En modell av glaukom inducerad av Circumlimbal sutur i råttor och möss
Summary
Kronisk okulär hypertension induceras genom att tillämpa en circumlimbal sutur i råttor och möss, leder till funktionella och strukturella försämring av de retinala ganglioncellerna överensstämmer med glaukom.
Abstract
Circumlimbal suturen är en teknik för att inducera experimentella glaukom på gnagare av kroniskt upphöja intraokulärt tryck (IOP), en välkänd riskfaktor för glaukom. Detta protokoll visar en steg för steg guide på denna teknik i lång Evans råttor och C57BL/6 möss. Under narkos tillämpas en ”handväska-sträng” sutur på bindhinnan, runt ekvatorn och bakom limbus av ögat. Det andra ögat fungerar som en obehandlad kontrollodling. Under vår studie, som var en period av 8 veckor för råttor och 12 veckor för möss, återstod IOP förhöjda, mätt regelbundet med rebound tonometri i medvetna djur utan lokal anestesi. Hos båda arterna, sys ögonen visade electroretinogram funktioner överensstämmer med förmånliga inre retinal dysfunktion. Optisk koherenstomografi visade selektiv gallring av lagrets retinal nerve fiber. Histologi av råtta näthinnan i tvärsnitt hittade minskade cell densiteten i ganglion cell-lagret, men ingen förändring i andra cellulära lager. Färgning av platt-monterad mus retinae med en ganglion cell specifik markör (RBPMS) bekräftade ganglion cellförlust. Circumlimbal suturen är en enkel, minimalt invasiva och kostnadseffektivt sätt att inducera okulär hypertension som leder till ganglion cell skada hos både råttor och möss.
Introduction
Djurmodeller ger en viktig plattform för laboratoriet utredning av cellulära processer underliggande glaukom patogenes, samt för att utvärdera potentiella terapeutiska interventioner. Flera inducerbara modeller har utvecklats för att producera ihållande intraokulärt tryck (IOP) höjd, den viktigaste riskfaktorn för glaukom. Metoder som har använts för att höja IOP inkluderar: hyperton saltlösning injektion i episklerala vener1, laser fotokoagulation av trabekelverket2 eller limbala vener3och intracameral injektion av ämnen som Ghost röda blodkroppar4, mikrokulor5,6 och viskoelastiska agenter7. Varje metod har sina fördelar och begränsningar.
En bra modell för glaukom bör efterlikna sjukdomen som är processaa, med minimal komplikation såsom trauma, inflammation och media opaciteter. Dessa komplikationer är ofta förknippade med de förfaranden som används för att framkalla IOP höjd och kan förvirra tolkning av resultat. Till exempel har paracentes av främre kammaren, även när främmande ämnen inte införs, visat sig orsaka trauma och inflammation som inte är representativt för typisk glaukomatös förändring8,9. Förutom vikten av att undvika inflammation, underlättar bibehålla optisk klarhet i vivo imaging och elektrofysiologi att övervaka sjukdomsprogression. Även om det är oklart i vilken utsträckning dessa komplikationer kan påverka sjukdomen utredningar, kan det vara bättre att undvika genomträngande ögat under modell induktion. Metoden circumlimbal suturen undviker penetration av världen och underlättar i vivo längsgående bedömning av näthinnans struktur och funktion. Viktigare, denna modell skiljer sig från föregående i dess förmåga att återgå IOP till utgångsvärdena genom avlägsnandet av suturen när det behövs. IOP normalisering kan vara användbara för att studera cellulära och molekylära korrelat till reversibla och irreversibla ganglion cell skada10,11,12,13,14.
Denna artikel fokuserar på tekniken för modell induktion. Karakterisering av skada inducerad av denna modell i råttor och möss kan hittas i större detalj någon annanstans15,16,17,18,19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Circumlimbal suturen är en ny modell av kronisk okulär hypertension. Förutom studierna som de representativa resultat är inköpta16,18, har denna djurmodell utnyttjats i ett antal nyligen studier15,23,24,25 ,26. Jämförelse över dessa tidigare rapporter visar att metoden ger repeterbara resultat…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete finansieras av nationella hälso- och medicinsk forskning rådet av Australien projektbidrag (1046203), Australiensisk forskning rådets framtida Fellowship (FT130100338).
Materials
| normal saline | Baxter International Inc | AHB1323 | Maintain corneal hydration during surgery |
| Chlorhexadine 0.5% | Orion Laboratories | 27411, 80085 | Disinfection of surgical instrument |
| Isoflurane 99.9% | Abbott Australasia Pty Ltd | CAS 26675-46-7 | Proprietory Name: Isoflo(TM) Inhalation anaaesthetic. Pharmaceutical-grade inhalation anesthetic mixed with oxygen gas for suture procedure |
| ocular lubricant | Alcon Laboratories | 1618611 | Proprietory Name: Genteal, ocular lubricant to keep the other eye moist |
| Needle holder (microsurgery) | World Precision Instruments | 555419NT | To hold needle during ocular surgery |
| Proxymetacaine 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 5875-06-9 | Topical ocular analgesia |
| Scissors (microsurgery) | World Precision Instruments | 501232 | To cut excessive suture stump during ligation |
| Surgical drape | Vital Medical Supplies | GM29-612EE | Ensure sterile enviornment during surgery |
| Suture needle for rats (microsurgery) | Ninbo medical needles | 151109 | 8-0 nylon suture attached with round needle, cutting edge 3/8, dual-needle, suture length 30cm |
| Suture needle for mice (microsurgery) | Ninbo medical needles | 160905 | 10-0 nylon suture attached with round needle, cutting edge 3/8, dual-needle, suture length 30cm |
| Tweezers (microsurgery) | World Precision Instruments | 500342 | Manipulate tissues during ocular surgery |
| rebound tonometer | TONOLAB, iCare, Helsinki, Finland | TV02 | for intraocular pressure monitoring |
References
- Morrison, J. C., et al. A rat model of chronic pressure-induced optic nerve damage. Experimental Eye Research. 64 (1), 85-96 (1997).
