Optimalisering av musemodellen for retinal veneokklusjon for å begrense variabiliteten

Summary

Her beskriver vi en optimalisert protokoll for retinal vene okklusjon ved bruk av rose bengal og et laserstyrt retinal imaging mikroskopsystem med anbefalinger for å maksimere reproduserbarheten i genetisk modifiserte stammer.

Abstract

Musemodeller av retinal vene okklusjon (RVO) brukes ofte i oftalmologi for å studere hypoksisk-iskemisk skade i nevrale netthinnen. I denne rapporten er det gitt en detaljert metode som peker på kritiske trinn med anbefalinger for optimalisering for å oppnå konsekvent vellykkede okklusjonshastigheter på tvers av forskjellige genetisk modifiserte musestammer. RVO-musemodellen består hovedsakelig av intravenøs administrering av et fotosensibilisatorfargestoff etterfulgt av laserfotokoagulasjon ved bruk av et retinal imagingmikroskop festet til en oftalmisk guidet laser. Tre variabler ble identifisert som determinanter for okklusjonskonsistens. Ved å justere ventetiden etter administrering av rose bengal og balansere baseline og eksperimentell laserutgang, kan variasjonen på tvers av eksperimenter begrenses og en høyere suksessrate for okklusjoner oppnås. Denne metoden kan brukes til å studere retinale sykdommer som er preget av retinalt ødem og hypoksisk-iskemisk skade. I tillegg, da denne modellen induserer vaskulær skade, kan den også brukes til å studere nevrovaskulatur, nevrondød og betennelse.

Introduction

Retinal vene okklusjon (RVO) er en vanlig retinal vaskulær sykdom som rammet omtrent 28 millioner mennesker over hele verden i 2015¹. RVO fører til synsnedgang og tap hos voksne i arbeidsalderen og eldre, som representerer en pågående synstruende sykdom som anslås å øke i løpet av det nærmeste tiåret. Noen av de forskjellige patologiene til RVO inkluderer hypoksisk-iskemisk skade, retinalt ødem, betennelse og nevrontap². For tiden er den første behandlingslinjen for denne lidelsen gjennom administrering av vaskulære endotelvekstfaktor (VEGF) hemmere. Mens anti-VEGF-behandling har bidratt til å forbedre retinalt ødem, står mange pasienter fortsatt overfor synsnedgang³. For ytterligere å forstå patofysiologien til denne sykdommen og for å teste potensielle nye behandlingslinjer, er det behov for å utgjøre en funksjonell og detaljert RVO-musemodellprotokoll for forskjellige musestammer.

Musemodeller er utviklet som implementerer den samme laserenheten som brukes hos mennesker, parret med et bildebehandlingssystem skalert til riktig størrelse for en mus. Denne musemodellen av RVO ble først rapportert i 2007 4 og videre etablert av Ebneter og andre ^4,5. Til slutt ble modellen optimalisert av Fuma et al. for å replikere viktige kliniske manifestasjoner av RVO som retinalt ødem⁶. Siden modellen først ble rapportert, har mange studier ansatt den ved administrering av et fotosensibilisatorfargestoff etterfulgt av fotokoagulering av store retinale vener med en laser. Imidlertid varierer mengden og typen av fargestoffet som administreres, laserkraft og eksponeringstid betydelig på tvers av studier som har brukt denne metoden. Disse forskjellene kan ofte føre til økt variasjon i modellen, noe som gjør den vanskelig å replikere. Til dags dato er det ingen publiserte studier med spesifikke detaljer om potensielle veier for optimalisering.

Denne rapporten presenterer en detaljert metodikk for RVO-musemodellen i C57BL/6J-stammen og en tamoxifen-induserbar endotelial caspase-9 knockout (iEC Casp9KO)-stamme med C57BL/6J-bakgrunn og av relevans for RVO-patologi som referansestamme for en genetisk modifisert mus. En tidligere studie hadde vist at ikke-apoptotisk aktivering av endotelial caspase-9 instigates retinal ødem og fremmer nevrondød⁸. Erfaring med bruk av denne stammen bidro til å bestemme og gi innsikt i potensielle modifikasjoner for å skreddersy RVO-musemodellen, som kan brukes på andre genetisk modifiserte stammer.

Protocol

Denne protokollen følger Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) uttalelse for bruk av dyr i oftalmisk og synsforskning. Gnagerforsøk ble godkjent og overvåket av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved Columbia University. MERK: Alle eksperimenter brukte to måneder gamle hannmus som veide ca. 20 g. 1. Fremstilling og administrasjon av tamoxifen for induserbar genetisk ablasjon av floxed gener MERK: R…

Representative Results

RVO-musemodellen tar sikte på å lykkes med å oppnå okklusjoner i retinalårene, noe som fører til hypoksisk-iskemisk skade, nedbrytning av blodretinalbarrieren, nevrondød og retinalt ødem8. Figur 1 viser en tidslinje med trinn for å sikre reproduserbarhet, et skjema over det eksperimentelle designet, og skisserer trinn som kan optimaliseres ytterligere avhengig av eksperimentelle spørsmål. De tre hovedtrinnene som kan modifiseres er ventetiden etter administ…

Discussion

Musens RVO-modell gir en avenue for å forstå RVO-patologi ytterligere og for å teste potensielle terapier. Mens musens RVO-modell er mye brukt i feltet, er det behov for en nåværende detaljert protokoll av modellen som adresserer variabiliteten og beskriver optimaliseringen av modellen. Her gir vi en veiledning med eksempler fra erfaring på hva som kan endres for å få de mest konsistente resultatene på tvers av en kohort av forsøksdyr og gi pålitelige data.

De to viktigste elementen…

Materials

Carprofen	Rimadyl	NADA #141-199	keep at 4 °C
Corn Oil	Sigma-Aldrich	C8267
Fiber Patch Cable	Thor Labs	M14L02
GenTeal	Alcon	00658 06401
Ketamine Hydrochloride	Henry Schein	NDC: 11695-0702-1
Lasercheck	Coherent	1098293
Phenylephrine	Akorn	NDCL174478-201-15
Phoneix Micron IV with Meridian,  StreamPix, and OCT modules	Phoenix Technology Group
Proparacaine Hydrochloride	Akorn	NDC: 17478-263-12	keep at 4 °C
Refresh	Allergan	94170
Rose Bengal	Sigma-Aldrich	330000-5G
Tamoxifen	Sigma-Aldrich	T5648-5G	light-sensitive
Tropicamide	Akorn	NDC: 174478-102-12
Xylazine	Akorn	NDCL 59399-110-20