Een omkeerbare silicium olie-geïnduceerde oculaire hypertensie model in muizen
Summary
Hier presenteren we een protocol voor het opwekken van oculaire hypertensie en glaucomateuze neurodegeneratie in muis ogen door intracamerale injectie van siliconenolie en de procedure voor het verwijderen van siliconenolie uit de voorste kamer om verhoogde intraoculaire druk terug te Normale.
Abstract
Verhoogde intraoculaire druk (IOP) is een goed gedocumenteerde risicofactor voor glaucoom. Hier beschrijven we een nieuwe, effectieve methode voor het consequent induceren van stabiele IOP-hoogte in muizen die de postoperatieve complicatie van het gebruik van siliconenolie (SO) nabootst als een tamponade-agent in de menselijke vitreoretinale chirurgie. In dit protocol, dus wordt geïnjecteerd in de voorste kamer van het oog van de muis om de leerling te blokkeren en te voorkomen dat instroom van waterige humor. De achterste kamer accureert waterige humor en dit verhoogt op zijn beurt de IOP van het posterieure segment. Een enkele dus injectie produceert betrouwbare, voldoende, en stabiele IOP hoogte, die induceert significante glaucomateuze neurodegeneratie. Dit model is een ware nabootsen van secundair glaucoom in de Oogkliniek. Om de klinische setting verder na te bootsen, kan dus uit de voorste kamer worden verwijderd om het afvoer traject te heropenen en toestroom van waterige humor mogelijk te maken, die door het trabeculaire gevlochten (TM) wordt afgevoerd onder de hoek van de voorste kamer. Omdat IOP snel terugkeert naar normaal, het model kan worden gebruikt voor het testen van het effect van het verlagen van IOP op glaucoom retinale ganglioncellen. Deze methode is eenvoudig, vereist geen speciale apparatuur of herhaalde procedures, simuleert nauwgezet klinische situaties en kan van toepassing zijn op diverse diersoorten. Er kunnen echter kleine wijzigingen nodig zijn.
Introduction
Het progressieve verlies van retinale ganglioncellen (Rgc’s) en hun axonen is het kenmerk van glaucoom, een gemeenschappelijke neurodegeneratieve ziekte in het netvlies1. Het zal gevolgen hebben voor meer dan 100.000.000 individuen 40 − 80 jaar oud door 20402. IOP blijft de enige veranderbare risicofactor in de ontwikkeling en progressie van glaucoom. Om de pathogenese, progressie en mogelijke behandelingen van glaucoom te onderzoeken, is een betrouwbaar, reproduceerbaar, en induceerbaar experimenteel oculair hypertensie/glaucoom model dat belangrijke kenmerken van menselijke patiënten repliceert noodzakelijk.
IOP is afhankelijk van waterige humor instroom naar de voorste kamer van het Ciliaire lichaam in de achterste kamer en uitstroom door het trabeculaire gevlochten (TM) onder de hoek van de voorste kamer. Bij het bereiken van een stabiele toestand, wordt IOP gehandhaafd. Wanneer de instroom hoger of lager is dan de uitstroom, stijgt of daalt de IOP respectievelijk. Door het verlagen van de waterige uitstroom door het occluderen van de hoek van de voorste kamer of door beschadiging van de TM, verschillende glaucoom modellen zijn vastgesteld3,4,5,6,7,8,9,10. Deze modellen worden normaalgesproken geassocieerd met onomkeerbare schade aan het oogweefsel en de hoge IOP in de voorste kamer veroorzaakt ook ongewenste complicaties zoals corneale oedeem en intraoculaire ontsteking, waardoor retinale beeldvorming en visuele functie assays moeilijk uit te voeren en te interpreteren.
Om een model te ontwikkelen dat deze tekortkomingen overkomt, hebben we ons geconcentreerd op het goed gedocumenteerde secundaire glaucoom veroorzaakt door siliconenolie (so) die optreedt als postoperatieve complicatie van de menselijke vitreoretinal chirurgie11,12. DUS wordt gebruikt als een tamponade in retinale operaties vanwege de hoge oppervlaktespanning. Echter, zo kan fysiek occlude leerling omdat het lichter dan de waterige en glasvocht vloeistoffen, die voorkomt waterige stroming in de voorste oogkamer. De obstructie veroorzaakt IOP elevatie in de achterste kamer als gevolg van de waterige humor accumulatie. Dit motiveerde ons om een nieuw oculaire hypertensie muismodel te ontwikkelen en te karakteriseren op basis van intracameral, dus injectie en pupil blok13, met belangrijke kenmerken van het secundaire glaucoom: effectief pupil blok, significante IOP hoogte die kan terugkeren naar de normale na zo verwijdering, en glaucoom neurodegeneratie.
Hier presenteren we een gedetailleerd protocol voor zo geïnduceerde oculaire hypertensie in het muis oog, inclusief injectie en verwijdering en IOP meting.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier demonstreren we een eenvoudige maar effectieve procedure voor het induceren van aanhoudende IOP elevatie in de muis oog door intracamerale injectie van SO. Deze procedure kan snel worden geleerd door iedereen met ervaring in micro dissectie onder een microscoop. Het primaire potentiële risico op falen is de lekkage van zo uit de corneale incisie. Een van de voordelen van het gebruik van SO is echter dat, omdat de olie druppel zichtbaar en meetbaar is, we gemakkelijk muizen kunnen identificeren die te klein zijn ont…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk wordt ondersteund door NIH grants EY024932, EY023295 en EY028106 aan YH.
