Glaucoom-inducerende Procedure in een<em> In Vivo</em> Rat Model en Whole-mount Retina Voorbereiding

Summary

Glaucoma is characterized by damage to retinal ganglion cells. Inducing glaucoma in animal models can provide insight into the study of this disease. Here, we outline a procedure that induces loss of RGCs in an in vivo rat model and demonstrates the preparation of whole-mount retinas for analysis.

Abstract

Glaucoom is een ziekte van het centrale zenuwstelsel die retinale ganglioncellen (RGC's). RGC axonen die deel uitmaken van de oogzenuw te voeren visuele input naar de hersenen voor visuele waarneming. Schade aan RGC en hun axonen leidt tot verlies van het gezichtsvermogen en / of blindheid. Hoewel de specifieke oorzaak van glaucoom is niet bekend, de belangrijkste risicofactor voor de ziekte een verhoogde intraoculaire druk. Glaucoom inducerende procedures in diermodellen een waardevol hulpmiddel voor onderzoekers bestuderen van het mechanisme van RGC dood. Dergelijke informatie kan leiden tot de ontwikkeling van effectieve neuroprotectieve behandelingen die kunnen helpen bij het voorkomen van gezichtsverlies. Het protocol in dit document beschrijft een werkwijze voor het induceren glaucoom – achtige omstandigheden in een in vivo rattenmodel wanneer 50 gl 2 M hypertone zoutoplossing wordt geïnjecteerd in de episclerale veneuze plexus. Blancheren van de schepen geeft succesvolle injectie. Deze procedure veroorzaakt verlies van RGCs glaucoom simuleren. Een maand nainjectie worden de dieren opgeofferd en ogen verwijderd. Next, het hoornvlies, lens en glasvocht worden verwijderd om een ​​oogschelp te maken. Het netvlies wordt dan afgepeld van de achterzijde van het oog en vastgemaakt op Sylgard gerechten met cactusnaalden. Op dit punt kunnen neuronen in het netvlies worden gekleurd voor analyse. De resultaten van dit lab blijkt dat ongeveer 25% van RGC verloren binnen een maand na de procedure in vergelijking met interne controles. Deze procedure maakt de kwantitatieve analyse van retinale ganglion celdood in een in vivo rat model glaucoom.

Introduction

Glaucoom is een groep van oogziekten invloed neuronen in het netvlies, in het bijzonder, de retinale ganglioncellen ^1-2. De axonen van deze cellen convergeren naar de oogzenuw uitvoering visuele informatie naar de hersenen waar het zicht wordt waargenomen worden. Schade aan RGC en hun axonen veroorzaakt daarom visuele gebreken.

De belangrijkste kenmerken die geassocieerd worden met glaucoom aandoeningen zijn RGC degeneratie en dood, verhoogde intra-oculaire druk (IOP) en optische schijf cupping en atrofie. Deze kenmerken leiden tot gezichtsveld verlies of volledige, onomkeerbare blindheid. Op dit moment, glaucoom heeft blindheid veroorzaakt in 70 miljoen mensen wereldwijd ^3. Als zodanig is het 's werelds derde grootste oorzaak van blindheid ^4.

Het exacte mechanisme van RGC dood in glaucoom blijft onbekend. Er is veel onderzoek gedaan om het mysterie te ontgrendelen. Het is echter bekend dat de primaire risicofactor glaucoom verhoging in intraoculaire druk door onregelmatige circulatie van waterig lichaamsvocht (AH) in de voorste kamer van het oog. AH fungeert als een transparante en kleurloze vervanging voor bloed in de avasculaire voorste kamer van het oog. Het voedt de omringende cellen, verwijdert uitgescheiden afvalproducten uit metabolische processen, transporten neurotransmitters, en maakt de verspreiding van drugs en ​​inflammatoire cellen in het oog tijdens pathologische toestanden ^1.

