JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
자동 번역
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
의학

דגם מורין של פגיעה איסכמית ברשתית הנגרמת על ידי חסימת עורקים דו-צדדית משותפת חולפת

Published: November 12, 2020
doi:
10.3791/61865
, , , , , ,
1Laboratory of Photobiology,Keio University School of Medicine, 2Department of Ophthalmology,Keio University School of Medicine, 3Animal eye care,Tokyo Animal Eye Clinic, 4Tsubota Laboratory, Inc.

Summary

כאן, אנו מתארים דגם עכבר של איסכמיה רשתית על ידי חסימת עורקים דו-צדדית נפוצה חולפת באמצעות תפרים פשוטים ומהדק. מודל זה יכול להיות שימושי להבנת המנגנונים הפתולוגיים של איסכמיה ברשתית הנגרמת על ידי מומים קרדיווסקולריים.

Abstract

מחלות כלי דם מגוונות כגון רטינופתיה סוכרתית, חסימה של ורידים ברשתית או עורקים ותסמונת איסכמית עינית יכול להוביל איסכמיה ברשתית. כדי לחקור מנגנונים פתולוגיים של איסכמיה ברשתית, יש לפתח מודלים ניסיוניים רלוונטיים. מבחינה אנטומית, כלי אספקת דם רשתית עיקרי הוא עורק עיניים (OpA) ו OpA מקורו בעורק הראשי הפנימי של העורק הראשי המשותף (CCA). לכן, שיבוש של CCA יכול לגרום ביעילות איסכמיה ברשתית. כאן, הקמנו מודל העכבר של איסכמיה רשתית על ידי חסימה חולפת של עורק ראשי משותף דו-צדדי (tBCCAO) כדי לקשור את CCA הימני עם 6-0 תפרי משי ולחסום את CCA שמאל לזמן חולף במשך 2 שניות באמצעות מהדק, והראה כי tBCCAO יכול לגרום איסכמיה רשתית חריפה המובילה לתפקוד רשתית. השיטה הנוכחית מפחיתה את ההסתמכות על מכשירים כירורגיים רק באמצעות מחטים כירורגיות ומהדק, מקצרת את זמן החסימה כדי למזער מוות בלתי צפוי של בעלי חיים, אשר נתפס לעתים קרובות במודלים של עכבר של חסימת עורק המוח האמצעי, ושומר על יכולת רבייה של ממצאים איסכמיים ברשתית נפוצה. המודל יכול להיות מנוצל כדי לחקור את הפתופיזיולוגיה של רטינופתיות איסכמי בעכברים, עוד יותר יכול לשמש הקרנת סמים vivo.

Introduction

הרשתית היא רקמה נוירו-חושית לתפקוד חזותי. מאז כמות משמעותית של חמצן נדרש לתפקוד חזותי, הרשתית ידועה כאחת הרקמות תובעניות חמצן הגבוה ביותר בגוף1. הרשתית רגישה למחלות כלי דם כמו חמצן מועבר דרך כלי הדם. סוגים שונים של מחלות כלי דם, כגון רטינופתיה סוכרתית וכלי דם ברשתית (ורידים או עורקים) חסימה, יכול לגרום איסכמיה ברשתית. כדי לחקור מנגנונים פתולוגיים של איסכמיה ברשתית, מודלים ניסיוניים לשחזור ורלוונטיים קלינית של איסכמיה ברשתית נחשבים הכרחיים. חסימת עורק המוח התיכון (MCAO) על ידי החדרת חוט תוך-אלומיניום היא השיטה הנפוצה ביותר לפיתוח מודלים מכרסמים vivo של איסכמיה מוחית ניסיונית2,3. בשל הקרבה של עורק העיניים (OpA) ל MCA, מודלים MCAO משמשים גם בו זמנית כדי להבין את הפתופיזיולוגיה של איסכמיה ברשתית4,5,6. כדי לגרום איסכמיה מוחית יחד עם איסכמיה ברשתית, חוטים ארוכים מוכנסים בדרך כלל באמצעות חתך של העורק הראשי המשותף (CCA) או עורק הראשי החיצוני (ECA). שיטות אלה קשות לביצוע, דורשות זמן רב כדי להשלים את הניתוח (מעל 60 דקות עבור עכבר אחד), ולהוביל שונות גבוהה בתוצאות לאחר הניתוח7. זה עדיין חשוב לפתח מודל טוב יותר כדי לשפר את החששות האלה.

