Beurteilung der Gefäß Regeneration im ZNS Verwenden der Maus Retina
Summary
Das Nagetier Retina wurde lange als eine zugängliche Fenster zum Gehirn erkannt. In diesem Fachbeitrag stellen wir ein Protokoll, das die Maus-Modell der Sauerstoff-induzierten Retinopathie, die Mechanismen, die zum Versagen der vaskulären Regeneration im zentralen Nervensystem nach einem ischämischen Verletzungen führen studieren beschäftigt. Das beschriebene System kann auch genutzt werden, um Strategien zu erkunden, um das Nachwachsen der funktionellen Blutgefäße in der Netzhaut und ZNS zu fördern.
Abstract
Das Nagetier Retina ist vielleicht die am besten zugänglichen Säugetiersystem in dem Gefäßnervenzusammenspiel innerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS) zu untersuchen. Es wird zunehmend erkannt, dass neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Multiple Sklerose und amyotrophe Lateralsklerose vorliegenden Elemente Blutungsstörungen. Darüber hinaus sind die prominentesten Ursachen von Blindheit bei Kindern und erwerbsfähigen Alter Populationen (Frühgeborenen-Retinopathie und diabetische Retinopathie, respectively) durch vaskuläre Degeneration und Versagen physiologischer Gefäß Nachwachsen aus. Das Ziel dieser Arbeit ist es, technische ein ausführliches Protokoll zu bieten CNS vaskuläre Regeneration in der Netzhaut zu untersuchen. Das Verfahren kann eingesetzt werden, um die molekularen Mechanismen, die zum Ausfall von Gefäßwachstum nach der ischämischen Schädigung führen aufzuklären. Darüber hinaus können potentielle therapeutische Modalitäten zu beschleunigen und Wiederherstellung gesunder Gefäßgeflechte erkundet werden. Würdigung obtained mit dem beschriebenen Ansatz kann therapeutische Wege für ischämische Retinopathien wie die von Diabetes oder Frühgeburten stellen und möglicherweise profitieren andere vaskuläre Erkrankungen des ZNS.
Introduction
Während ZNS-Entwicklung, Nerven, Immunzellen und Blutgefäße zu etablieren bemerkens Netzwerke gekoppelt, um eine ausreichende Gewebedurchblutung zu gewährleisten und damit die Übertragung von sensorischen Informationen 5.1. Die Aufschlüsselung der Gefäßsysteme führt zu einer unzureichenden Sauerstoffversorgung des Gewebes und Stoffwechselversorgung gefährdet und wird zunehmend als wichtiger Faktor für die Pathogenese von neurodegenerativen Erkrankungen 6 anerkannt. Gefäß Dropout und die Verschlechterung der neurovaskuläre Einheit innerhalb des Gehirns, beispielsweise mit vaskulärer Demenz, vaskuläre Läsionen der weißen Substanz des Gehirns 7 und der Alzheimer-Krankheit mit einer Stenose von Arteriolen und kleinen Gefäße 8 verbunden. Darüber hinaus beeinträchtigt vaskulären Barrierefunktion gedacht, Multiple Sklerose 9 und amyotropher Lateralsklerose 10 beitragen.
Von unmittelbarer Relevanz für die in diesem Protokoll beschrieben, blendendes NetzhautmodellKrankheiten wie diabetischer Retinopathie und 11 Frühgeborenen-Retinopathie 12, 13 sind durch eine Phase der frühen vaskulären Degeneration ist. Die anschließende ischämische Belastung der Gefäß-Nerven-Netzhaut löst eine zweite Phase der übermäßigen und pathologische Gefäßneubildung, die wahrscheinlich stammt als kompensatorische Reaktion auf die wieder einzusetzen Sauerstoff-und Energieversorgung 14-16. Eine attraktive Strategie, um den ischämischen Stress, der zentrale Fortschreiten der Krankheit ist, zu überwinden, ist funktionelle Gefäßnetze insbesondere in den ischämischen Zonen des Neuronetzhaut (Fig. 2 und 3) wiederherzustellen. Eine kontrollierte Provokation angiogene Reaktion kann über so unlogisch für einen Zustand, in dem anti-angiogenen Therapien wie Anti-VEGF-Behandlungen werden als angepasst betrachtet kommen. Doch Beweise für die Gültigkeit dieses Ansatzes ist die Montage. Zum Beispiel, Verbesserung der "physiologischen-like" Gefäß Nachwachsen in ischemic Retinopathien wurde elegant durch die Einführung von endothelialen Vorläuferzellen 17, Hemmung der Müller-Zelle exprimiert VEGF induzierte Herunterregulation der anderen angiogenen Faktoren 18, Injektion von myeloischen Vorläuferzellen 19, Hemmung der NADPH-Oxidase-induzierte Apoptose 20, zunehmende Nahrungs ω-3 mehrfach ungesättigten Fettsäuren nachgewiesen Säurezufuhr 21, die Behandlung mit einer Carboxy-terminale Fragment von Tryptophan tRNA-Synthetase 22 und die direkte Verabreichung von VEGF oder FGF-2 zum Schutz der Gliazellen 23. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass die Modulation der neuronalen klassischen Führungssignale wie Semaphorine oder netrins bei ischämischen Retinopathien beschleunigt vaskuläre Regeneration gesunder Gefäße in der Netzhaut und reduziert pathologische Angiogenese 24, 25. Der direkte klinische Relevanz, mehrere der genannten Tierstudien belegen, dass die Förderung der GefäßwiederGeneration in der frühen Phase der ischämischen Retinopathien deutlich reduzieren kann visusbedrohenden Pre-Netzhaut-Neovaskularisation 19, 23, 24, 26, wahrscheinlich durch die Reduktion von ischämischen Belastung.
