המודל המכרסם של Nonarteritic Anterior Ischemic Optic נוירופתיה (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
קדמי Nonarteritic נוירופתיה אופטית איסכמית (NAION) היא נגע איסכמי מוקד של החלק הקדמי של עצב הראייה (אונ) 1. NAION הוא הגורם השכיח ביותר לאובדן ראייה קשורת עצב ראייה פתאומי אצל אנשים מעל גיל 50 2. המנגנון הוא האמין להיות תסמונת תא שתוצאתו בצקת intraneural, וגורם דחיסה של הנימים באספקת אקסונים בתוך עצב הראייה 3.
מאז ON הוא למעשה מערכת עצבים מרכזית (CNS) בדרך, את NAION מכרסם מודל (rNAION) ניתן להשתמש כדי לחקור את המנגנונים ותגובות משייכות חומר לבן מבודדות CNS. מודל rNAION עשוי אפוא להיות שימושי לנתח בעיות רבות הקשורות ניזק הקשורים שבץ חומר לבן. ניתן להשתמש בו כדי להעריך אסטרטגיות neuroprotective שונות וסוכני שבץ חומר לבן.
אחד המאפיינים האטרקטיביים ביותר של המודל הוא שזההליך מכאיב, לא פולשנית. כוח לייזר יכול להיות מותאם כדי לייצר תואר שונים של נזק איסכמי. תכונה נוספת היא כי היא מסתמכת על רדיקלים דיסמוטאז המושרה לייזר לפגוע האנדותל נימי, הפקת בתפקוד נימי פרוגרסיבי. זה בצק תפקוד ומתקדם זו כי הוא האמין להיות דומה להפליא למנגנון שגורם NAION. מחקרים הראו כי הוא אינו גורם הקרישה נימי ישירה, אבל פועל דרך שני מנגנונים לפחות: מוות המושרה דיסמוטאז הפשטה של כמה נימי תאי אנדותל 4, ו NFkB (הפקטור הגרעיני כפא-אור-שרשרת-משפר של תאי B מופעל ) קשור תקנה דלקתית למעלה נותרים האנדותל, עם עליות בתחבורה נוזל על פני קרום התא אל interstitium 5. סגירת נימי עצב הראייה והדחיסה שנגרמו בעקבות הצטברות נוזל ביניים איסכמיה ראש עצב ראייה. תמונת סכמטית מוצגתאיור 2. מודל rNAION ניתן להשתמש בשני מיני החולדה ועכבר 6,7, וניתן לשינוי ברמת חומרתה, מתוך נגע קל עד הרס מוחלט, אבל כאבים של עצב הראייה והרשתית, כגון כמו חסימה בעורק המרכזי ברשתית (CRAO).
Protocol
Representative Results
Discussion
אמנם ישנם מספר דגמים של נזק עצבי הראייה (למחוץ עצב הראייה 12, חיתוך רוחב עצב הראייה 13, ו pion 14), המודל rNAION הוא אנושי, להתאמה הן חולדות ועכברים. זה יותר דומה מצבו הקליני בבני האדם של NAION. מצב זה כולל בצקת בעצב הראייה מתקדמת קדמי, תסמונת תא עצב ראייה קדמית, אי?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים תלמידים רבים הבחורים שעבדו לדגם זה כדי לשפר את האפקטיביות שלה, וכדי להבין את דרכי עבודתו. תודה מיוחדת לד"ר של. מרי ג'ונסון (אוניברסיטת מרילנד-בולטימור), ניצה גולדנברג-כהן (בית החולים לילדים שניידרמן, פתח-תקוה, ישראל), צ'ארלס ג'אנג (מדיקל קולג 'איינשטיין, ברונקס, ניו יורק), ואלרי טויטו (Hopital Salpetrie, פריז, צרפת). מחקר זה מומן בחלקו על ידי RO1 EY015304 כדי 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 |
References
- 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).