במחקר זה, פשוט השתמשנו בחסימת CCA דו-צדדית חולפת קצרה (tBCCAO) עם מחטים ומהדק כדי לגרום לאיסכמיה ברשתית בעכברים וניתחנו תוצאות אופייניות של פציעות איסכמיות ברשתית. בסרטון זה, אנו נותנים הדגמה של הליך tBCCAO.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת קיו. 1. הכנת מכשירים כירורגיים ובעלי חיים אוטוקלאב מכשירים כירורגיים ולשמור אותם 70% אלכוהול אתיל. לפני כל הליך כירורגי חדש, לנקות מכשירים כירורגיים בזהירות…

Representative Results

לאחר תפוצה מערכתית של FITC-dextran במשך 2 דקות, נבדקו כלי דם ברשתית הרשתית הימנית והשמאלית בעכברים המופעלים על ידי תרמית ועכברים המופעלים באמצעות tBCCAO (איור משלים 1). FITC-dextran היה גלוי לחלוטין בשני הרשתית בעכברים המופעלים על ידי זיוף ואת הרשתית השמאלית בעכברים המופעלים tBCCAO, בעוד זה היה מזו?…

Discussion

במחקר, הראינו כי tBCCAO, באמצעות תפרים פשוטים מהדק, יכול לגרום איסכמיה רשתית נלווית תפקוד הרשתית. יתר על כן, הוכחנו את הפרוטוקול הנוכחי שלנו לפיתוח מודל עכבר של איסכמיה רשתית קל ומהיר יותר בהשוואה לפרוטוקולים קודמים אחרים לפיתוח מודלים של פגיעה איסכמית ברשתית2,3</su…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מענקים בסיוע למחקר מדעי (KAKENHI) (18K09424 כדי Toshihide Kurihara ו 20K18393 כדי Yukihiro Miwa) ממשרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע וטכנולוגיה (MEXT).

