Assessment of Vascular rigenerazione nel SNC Utilizzo del Retina mouse
Summary
La retina roditore è da tempo riconosciuta come finestra accessibile al cervello. In questa nota tecnica fornendo un protocollo che utilizza il modello murino di retinopatia indotta da ossigeno per studiare i meccanismi che portano al fallimento di rigenerazione vascolare nel sistema nervoso centrale dopo lesione ischemica. Il sistema descritto può anche essere sfruttata per esplorare le strategie per promuovere la ricrescita dei vasi sanguigni funzionali all'interno della retina e del SNC.
Abstract
La retina roditore è forse il sistema mammiferi più accessibile in cui indagare interazione neurovascolare all'interno del sistema nervoso centrale (CNS). È sempre più riconosciuto che diverse malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, la sclerosi multipla e la sclerosi laterale amiotrofica presentano elementi di compromissione vascolare. Inoltre, le cause più importanti di cecità nella popolazione in età pediatrica e di lavoro (retinopatia della prematurità e la retinopatia diabetica, rispettivamente) sono caratterizzate da degenerazione vascolare e il fallimento di fisiologica ricrescita vascolare. Lo scopo di questo documento tecnico è quello di realizzare un protocollo dettagliato per studiare la rigenerazione vascolare CNS nella retina. Il metodo può essere impiegato per chiarire i meccanismi molecolari che portano al fallimento di crescita vascolare dopo la lesione ischemica. Inoltre, i potenziali modalità terapeutiche per accelerare e ripristinare plessi vascolari sani possono essere esplorati. Giudizio richiederlod utilizzando l'approccio descritto può prevedere vie terapeutiche per retinopatie ischemiche come quella del diabete o prematurità ed eventualmente beneficiare di altri disturbi vascolari del sistema nervoso centrale.
Introduction
Nel corso dello sviluppo del sistema nervoso centrale, nervi, cellule immunitarie e vasi sanguigni istituire reti notevolmente accoppiati per garantire un'adeguata perfusione tissutale e consentire la trasmissione delle informazioni sensoriali 1-5. La ripartizione dei sistemi vascolari risultati dell'ossigenazione tessutale insufficiente e fornitura metabolica compromesso ed è sempre più riconosciuto come un fattore importante per la patogenesi delle malattie neurodegenerative 6. Dropout vascolare e il deterioramento dell'unità neurovascolare all'interno del cervello, per esempio, è associato con demenza vascolare, lesioni vascolari della materia bianca del cervello 7 e il morbo di Alzheimer con stenosi delle arteriole e piccole imbarcazioni 8. Inoltre, alterata funzione barriera vascolare è pensato per contribuire sclerosi multipla 9 e sclerosi laterale amiotrofica 10.
Di rilevanza diretta per il modello retinica descritto in questo protocollo, accecantemalattie come la retinopatia diabetica 11 e retinopatia della prematurità 12, 13 sono caratterizzati da una fase precoce degenerazione vascolare. Lo stress ischemico conseguente sulla retina neurovascolare innesca una seconda fase di eccessiva e patologica neovascolarizzazione che probabilmente nasce come risposta compensatoria a ripristinare ossigeno e fornitura di energia 14-16. Una strategia attraente per superare lo stress ischemico che è fondamentale per la progressione della malattia è ripristinare reti vascolari funzionali specificamente nelle zone ischemiche del neuro-retina (figure 2 e 3). Provocando una risposta angiogenica controllata può venire attraverso come contro-intuitivo per una condizione in cui i trattamenti anti-angiogenici come anti-VEGF sono considerati trattamenti adattati. Eppure, la prova della validità di questo approccio è il montaggio. Ad esempio, aumentando "fisiologica-like" ricrescita vascolare in ischemretinopatie ic è stato elegantemente dimostrata attraverso l'introduzione di cellule precursori endoteliali 17, l'inibizione del VEGF Müller-cell espresso down-regulation indotta da altri fattori angiogenici 18, iniezione di progenitori mieloidi 19, l'inibizione della NADPH ossidasi apoptosi indotta 20, aumentando la dieta ω-3 acidi grassi polinsaturi assunzione di acido 21, il trattamento con un frammento carbossi-terminale del triptofano tRNA sintetasi 22, e somministrazione diretta di VEGF o FGF-2 per la protezione delle cellule gliali 23. Inoltre, abbiamo dimostrato che la modulazione classici spunti di orientamento neuronali quali Semaforine o netrins in retinopatie ischemiche accelera la rigenerazione vascolare dei vasi sani all'interno della retina e di conseguenza riduce angiogenesi patologica 24, 25. Di rilevanza clinica diretta, molti degli studi sugli animali di cui sopra forniscono la prova che la promozione re vascolaregenerazione durante la prima fase ischemica delle retinopatie può ridurre significativamente vista minacciando neovascolarizzazione retinica pre-19, 23, 24, 26, probabilmente attraverso la riduzione degli oneri ischemica.