Erarbeitung von therapeutischen Strategien, die Regeneration von Gefäßen anregen Funktions bleibt eine große Herausforderung für Gefäßbiologen. Hier beschreiben wir ein experimentelles System, das die Maus-Modell der Sauerstoff-induzierten Retinopathie (ÖIR), um Strategien zu erkunden, um das Nachwachsen der Gefäß in der Netzhaut zu modulieren beschäftigt. Entwickelt von Smith et al. Im Jahr 1994 27, dient dieses Modell als Proxy für den menschlichen proliferative Retinopathie und besteht aus frei P7 Maus Welpen zu 75% O 2 bis P12 und anschließend wieder die Einführung der Welpen auf Umgebungs Raum O 2-Spannung (Abbildung 1). Dieses Paradigma lose imitiert ein Szenario, wo ein Frühgeborenen ist belüftetmit O 2. Die Belichtung der Maus Welpen Hyperoxie provoziert Degeneration der Netzhaut-Kapillaren und Mikrogefäße und führt zu einem reproduzierbaren Bereich der Vaso-Verödung (VO), die typischerweise beim Austritt aus O 2 bei P12 beurteilt, obwohl maximal VO Bereich bei 48 h (P9) nach Erreichen Exposition gegenüber O 2 28. In der Maus, die avaskuläre Zonen VO spontan im Laufe der Woche zu regenerieren folgenden Wiedereinführung der Raumluft und schließlich VO Zonen sind komplett neu vaskularisiert (Abbildung 2). Wiedereinführung der Raumluft von Mäusen OIR unterworfen provoziert auch vorge retinale Neovaskularisation (NV) (maximal bei P17), die normalerweise beurteilt wird, um die Wirksamkeit von anti-angiogenen Behandlung Paradigmen bestimmen. In seiner reinsten Form stellt die OIR Modell eine hoch reproduzierbare und quantifizierbare Werkzeug, um Sauerstoff-induzierten vaskulären Degeneration bewerten und bestimmen das Ausmaß der zerstörerischen Pre-Netzhaut-Neovaskularisation 29-31.
<p class = "jove_content"> Verschiedene explorative Behandlung Paradigmen, die vaskuläre Regeneration ZNS modulieren kann mit dem Modell OIR einschließlich der Verwendung von pharmakologischen Verbindungen, Gentherapie, Gen-Deletion und mehr untersucht werden. Die Neigung eines bestimmten Ansatz zur Gefäß Nachwachsen beeinflussen bewertet wird schrittweise in das Fenster zwischen P12 (maximal VO nach dem Austritt aus Hyperoxie) und P17 (maximal NV). Auswertung der Behandlungsergebnisse auf pathologische NV kann schnell und einfach ermittelt werden parallel und gründlich von Stahl und Kollegen 30, 31 beschrieben. Hier bieten wir Ihnen einen einfachen Schritt-für-Schritt-Verfahren, um die Modulation der physiologischen Revaskularisierung innerhalb der neuronalen Netzhaut durch pharmakologische Verbindungen, prospektive Therapeutika, virale Vektoren zu untersuchen oder um den Einfluss von Kandidatengenen in transgenen oder Knockout-Mäusen zu studieren.Protocol
Representative Results
Discussion
Was ist der effektivste Weg, um das Wachstum neuer Gefäße gesund zu ischämischen Nervengewebe stimulieren? Ist es therapeutisch gültig zu stören und zu beschleunigen, natürlich vorkommenden Gefäß Nachwachsen? In neuro-ischämischen Erkrankungen wie ischämische Retinopathie oder Schlaganfall, Gefäßdegeneration wird mit reduzierten neuronalen Funktion 35-38 verbunden. So früh Verletzungen zu begegnen, Wieder regionalen Mikrozirkulation in der unmittelbaren / frühen Segment der Krankheit kann sich a…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
PS hält einen Canada Research Chair in Retinal Zellbiologie und die Alcon Research Institute New Investigator Award. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse aus den Canadian Institutes of Health Research (221478) unterstützt, der kanadischen Diabetes Association (OG-3-11-3329-PS), die Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (418.637) und der Foundation Fighting Blindness Kanada. Unterstützung wurde auch von der Reseau de Recherche en Santé de la Vision-du Québec ist.
Materials
| C57Bl/6 mice ((Other strains may be used; angiogenic response varies from one strain to the other) | |||
| CD1 nursing mothers | Vendor of choice | ||
| Operating Scissors straight | World Precision Instruments | 14192 | |
| Dissecting Scissors straight | World Precision Instruments | 14393 | |
| Vannas Eye Scissors | Harvard Apparatus | 72-8483 | |
| Iris Forceps, curved, serrated | World Precision Instruments | 15915 | |
| Brushes 362R size 0 | Dynasty | ||
| Dumont Forceps #3; straight | World Precision Instruments | 500338 | |
| Surgical Blade, size 10 | Bard-Parker | 371110 | |
| Rhodamine Griffonia (Bandeiraea) Simplicifolia Lectin I | Vector Laboratories, Inc | RL-1102 | |
| Microscope slides | VWR | 16004-368 | |
| Fluoromount G | Electron Microscopy Sciences | 17984-25 | |
| Zeiss Axio Observer Z1 Inverted Phase and Fluorescence Microscope | Zeiss | ||
| Leica MZ9.5 Stereomicroscope | Leica | ||
| Fluorescein isothicyanate-dextran, 70000 | Sigma-Aldrich | 46945 |
Riferimenti
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