Materials
| 0.5% proparacaine hydrochloride | Akorn, Somerset | ||
| 10mL syinge | BD | Luer-Lok Tip | |
| 18G needle | BD | with Regular Bevel, Needle Length:25.4 mm | |
| 2,2,2-Tribromoethanol (Avertin) | Fisher Scientific | CAS# 75-80-9 | 50g |
| 32G nano | BD | 320122 | BD Nano Ultra Fine Pen Needle-32G 4mm |
| 33G ophalmology needle | TSK/ VWR | TSK3313/ 10147-200 | |
| 5mL syinge | BD | Luer-Lok Tip | |
| AnaSed Injection (xylazine) | Butler Schein | 100 mg/ml, 50 ml | |
| artificial tears | Alcon Laboratories | 300651431414 | Systane Ultra Lubricant Eye Drops |
| BSS PLUS Irrigating solution | Alcon Laboratories | 65080050 | |
| Dual-Stage Glass Micropipette Puller | NARISHIGE | PC-10 | |
| EZ-7000 Classic System | EZ system | ||
| Isoflurane | VetOne | 502017 | isoflurane, USP, 250ml/bottle |
| IV Administration sets | EXELint/ Fisher | 29081 | |
| KETAMINE HYDROCHLORIDE INJECTION | VEDCO | 50989-996-06 | KETAVED 100mg/ml * 10ml |
| microgrind bevelling machine | NARISHIGE | EG-401 | |
| Miniature EVA Tubing | McMaster-Carr | 1883T4 | 0.05" ID, 0.09" OD, 10 ft. Length |
| silicon oil (SILIKON) | Alcon Laboratories | 8065601185 | 1,000 mPa.s |
| Standard Glass Capillaries | WPI/ Fisher | 1B150-4 | 4 in. (100mm) OD 1.5mm ID 0.84mm |
| TonoLab tonometer | Colonial Medical Supply, Finland | ||
| veterinary antibiotic ointment | Dechra Veterinary | 1223RX | BNP ophthalmic ointment, Vetropolycin |
References
- Chang, E. E., Goldberg, J. L. Glaucoma 2.0: neuroprotection, neuroregeneration, neuroenhancement. Ophthalmology. 119 (5), 979-986 (2012).
- Tham, Y. C., et al. Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: a systematic review and meta-analysis. Ophthalmology. 121 (11), 2081-2090 (2014).
- Pang, I. H., Clark, A. F. Rodent models for glaucoma retinopathy and optic neuropathy. Journal of Glaucoma. 16 (5), 483-505 (2007).
- Morrison, J. C., Johnson, E., Cepurna, W. O. Rat models for glaucoma research. Progress in Brain Research. 173, 285-301 (2008).
- McKinnon, S. J., Schlamp, C. L., Nickells, R. W. Mouse models of retinal ganglion cell death and glaucoma. Experimental Eye Research. 88 (4), 816-824 (2009).
- Chen, S., Zhang, X. The Rodent Model of Glaucoma and Its Implications. Asia Pacific Journal of Ophthalmology (Philadelphia). 4 (4), 236-241 (2015).
- Sappington, R. M., Carlson, B. J., Crish, S. D., Calkins, D. J. The microbead occlusion model: a paradigm for induced ocular hypertension in rats and mice. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 51 (1), 207-216 (2010).
- Chen, H., et al. Optic neuropathy due to microbead-induced elevated intraocular pressure in the mouse. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (1), 36-44 (2011).
- Cone, F. E., Gelman, S. E., Son, J. L., Pease, M. E., Quigley, H. A. Differential susceptibility to experimental glaucoma among 3 mouse strains using bead and viscoelastic injection. Experimental Eye Research. 91 (3), 415-424 (2010).
- Samsel, P. A., Kisiswa, L., Erichsen, J. T., Cross, S. D., Morgan, J. E. A novel method for the induction of experimental glaucoma using magnetic microspheres. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (3), 1671-1675 (2011).
- Ichhpujani, P., Jindal, A., Jay Katz, L. Silicone oil induced glaucoma: a review. Graefes Archieves for Clinical and Experimental Ophthalmology. 247 (12), 1585-1593 (2009).
- Kornmann, H. L., Gedde, S. J. Glaucoma management after vitreoretinal surgeries. Current Opinion in Ophthalmology. 27 (2), 125-131 (2016).
- Zhang, J., et al. Silicone oil-induced ocular hypertension and glaucomatous neurodegeneration in mouse. Elife. 8, (2019).
- Kwong, J. M., Caprioli, J., Piri, N. RNA binding protein with multiple splicing: a new marker for retinal ganglion cells. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 51 (2), 1052-1058 (2010).
- 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).
- Smith, R. S. . Systematic evaluation of the mouse eye : anatomy, pathology, and biomethods. , (2002).