Het onderhoud van waterige humor omloop betreft het ciliaire lichaam en het trabeculaire netwerk. Kamerwater wordt geproduceerd door het corpus ciliare. Vervolgens stroomt in de voorste kamer naar de algehele gezondheid van het oogweefsel handhaven. 75-80% van de waterige humor uitstroom actief uitgescheiden via niet-pigment ciliaire epitheel wanneer het fluïdum wordt gefiltreerd door drie lagen sponsachtige weefsel in de ciliaire spier. De vloeistof verlaat via de trabeculaire netwerk en via het kanaal van Schlemm die emptven in het bloedsysteem ⁵ .De resterende 20-25% van uitstroom omzeilt het trabeculaire netwerk en passief uitgescheiden door ultrafiltratie en diffusie door de uveo-sclerale route. Deze route lijkt relatief onafhankelijk van de intraoculaire druk ¹ zijn.

Wanneer waterige humor productie en uitstroom uit balans zijn, druk opbouwt in het oog. Zoals gezegd, deze toename van de intraoculaire druk is de belangrijkste risicofactor voor het ontwikkelen van glaucoom. Dergelijke druk veroorzaakt schade aan de ingewikkelde lagen van neuronen in het netvlies aan de achterkant van het oog. Beschadiging van de retinale ganglioncellen axonen van de oogzenuw veroorzaakt de hersenen om nauwkeurige visuele informatie niet meer ontvangen. Hierdoor wordt de perceptie van het gezichtsvermogen verloren en volledige blindheid kan optreden.

Tot op heden is er geen behandeling voor glaucoom. Verschillende behandelmethoden bestaan ​​die in de eerste plaats gericht zijn op de intra-oculaire druk te verminderen. Deze omvatten actueelmedicatie klassen zoals beta1-adrenerge receptorblokkers of topische prostaglandinederivaten. Bèta blokkers verlagen de intraoculaire druk door het verlagen van de productie van kamerwater ^7. Prostaglandinen functie om IOP te verminderen door de afvoer van kamerwater ^8-14. Alfa- adrenergische agonisten en koolzuuranhydraseremmers worden ook gebruikt als secundaire behandelingsmethoden. Alpha adrenerge agonisten verhogen uitstroom door de uveosclerale route ^15-17. Koolzuuranhydraseremmers vermindering van de productie van AH door enzymatische remming ^18. Veel meer invasieve procedures worden ook gebruikt voor de behandeling van glaucoom. Lasertrabeculoplastie wordt gebruikt om de uitstroom van waterige humor ¹⁹ verhogen. Andere chirurgische therapie, genaamd trabeculectomie, creëert een alternatieve drainage site AH filteren wanneer de traditionele trabeculaire route geblokkeerd ^20-21.

Deze behandelingen zijn bekend om effectief verminderen IOP. Echter, tot 40% van glaucoom patiënten vertonen normale IOP niveaus en de noodzaak van vollediger therapeutische werkwijzen. ^22,23 Bovendien retinale ganglion celdood waargenomen bij glaucoom is onomkeerbaar wanneer het begint en de huidige behandelingen niet de progressie van de ziekte te stoppen ^24-28. Dit heeft gewezen op de noodzaak van effectieve neuroprotectieve therapieën die het overleven van de neuronen zelf richten. Ontwikkeling van glaucoom modellen is cruciaal voor deze ontwikkeling.

In deze studie demonstreren een werkwijze voor het induceren glaucoom-achtige effecten in volwassen Long Evans ratten onder toepassing van een gemodificeerde werkwijze die oorspronkelijk beschreven door Morrison ^29. In deze procedure injecties van 2 M hypertone zoutoplossing in de episclerale veneuze plexus induceert glaucoom-achtige omstandigheden door littekens weefsel waterige humor uitstroom verlagen in het trabeculaire netwerk leidt tot een toename van intraoculaire druk en een aanzienlijk verlies van RGC within een maand na de procedure ^30-31. Glaucoom inducerende procedures, zoals hier beschreven, kan de sleutel tot nieuwe ontwikkelingen in glaucoom behandelingen.