Materials

Atipamezole hydrochloride Zenoaq Antisedan For anti-anesthesia
Applied Biosystems 7500 Fast Applied Biosystems – For qPCR
Butorphanol tartrate Meiji Seika Pharma Vetorphale For anesthesia
BZ-II Analyzer KEYENCE – For an image merge
BALB/cAJc1 CLEA – Mouse strain
β-Actin (8H10D10) Mouse mAb CST 3700 For western blot
Clamp Forcep World Precision Instruments WPI 500451 For surgery
Dumont forceps #5 Fine Science Tools 11251-10 For surgery
DAPI solution Dojindo 340-07971 For IHC
Envisu SD-OCT system Leica R4310 For OCT
FITC-dextran Merk FD2000S For retinal blood perfusion
Fluorescence microscope KEYENCE BZ-9000 For fluorescence detection
Gatifloxacin hydrate Senju Pharmaceutical Gachifuro For anti-bacterial infection
GFAP Monoclonal Antibody (2.2B10) Thermo 13-0300 For IHC
Heating pad Marukan RH-200 For surgery
HIF-1α (D1S7W) XP Rabbit mAb CST 36169 For western blot
ImageQuant LAS 4000 mini GE Healthcare – For chemiluminescence
Midazolam Sandoz K.K SANDOZ For anesthesia
Microtome Tissue-Tek TEC 6 Sakura – For sectioning
Medetomidine Orion Corporation Domitor For anesthesia
Needle holder Handaya HS-2307 For surgery
PuREC MAYO Corporation – For ERG
Scissor Fine Science Tools 91460-11 For surgery
Sodium hyaluronate Santen Pharmaceutical Hyalein For eye lubrication
Tropicamide/Penylephrine hydrochloride Santen Pharmaceutical Mydrin-P For mydriasis
6-0 silk suture Natsume E12-60N2 For surgery
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Anderson, B. Ocular effects of changes in oxygen and carbon dioxide tension. Transactions of the American Ophthalmological Society. 66, 423-474 (1968).
  2. Ingberg, E., Dock, H., Theodorsson, E., Theodorsson, A., Ström, J. O. Method parameters’ impact on mortality and variability in mouse stroke experiments: a meta-analysis. Scientific Reports. 6 (1), 21086 (2016).
  3. Atochin, D. N., Clark, J., Demchenko, I. T., Moskowitz, M. A., Huang, P. L. Rapid Cerebral Ischemic Preconditioning in Mice Deficient in Endothelial and Neuronal Nitric Oxide Synthases. Stroke. 34 (5), 1299-1303 (2003).
  4. Allen, R. S., et al. Severity of middle cerebral artery occlusion determines retinal deficits in rats. Experimental Neurology. 254, 206-215 (2014).
  5. Steele, E. C., Guo, Q., Namura, S. Filamentous Middle Cerebral Artery Occlusion Causes Ischemic Damage to the Retina in Mice. Stroke. 39 (7), 2099-2104 (2008).
  6. Minhas, G., Morishita, R., Anand, A. Preclinical models to investigate retinal ischemia: advances and drawbacks. Frontiers in Neurology. 3, 75 (2012).
  7. McColl, B. W., Carswell, H. V., McCulloch, J., Horsburgh, K. Extension of cerebral hypoperfusion and ischaemic pathology beyond MCA territory after intraluminal filament occlusion in C57Bl/6J mice. Brain Res. 997 (1), 15-23 (2004).
  8. Jiang, A. X., et al. Inducement and Evaluation of a Murine Model of Experimental Myopia. Journal of Visualized Experiments. (143), e58822 (2019).
  9. Miwa, Y., et al. Pharmacological HIF inhibition prevents retinal neovascularization with improved visual function in a murine oxygen-induced retinopathy model. Neurochemistry International. 128, 21-31 (2019).
  10. Adams, S., Pacharinsak, C. Mouse Anesthesia and Analgesia. Current Protocols in Mouse Biology. 5 (1), 51-63 (2015).
  11. Speetzen, L. J., Endres, M., Kunz, A. Bilateral Common Carotid Artery Occlusion as an Adequate Preconditioning Stimulus to Induce Early Ischemic Tolerance to Focal Cerebral Ischemia. Journal of Visualized Experiments. (75), e4387 (2013).
  12. Engel, O., Kolodziej, S., Dirnagl, U., Prinz, V. Modeling stroke in mice – middle cerebral artery occlusion with the filament model. Journal of Visualized Experiments. (47), e2423 (2011).
  13. Lee, D., Kang, H., Yoon, K. Y., Chang, Y. Y., Song, H. B. A mouse model of retinal hypoperfusion injury induced by unilateral common carotid artery occlusion. Experimental Eye Research. 201, 108275 (2020).
  14. Li, S., et al. Retro-orbital injection of FITC-dextran is an effective and economical method for observing mouse retinal vessels. Molecular Vision. 17, 3566-3573 (2011).