- Feng, L., Chen, H., Suyeoka, G., Liu, X. A laser-induced mouse model of chronic ocular hypertension to characterize visual defects. Journal of Visualized Experiments. (78), (2013).
- Chiu, K., Chang, R., So, K. F. Laser-induced chronic ocular hypertension model on SD rats. Journal of Visualized Experiments. (10), 549 (2007).
- Quigley, H. A., Addicks, E. M. Chronic experimental glaucoma in primates. I. Production of elevated intraocular pressure by anterior chamber injection of autologous ghost red blood cells. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 19 (2), 126-136 (1980).
- Bunker, S., et al. Experimental glaucoma induced by ocular injection of magnetic microspheres. Journal of Visualized Experiments. (96), (2015).
- Weber, A. J., Zelenak, D. Experimental glaucoma in the primate induced by latex microspheres. Journal of Neuroscience Methods. 111 (1), 39-48 (2001).
- Moreno, M. C., et al. A new experimental model of glaucoma in rats through intracameral injections of hyaluronic acid. Experimental Eye Research. 81 (1), 71-80 (2005).
- Hoyng, P. F., Verbey, N., Thorig, L., van Haeringen, N. J. Topical prostaglandins inhibit trauma-induced inflammation in the rabbit eye. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 27 (8), 1217-1225 (1986).
- Kezic, J. M., Chrysostomou, V., Trounce, I. A., McMenamin, P. G., Crowston, J. G. Effect of anterior chamber cannulation and acute IOP elevation on retinal macrophages in the adult mouse. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (4), 3028-3036 (2013).
- Waisbourd, M., et al. Reversible structural and functional changes after intraocular pressure reduction in patients with glaucoma. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 254 (6), 1159-1166 (2016).
- Foulsham, W. S., Fu, L., Tatham, A. J. Visual improvement following glaucoma surgery: a case report. BMC Ophthalmology. 14, 162 (2014).
- Anderson, A. J., Stainer, M. J. A control experiment for studies that show improved visual sensitivity with intraocular pressure lowering in glaucoma. Ophthalmology. 121 (10), 2028-2032 (2014).
- Ventura, L. M., Feuer, W. J., Porciatti, V. Progressive loss of retinal ganglion cell function is hindered with IOP-lowering treatment in early glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (2), 659-663 (2012).
- Zhao, D., et al. ARVO abstract number 3696 – B0043. annual meeting of Association for Research in Vision and Ophthalmology, Honolulu, Hawaii, USA. , (2018).
- Liu, H. H., et al. Chronic ocular hypertension induced by circumlimbal suture in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (5), 2811-2820 (2015).
- Zhao, D., et al. Characterization of the Circumlimbal Suture Model of Chronic IOP Elevation in Mice and Assessment of Changes in Gene Expression of Stretch Sensitive Channels. Frontiers in Neuroscience. 11, 41 (2017).
- Nguyen, C. T., et al. Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats. Journal of Visualized Experiments. (113), (2016).
- Van Koeverden, A. K., He, Z., Nguyen, C. T., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Systemic hypertension is not protective against chronic IOP elevation in a rodent model. Scientific Reports. 8 (1), 7107 (2018).
- Rodriguez, A. R., de Sevilla Muller, L. P., Brecha, N. C. The RNA binding protein RBPMS is a selective marker of ganglion cells in the mammalian retina. Journal of Comparative Neurology. 522 (6), 1411-1443 (2014).
- Aihara, M., Lindsey, J. D., Weinreb, R. N. Twenty-four-hour pattern of mouse intraocular pressure. Exp Eye Research. 77 (6), 681-686 (2003).
- Jia, L., Cepurna, W. O., Johnson, E. C., Morrison, J. C. Patterns of intraocular pressure elevation after aqueous humor outflow obstruction in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41 (6), 1380-1385 (2000).
- Nadal-Nicolas, F. M., Jimenez-Lopez, M., Sobrado-Calvo, P., Nieto-Lopez, L., Canovas-Martinez, I., Salinas-Navarro, M., Vidal-Sanz, M., Agudo, M. Brn3a as a marker of retinal ganglion cells: qualitative and quantitative time course studies in naive and optic nerve-injured retinas. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (8), 3860-3868 (2009).
- Liu, H. H., Flanagan, J. G. A Mouse Model of Chronic Ocular Hypertension Induced by Circumlimbal Suture. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (1), 353-361 (2017).
- Liu, H. H., He, Z., Nguyen, C. T., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Reversal of functional loss in a rat model of chronic intraocular pressure elevation. Ophthalmic & Physiological Optics. 37 (1), 71-81 (2017).
- Liu, H. H., Zhang, L., Shi, M., Chen, L., Flanagan, J. G. Comparison of laser and circumlimbal suture induced elevation of intraocular pressure in albino CD-1 mice. PLoS One. 12 (11), 0189094 (2017).
- Shen, H. H., et al. Intraocular Pressure Induced Retinal Changes Identified Using Synchrotron Infrared Microscopy. PLoS One. 11 (10), 0164035 (2016).