Protocol

Alle procedures met behulp van proefdieren zijn in overeenstemming met de normen van het Institute for Animal Care en gebruik Comite (IACUC) aan Western Michigan University geweest. 1. Dieren Gebruik mannelijke en vrouwelijke ratten leeftijd van 3 maanden in deze studie. Houd dieren in een 12 uur licht / donker cyclus met vrije toegang tot voedsel en water. 2. Voorbereiding van de KAX Cocktail for Animal Anesthesie Los 50 mg …

Representative Results

In dit gedeelte van de inrichting onderdelen en procedure voor glaucoom-achtige omstandigheden in een in vivo ratten glaucoom te induceren. We tonen de afzonderlijke gereedschappen en apparatuur die een hypertone zoutoplossing of een stijging van de intraoculaire druk veroorzaakt voeren. We tonen de injectie in de episclerale veneuze plexus met zijn karakteristieke blancheren effect en de vertroebeling van de voorste kamer dat resulteert. We beschrijven ook het proces van het ne…

Discussion

Dit protocol beschrijft een werkwijze voor het induceren glaucoom-achtige omstandigheden in een in vivo rattenmodel. In deze procedure wordt een injectie van hypertone zoutoplossing om littekenvorming te induceren in het trabeculaire netwerk ^{29, 32.} Ontwikkeling littekenweefsel afsluit de uitstroom van waterige humor waardoor de druk in de voorste kamer toeneemt. Met een verminderde uitstroom en drukopbouw, de lens opgehangen aan elastische ligamenten duwt terug in het glasvocht kamer. Glasvocht geld…

Materials

Xylazine hydrochloride, Minimum 99%	Sigma, Life Science	X1251-1G
Ketamine hydrochloride injection, USP, 100mg/mL	Putney, Inc	NDC 26637-411-01	10 mL bottle
Acepromazine Maleate, 10mg/mL	Phoenix Pharmaceutical, Inc	NDC 57319-447-04, 670008L-03-0408	50 mL bottle
Serum bottle, 10 mL	VWR	16171319	Borosilicate glass
1 mL insulin syringe	VWR	BD329410	28 gauge needle
Sodium chloride	Sigma	S7653	2 M Solution
Microelectrode Puller	Narishige Group	PP-830
Heavy Polished Standard and Thin Walled Borosilicate Tubing	Sutter Instruments	B150-86-10HP	without filament, 0.86 mm
Microfil syringe needle for filling micropipettes	World Precision Instruments, Inc	MF28G
18 gauge Luer-Lock needle	Fisher Scientific	1130421	Syringe needle
Flexible Polyethylene Tubing	Fisher Scientific	22046941	0.034 inch diameter, approximately 10 inches
Proparacaine Hydrochloride Opthalmic Solution, USP, 0.5%	Akorn, Inc	NDC 17478-263-12	15 mL  sterile bottle
Curved Scissors	Fine Science Tools	14061-11
Microscope	Leica	StereoZoom 4
Hemostat Clamp	Fine Science Tools	1310912	curved edge
Triple Antibiotic Ointment	Fisher Scientific	NC0664481
Scalpel handle	Fine Science Tools	10004-13
Scalpel blade # 11	Fine Science Tools	10011-00
60 mm x 15 mm Disposable Petri Dish	VWR	351007
Phosphate Buffered Saline 10x Concentrate	Sigma, Life Science	P7059-1L	1x dilution
Spring Scissors	Fine Science Tools	15009-08
Forceps (2), Dumont # 5	Fine Science Tools	11251-30
3 mL Transfer Pipets, polyethylene, non sterile	BD Biosciences	357524 or 52947-948	1 and 2 mL graduations
35 mm x 10 mm Easy Grip Petri Dish	BD Biosciences	351008
Sylgard 184	VWR	102092-312
Cactus Needles	N/A	N/A
Paraformaldehyde	EMD Millipore	PX0055-3 or 818715.0100	Made into a 4% solution
Triton X-100	Sigma	T9284-100 mL	Made into both a 1% and 0.1% solution
Fetal Bovine Serum	Atlanta Biological	S11150	500 ml
Purified Mouse Anti-Rat CD90/mouse CD90.1	BD Pharmingen	Cat 554892	1:300 dilution
Alexa Fluor 594 goat anti-mouse	Life Technologies	A11005	1:300 dilution
Microscope Slides	Corning	2948-75×25
Glycerol	Sigma	G5516-100 mL	50% glycerol to 50% PBS, by weight
Coverglass	Corning	2975-225	Thickness 1 22 x 50 mm
Confocal Microscope	Nikon	C2 Eclipse Ti