  15. Tual-Chalot, S., Allinson, K. R., Fruttiger, M., Arthur, H. M. Whole Mount Immunofluorescent Staining of the Neonatal Mouse Retina to Investigate Angiogenesis In vivo. Journal of Visualized Experiments. (77), e50546 (2013).
  16. Lee, D., et al. A Fairy Chemical Suppresses Retinal Angiogenesis as a HIF Inhibitor. Biomolecules. 10 (10), (2020).
  17. Tomita, Y., et al. Pemafibrate Prevents Retinal Pathological Neovascularization by Increasing FGF21 Level in a Murine Oxygen-Induced Retinopathy Model. International Journal of Molecular Sciences. 20 (23), 5878 (2019).
  18. Yamamoto, H., Schmidt-Kastner, R., Hamasaki, D. I., Yamamoto, H., Parel, J. M. Complex neurodegeneration in retina following moderate ischemia induced by bilateral common carotid artery occlusion in Wistar rats. Experimental Eye Research. 82 (5), 767-779 (2006).
  19. Cheng, L., Yu, H., Yan, N., Lai, K., Xiang, M. Hypoxia-Inducible Factor-1α Target Genes Contribute to Retinal Neuroprotection. Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 20 (2017).
  20. Mole, D. R., et al. Genome-wide association of hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha and HIF-2alpha DNA binding with expression profiling of hypoxia-inducible transcripts. The Journal of Biological Chemistry. 284 (25), 16767-16775 (2009).
  21. Majmundar, A. J., Wong, W. J., Simon, M. C. Hypoxia-Inducible Factors and the Response to Hypoxic Stress. Molecular Cell. 40 (2), 294-309 (2010).
  22. Newman, E. A. Glial cell regulation of neuronal activity and blood flow in the retina by release of gliotransmitters. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 370 (1672), (2015).
  23. Vecino, E., Rodriguez, F. D., Ruzafa, N., Pereiro, X., Sharma, S. C. Glia-neuron interactions in the mammalian retina. Progress in Retinal and Eye Research. 51, 1-40 (2016).
  24. Symonds, C. The Circle of Willis. British Medical Journal. 1 (4906), 119 (1955).
  25. Lo, W. B., Ellis, H. The circle before willis: a historical account of the intracranial anastomosis. Neurosurgery. 66 (1), 7-18 (2010).
  26. Yang, G., et al. C57BL/6 strain is most susceptible to cerebral ischemia following bilateral common carotid occlusion among seven mouse strains: selective neuronal death in the murine transient forebrain ischemia. Brain Research. 752 (1), 209-218 (1997).
  27. Farkas, E., Luiten, P. G. M., Bari, F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: A model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases. Brain Research Reviews. 54 (1), 162-180 (2007).
  28. Morris, G. P., et al. A Comparative Study of Variables Influencing Ischemic Injury in the Longa and Koizumi Methods of Intraluminal Filament Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice. PLOS ONE. 11 (2), 0148503 (2016).
  29. Tsuchiya, D., Hong, S., Kayama, T., Panter, S. S., Weinstein, P. R. Effect of suture size and carotid clip application upon blood flow and infarct volume after permanent and temporary middle cerebral artery occlusion in mice. Brain Research. 970 (1-2), 131-139 (2003).
  30. Kaelin, W. G., Ratcliffe, P. J. Oxygen Sensing by Metazoans: The Central Role of the HIF Hydroxylase Pathway. Molecular Cell. 30 (4), 393-402 (2008).
  31. Pauly, M., Sruthi, R. Ptosis: evaluation and management. Kerala Journal of Ophthalmolgy. 31 (1), 11-16 (2019).
  32. Averbuch-Heller, L., Leigh, R. J., Mermelstein, V., Zagalsky, L., Streifler, J. Y. Ptosis in patients with hemispheric strokes. Neurology. 58 (4), 620 (2002).
  33. Dutton, J. . Atlas of clinical and surgical orbital anatomy, second edition. 113, 1364 (2011).
  34. Ritzel, R. M., et al. Early retinal inflammatory biomarkers in the middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke. Molecular Vision. 22, 575-588 (2016).
  35. Crespo-Garcia, S., et al. Individual and temporal variability of the retina after chronic bilateral common carotid artery occlusion (BCCAO). PLOS ONE. 13 (3), 0193961 (2018).
  36. Qin, Y., et al. Functional and morphologic study of retinal hypoperfusion injury induced by bilateral common carotid artery occlusion in rats. Scientific Reports. 9 (1), 80 (2019).
  37. Block, F., Grommes, C., Kosinski, C., Schmidt, W., Schwarz, M. Retinal ischemia induced by the intraluminal suture method in rats. Neuroscience Letters. 232 (1), 45-48 (1997).
