Optimización del modelo de ratón de oclusión de venas retinianas para limitar la variabilidad
Summary
Aquí, describimos un protocolo optimizado para la oclusión de la vena retiniana utilizando rosa de bengala y un sistema de microscopio de imágenes de retina guiado por láser con recomendaciones para maximizar su reproducibilidad en cepas modificadas genéticamente.
Abstract
Los modelos de ratón de oclusión de la vena retiniana (OVR) se utilizan a menudo en oftalmología para estudiar la lesión hipóxico-isquémica en la retina neural. En este informe, se proporciona un método detallado que señala los pasos críticos con recomendaciones de optimización para lograr tasas de oclusión consistentemente exitosas en diferentes cepas de ratones modificados genéticamente. El modelo de ratón RVO consiste principalmente en la administración intravenosa de un colorante fotosensibilizador seguido de fotocoagulación con láser utilizando un microscopio de imágenes de retina conectado a un láser guiado oftálmico. Se identificaron tres variables como determinantes de la consistencia de la oclusión. Al ajustar el tiempo de espera después de la administración de rosa de bengala y equilibrar la línea de base y la salida experimental del láser, la variabilidad entre los experimentos puede ser limitada y se puede lograr una mayor tasa de éxito de oclusiones. Este método se puede utilizar para estudiar enfermedades de la retina que se caracterizan por edema retiniano y lesión hipóxico-isquémica. Además, como este modelo induce lesión vascular, también se puede aplicar para estudiar la neurovasculatura, la muerte neuronal y la inflamación.
Introduction
La oclusión de la vena retiniana (OVR) es una enfermedad vascular retiniana común que afectó a aproximadamente 28 millones de personas en todo el mundo en 20151. La OVR conduce a la disminución y pérdida de la visión en adultos en edad laboral y ancianos, lo que representa una enfermedad continua que amenaza la vista y que se estima que aumentará durante la próxima década. Algunas de las distintas patologías de la OVR incluyen lesión hipóxico-isquémica, edema retiniano, inflamación y pérdida neuronal2. Actualmente, la primera línea de tratamiento para este trastorno es a través de la administración de inhibidores del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). Si bien el tratamiento anti-VEGF ha ayudado a mejorar el edema retiniano, muchos pacientes aún enfrentan una disminución de la visión3. Para comprender mejor la fisiopatología de esta enfermedad y probar posibles nuevas líneas de tratamiento, es necesario constituir un protocolo funcional y detallado de modelo de ratón RVO para diferentes cepas de ratones.
Se han desarrollado modelos de ratón implementando el mismo dispositivo láser utilizado en pacientes humanos, junto con un sistema de imágenes escalado al tamaño correcto para un ratón. Este modelo de ratón de RVO fue reportado por primera vez en 20074 y establecido por Ebneter y otros 4,5. Finalmente, el modelo fue optimizado por Fuma et al. para replicar manifestaciones clínicas clave de la OVR, como el edema retiniano6. Desde que se informó por primera vez del modelo, muchos estudios lo han empleado utilizando la administración de un tinte fotosensibilizador seguido de fotocoagulación de las principales venas de la retina con un láser. Sin embargo, la cantidad y el tipo de tinte que se administra, la potencia del láser y el tiempo de exposición varían significativamente entre los estudios que han utilizado este método. Estas diferencias a menudo pueden conducir a una mayor variabilidad en el modelo, lo que dificulta su replicación. Hasta la fecha, no hay estudios publicados con detalles específicos sobre posibles vías para su optimización.
Este informe presenta una metodología detallada del modelo de ratón RVO en la cepa C57BL / 6J y una cepa knockout endotelial 9 inducible por tamoxifeno (iEC Casp9KO) con un fondo C57BL / 6J y de relevancia para la patología RVO como cepa de referencia para un ratón modificado genéticamente. Un estudio previo había demostrado que la activación no apoptótica de la caspasa-9 endotelial instiga el edema retiniano y promueve la muerte neuronal8. La experiencia con esta cepa ayudó a determinar y proporcionar información sobre posibles modificaciones para adaptar el modelo de ratón RVO, que puede ser aplicable a otras cepas modificadas genéticamente.
Protocol
Representative Results
Discussion
El modelo RVO de ratón proporciona una vía para comprender mejor la patología de RVO y probar posibles terapias. Si bien el modelo RVO del ratón se usa ampliamente en el campo, existe la necesidad de un protocolo detallado actual del modelo que aborde su variabilidad y describa la optimización del modelo. Aquí, proporcionamos una guía con ejemplos de la experiencia sobre lo que se puede alterar para obtener los resultados más consistentes en una cohorte de animales experimentales y proporcionar datos confiables.<…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
