graduate School (nr 2.010.033), og en ubegrænset bevilling fra forskning at forebygge blindhed, 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 |
References
- 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).
- Rucker, J. C., Biousse, V., Newman, N. J. Ischemic optic neuropathies. Curr Opin Neurol. 17, 27-35 (2004).
- Hayreh, S. S. Posterior ischaemic optic neuropathy: clinical features, pathogenesis, and management.. Eye (Lond). 18, 1188-1206 (2004).
- Hayreh, S. S. Inter-Individual Variation in Blood-Supply of the Optic-Nerve Head.. Doc Ophthalmol. 59, 217-246 (1985).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Watson, B. D. Animal models of photochemically induced brain ischemia and stroke.. Cerebrovascular Disease – Pathophysiology, Diagnosis and Treatment. , 52-73 (1998).
- 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).
- 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).
