Nonarteritic 전방 허혈성 시신경 병증의 설치류 모델 (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 전방 허혈성 시신경 병증 (NAION)은 시신경 (ON) (1)의 전방 부의 국소 허혈성 병소이다. NAION는기구 intraneural 부종을 초래 구획 증후군으로 생각된다. (50)이 세 이상의 사람들이 갑자기 시신경 관련 실명의 가장 흔한 원인이고, 시신경에서 축삭을 공급하는 모세 혈관의 압축을 야기 3.
온 실제로는 중추 신경계 (CNS) 계통이므로, 설치류 NAION (rNAION) 모델 절연 CNS 백질 스트로크에 응답 메커니즘을 연구하는데 사용될 수있다. rNAION 모델은 따라서 흰색 문제에 뇌졸중 관련 손상과 관련된 많은 문제를 해부에 유용 할 수있다. 백질 행정에서 다른 신경 전략과 제제를 평가하는데 사용될 수있다.
모델의 가장 매력적인 기능 중 하나가 있다는고통, 비 침습적 인 방법. 레이저 파워는 허혈성 손상의 다양한 정도를 생산하도록 조정될 수있다. 또 다른 특징은 누진 모세관 부전 제조 모세관 내피 세포를 손상하는 레이저 수퍼 옥사이드 라디칼에 의존한다는 것이다. 그것은 NAION 발생기구 현저 유사한 것으로 생각된다 부전이 진보적 종이다. 조사는 직접 모세관 응고가 발생하지 않는 것을 도시하지만, 적어도 두 가지 메커니즘을 작동되었다 : 과산화물 유도 된 죽음과 모세관의 일부 박리 내피 세포 (4) 및 활성화 된 B 세포의 NFkB (핵 인자 카파 경쇄 – 인핸서 간질 (5)로 세포막에 걸쳐 유체 수송 증가와 함께), 내피 나머지에 염증 규제 관련. 시신경 허혈에서 간질 유체의 축적 결과로 인한 시신경 모세관 및 압축 폐쇄. 개략적 픽처에 도시도 2. rNAION 모델은 모두 랫트 및 마우스 종 -6,7-에서 사용될 수 있고, 시신경의 완료되지만, 무통 파괴 망막 등을 온화한 병소에서 심각성 수준에서 변화 될 수있다 망막 중심 동맥 폐쇄 (CRAO) 등.
Protocol
Representative Results
Discussion
시신경 손상 (시신경의 호감 (12), 시신경 절개 (13), 및 PION 14)의 모델 번호가 있지만, rNAION 모델은 쥐 모두에 적용 할 인간이다. 그것은 더 밀접하게 NAION의 인간의 임상 상태를 닮았다. 이 조건은 장시간의 과정을 통해 점진적 전방 시신경 부종, 전방 시신경 구획 증후군, 초점 축삭 허혈, 고립 된 망막 신경절 세포 축삭 손상과 손실을 포함한다. 현재보고는 rNAION 유도하기위?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는이 모델에 작업 한 많은 학생들과 동료가 효율성을 개선하기 위해, 그 메커니즘을 이해 부탁드립니다. 특별 감사는 박사의에 기인한다. 메리 존슨 (메릴랜드 볼티모어 대학), Nitza 골덴 – 코헨 (Schneiderman 어린이 병원, Petah-티크, 이스라엘), 찰스 장 (아인슈타인 의과 대학, 브롱스, NY), 그리고 발레리 Touitou (원무 Salpetrie, 파리, 프랑스). 이 연구는 SLB에 RO1의 EY015304에 의해 부분적으로 투자되었다.
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).
