Оптимизация мышиной модели окклюзии вен сетчатки для ограничения изменчивости
Summary
Здесь мы описываем оптимизированный протокол окклюзии вен сетчатки с использованием розовой бенгальской розы и систему микроскопа визуализации сетчатки с лазерным наведением с рекомендациями по максимизации ее воспроизводимости в генетически модифицированных штаммах.
Abstract
Мышиные модели окклюзии вен сетчатки (RVO) часто используются в офтальмологии для изучения гипоксически-ишемического повреждения нервной сетчатки. В этом отчете подробный метод, указывающий на критические шаги, содержит рекомендации по оптимизации для достижения стабильно успешных показателей окклюзии у различных генетически модифицированных штаммов мышей. Модель мыши RVO состоит в основном из внутривенного введения красителя фотосенсибилизатора с последующей лазерной фотокоагуляцией с использованием микроскопа визуализации сетчатки, прикрепленного к офтальмологическому управляемому лазеру. Три переменные были идентифицированы как детерминанты консистенции окклюзии. Регулируя время ожидания после введения розовой бенгалии и балансируя исходный и экспериментальный лазерный выход, изменчивость между экспериментами может быть ограничена и достигнут более высокий уровень успеха окклюзий. Этот метод может быть использован для исследования заболеваний сетчатки, которые характеризуются отеком сетчатки и гипоксически-ишемическим поражением. Кроме того, поскольку эта модель вызывает повреждение сосудов, она также может быть применена для изучения нейроциркулятуры, гибели нейронов и воспаления.
Introduction
Окклюзия вен сетчатки (RVO) является распространенным сосудистым заболеванием сетчатки, которое затронуло около 28 миллионов человек во всем мире в 2015году 1. RVO приводит к снижению зрения и потере у людей трудоспособного возраста и пожилых людей, представляя собой продолжающееся угрожающее зрению заболевание, которое, по оценкам, увеличится в течение ближайшего десятилетия. Некоторые из различных патологий RVO включают гипоксически-ишемическое повреждение, отек сетчатки, воспаление и потерю нейронов2. В настоящее время первая линия лечения этого расстройства заключается в введении ингибиторов фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). В то время как лечение анти-VEGF помогло улучшить отек сетчатки, многие пациенты все еще сталкиваются со снижением зрения3. Чтобы лучше понять патофизиологию этого заболевания и проверить потенциальные новые линии лечения, необходимо составить функциональный и подробный протокол мышиной модели RVO для различных штаммов мышей.
Мышиные модели были разработаны с реализацией того же лазерного устройства, которое используется у пациентов-людей, в сочетании с системой визуализации, масштабированной до правильного размера для мыши. Эта мышиная модель RVO была впервые зарегистрирована в 2007 году4 и далее установлена Ebneter и другими 4,5. В конце концов, модель была оптимизирована Fuma et al. для воспроизведения ключевых клинических проявлений RVO, таких как отек сетчатки6. С тех пор, как модель была впервые представлена, многие исследования использовали ее с использованием введения красителя фотосенсибилизатора с последующим фотокоагуляцией основных вен сетчатки с помощью лазера. Тем не менее, количество и тип вводимого красителя, мощность лазера и время воздействия значительно различаются в исследованиях, в которых использовался этот метод. Эти различия часто могут привести к увеличению изменчивости модели, что затрудняет ее тиражирование. На сегодняшний день нет опубликованных исследований с конкретными подробностями о потенциальных путях его оптимизации.
В настоящем отчете представлена подробная методология мышиной модели RVO в штамме C57BL/6J и тамоксифен-индуцируемом эндотелиальной каспазе-9 нокаутном штамме (iEC Casp9KO) с фоном C57BL/6J и имеющим отношение к патологии RVO в качестве эталонного штамма для генетически модифицированной мыши. Предыдущее исследование показало, что неапоптотическая активация эндотелиальной каспазы-9 вызывает отек сетчатки и способствует гибели нейронов8. Опыт использования этого штамма помог определить и дать представление о потенциальных модификациях для адаптации мышиной модели RVO, которая может быть применима к другим генетически модифицированным штаммам.
Protocol
Representative Results
Discussion
Модель RVO для мышей предоставляет возможность для дальнейшего понимания патологии RVO и тестирования потенциальных терапевтических средств. В то время как модель RVO мыши широко используется в полевых условиях, существует потребность в текущем подробном протоколе модели, который учитыв…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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 |
References
- Song, P., Xu, Y., Zha, M., Zhang, Y., Rudan, I. Global epidemiology of retinal vein occlusion: a systematic review and meta-analysis of prevalence, incidence, and risk factors. Journal of Global Health. 9 (1), 010427 (2019).