L'elaborazione di strategie terapeutiche che stimolano la rigenerazione dei vasi funzionali rimane una sfida significativa per biologi vascolari. Qui si descrive un sistema sperimentale che utilizza il modello murino di ossigeno indotta retinopatia (OIR) per esplorare le strategie per modulare la ricrescita vascolare all'interno della retina. Sviluppato da Smith et al. Nel 1994 27, questo modello funge da proxy per retinopatie proliferative umane e consiste nell'esporre cuccioli di topo P7 al 75% O 2 fino a P12 e successivamente re-introdurre i cuccioli di ambiente della stanza O 2-tensione (Figura 1). Questo paradigma imita vagamente uno scenario in cui un neonato prematuro è ventilatocon O 2. L'esposizione dei cuccioli di topo all'iperossia provoca la degenerazione dei capillari retinici e microcircolo, e produce una superficie riproducibile di vaso-obliterazione (VO) in genere valutato caso di uscita dal O 2 a P12, anche se zona VO massima è raggiunta a 48 ore (P9) dopo esposizione a O 2 28. Nel topo, le zone VO avascolari rigenerano spontaneamente nel corso della settimana successiva reintroduzione di aria ambiente ed eventualmente zone VO sono completamente ri-vascolarizzati (Figura 2). Reintroduzione di aria ambiente di topi sottoposti a OIR provoca anche neovascolarizzazione pre-retinica (NV) (massimo a P17) che è in genere valutata per determinare l'efficacia di paradigmi di trattamento anti-angiogenici. Nella sua forma più pura, il modello OIR fornisce uno strumento altamente riproducibile e quantificabile per valutare la degenerazione vascolare indotta da ossigeno e determinare l'entità del distruttiva neovascolarizzazione pre-retinica 29-31.
<p class = "jove_content"> Diversi paradigmi di trattamento esplorative che modulano la rigenerazione vascolare del SNC può essere studiato utilizzando il modello OIR compreso l'uso di composti farmacologici, terapia genica, delezione genica e altro ancora. La propensione di un determinato approccio di influenzare la ricrescita vascolare è valutata graduale nella finestra tra P12 (VO massimo dopo l'uscita da iperossia) e P17 (NV massima). Valutazione del risultato del trattamento su NV patologica può essere rapidamente e facilmente determinato in parallelo ed è stato accuratamente descritto da Stahl e colleghi 30, 31. Qui forniamo una semplice procedura step-by-step per studiare la modulazione di rivascolarizzazione fisiologico all'interno della retina neurale da composti farmacologici, potenziali terapie, vettori virali o di studiare l'influenza dei geni candidati in transgenici o knockout mice.Protocol
Representative Results
Discussion
Qual è il modo più efficace per stimolare la crescita di nuovi vasi sani in tessuto nervoso ischemico? È terapeuticamente valida per interferire e accelerare naturalmente ricrescita vascolare? In patologie neuro-ischemica, quali retinopatie ischemiche o ictus, la degenerazione vascolare è associata a una ridotta funzione neuronale 35-38. Quindi, per contrastare il pregiudizio presto, ripristinando regionale micro-circolazione durante il segmento immediato / precoce della malattia può rivelarsi utile. In …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
PS detiene una Canada Research Chair in biologia delle cellule della retina e la Alcon Research Institute di New Investigator Award. Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni dal Canadian Institutes of Health Research (221.478), la Canadian Diabetes Association (OG-3-11-3329-PS), le scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (418.637) e The Foundation Fighting Blindness Canada. Il sostegno è stato fornito anche dal Reseau de Recherche en Santé de la Vision du Québec.
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 |
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