  38. Allen, R. S., et al. Progesterone Treatment in Two Rat Models of Ocular Ischemia. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (5), 2880-2891 (2015).
  39. Miller, R. F., Dowling, J. E. Intracellular responses of the Müller (glial) cells of mudpuppy retina: their relation to b-wave of the electroretinogram. Journal of Neurophysiology. 33 (3), 323-341 (1970).
  40. Block, F., Grommes, C., Kosinski, C., Schmidt, W., Schwarz, M. Retinal ischemia induced by the intraluminal suture method in rats. Neuroscience Letters. 232 (1), 45-48 (1997).
  41. Lee, J. H., Shin, J. M., Shin, Y. J., Chun, M. H., Oh, S. J. Immunochemical changes of calbindin, calretinin and SMI32 in ischemic retinas induced by increase of intraocular pressure and by middle cerebral artery occlusion. Anatomy & Cell Biology. 44 (1), 25-34 (2011).
  42. Li, S. Y., et al. Lycium barbarum polysaccharides reduce neuronal damage, blood-retinal barrier disruption and oxidative stress in retinal ischemia/reperfusion injury. PLOS ONE. 6 (1), 16380 (2011).
  43. Furashova, O., Matthé, E. Retinal Changes in Different Grades of Retinal Artery Occlusion: An Optical Coherence Tomography Study. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (12), 5209-5216 (2017).
  44. Zadeh, J. K., et al. Short-Time Ocular Ischemia Induces Vascular Endothelial Dysfunction and Ganglion Cell Loss in the Pig Retina. International Journal of Molecular Sciences. 20 (19), (2019).
  45. Liu, S., Zhen, G., Meloni, B. P., Campbell, K., Winn, H. R. Rodent stroke model guidelines for preclinical stroke trials (1st edition). Journal of Experimental Stroke & Translational Medicine. 2 (2), 2-27 (2009).
  46. Tang, Y., et al. Hypothermia-induced ischemic tolerance is associated with Drp1 inhibition in cerebral ischemia-reperfusion injury of mice. Brain Research. 1646, 73-83 (2016).
  47. Barone, F. C., Knudsen, D. J., Nelson, A. H., Feuerstein, G. Z., Willette, R. N. Mouse strain differences in susceptibility to cerebral ischemia are related to cerebral vascular anatomy. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 13 (4), 683-692 (1993).
  48. Pula, J. H., Yuen, C. A. Eyes and stroke: the visual aspects of cerebrovascular disease. Stroke and Vascular Neurology. 2 (4), 210 (2017).
  49. Steele, E. C., Guo, Q., Namura, S. Filamentous middle cerebral artery occlusion causes ischemic damage to the retina in mice. Stroke. 39 (7), 2099-2104 (2008).
  50. Sim, D. A., et al. The Effects of Macular Ischemia on Visual Acuity in Diabetic Retinopathy. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (3), 2353-2360 (2013).
  51. Wu, K. K., Huan, Y. Streptozotocin-induced diabetic models in mice and rats. Current Protocols in Pharmacology. , (2008).
  52. Mubarak, A., Hodgson, J. M., Considine, M. J., Croft, K. D., Matthews, V. B. Supplementation of a high-fat diet with chlorogenic acid is associated with insulin resistance and hepatic lipid accumulation in mice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 61 (18), 4371-4378 (2013).
  53. Ansari, S., Azari, H., McConnell, D. J., Afzal, A., Mocco, J. Intraluminal middle cerebral artery occlusion (MCAO) model for ischemic stroke with laser doppler flowmetry guidance in mice. Journal of Visualized Experiments. (51), e2879 (2011).
  54. Hedna, V. S., et al. Validity of Laser Doppler Flowmetry in Predicting Outcome in Murine Intraluminal Middle Cerebral Artery Occlusion Stroke. Journal of Vascular and Interventional Neurology. 8 (3), 74-82 (2015).

Tags

Keywords: Ischemic Retinal InjuryTransient Bilateral Common Carotid Artery OcclusionMurine ModelRetinal IschemiaPathophysiologyIschemic RetinopathiesIn Vivo Drug ScreeningVascular DiseasesDiabetic RetinopathyOcclusion Of Retinal Veins Or ArteriesOcular Ischemic SyndromeBALB/c MiceEyelid Drooping
check_url/kr/61865?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lee, D., Miwa, Y., Jeong, H., Ikeda, S., Katada, Y., Tsubota, K., Kurihara, T. A Murine Model of Ischemic Retinal Injury Induced by Transient Bilateral Common Carotid Artery Occlusion. J. Vis. Exp. (165), e61865, doi:10.3791/61865 (2020).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image