- Ehlers, J. P., Fekrat, S. Retinal vein occlusion: beyond the acute event. Survey of Ophthalmology. 56 (4), 281-299 (2011).
- Iftikhar, M., et al. Loss of peak vision in retinal vein occlusion patients treated for macular edema. American Journal of Ophthalmology. 205, 17-26 (2019).
- Zhang, H., et al. Development of a new mouse model of branch retinal vein occlusion and retinal neovascularization. Japanese Journal of Ophthalmology. 51 (4), 251-257 (2007).
- Ebneter, A., Agca, C., Dysli, C., Zinkernagel, M. S. Investigation of retinal morphology alterations using spectral domain optical coherence tomography in a mouse model of retinal branch and central retinal vein occlusion. PLoS One. 10 (3), 0119046 (2015).
- Fuma, S., et al. A pharmacological approach in newly established retinal vein occlusion model. Scientific Reports. 7, 43509 (2017).
- Zhang, C., et al. Activation of microglia and chemokines in light-induced retinal degeneration. Molecular Vision. 11, 887-895 (2005).
- Avrutsky, M. I., et al. Endothelial activation of caspase-9 promotes neurovascular injury in retinal vein occlusion. Nature Communications. 11 (1), 3173 (2020).
- Nicholson, L., et al. Diagnostic accuracy of disorganization of the retinal inner layers in detecting macular capillary non-perfusion in diabetic retinopathy. Clinical & Experimental Ophthalmology. 43 (8), 735-741 (2015).
- Moein, H. R., et al. Optical coherence tomography angiography to detect macular capillary ischemia in patients with inner retinal changes after resolved diabetic macular edema. Retina. 38 (12), 2277-2284 (2018).
- Hirabayashi, K., et al. Development of a novel model of central retinal vascular occlusion and the therapeutic potential of the adrenomedullin-receptor activity-modifying protein 2 system. American Journal of Pathology. 189 (2), 449-466 (2019).
- Martin, G., Conrad, D., Cakir, B., Schlunck, G., Agostini, H. T. Gene expression profiling in a mouse model of retinal vein occlusion induced by laser treatment reveals a predominant inflammatory and tissue damage response. PLoS One. 13 (3), 0191338 (2018).
- Drechsler, F., et al. Effect of intravitreal anti-vascular endothelial growth factor treatment on the retinal gene expression in acute experimental central retinal vein occlusion. Ophthalmic Research. 47 (3), 157-162 (2012).
- Genevois, O., et al. Microvascular remodeling after occlusion-recanalization of a branch retinal vein in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (2), 594-600 (2004).
- Khayat, M., Lois, N., Williams, M., Stitt, A. W. Animal models of retinal vein occlusion. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (14), 6175-6192 (2017).
- Nguyen, V. P., Li, Y., Zhang, W., Wang, X., Paulus, Y. M. High-resolution multimodal photoacoustic microscopy and optical coherence tomography image-guided laser induced branch retinal vein occlusion in living rabbits. Scientific Reports. 9 (1), 10560 (2019).
- Sayyed, S. A. A. R., Beedri, N. I., Kadam, V. S., Pathan, H. M. Rose Bengal sensitized bilayered photoanode of nano-crystalline TiO2-CeO2 for dye-sensitized solar cell application. Applied Nanoscience. 6 (6), 875-881 (2015).
- Emmart, E. W. Observations on the absorption spectra of fluorescein, fluorescein derivatives and conjugates. Archives of Biochemistry and Biophysics. 73 (1), 1-8 (1958).
- Yu, L., Liu, Z., Liu, S., Hu, X., Liu, L. Fading spectrophotometric method for the determination of polyvinylpyrrolidone with eosin Y. Chinese Journal of Chemistry. 27 (8), 1505-1509 (2009).
- MacDonald, D. The ABCs of RVO: a review of retinal venous occlusion. Clinical & Experimental Optometry. 97 (4), 311-323 (2014).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
- LaVail, M. M., Gorrin, G. M., Repaci, M. A. Strain differences in sensitivity to light-induced photoreceptor degeneration in albino mice. Current Eye Research. 6 (6), 825-834 (1987).
- Jeffery, G. The albino retina: an abnormality that provides insight into normal retinal development. Trends in Neurosciences. 20 (4), 165-169 (1997).
- Kinnear, P. E., Jay, B., Witkop, C. J. Albinism. Survey of Ophthalmology. 30 (2), 75-101 (1985).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
