Avlägsnandet av ögon, även kallad enucleation, ger en användbar strategi för att studera aspekter av visuell, cross-modal, och utvecklande plasticitet längs däggdjur visuella systemet, eftersom den leder till irreversibel partiell (lupp) eller fullständigt (binokulärt) synförlust. Här beskriver vi en mycket reproducerbar och enkel metod för att utföra in vivo enucleation.
Enucleation eller kirurgiskt avlägsnande av ett öga kan i allmänhet betraktas som en modell för nerv deafferentation. Det ger ett värdefullt verktyg för att studera olika aspekter av visuell, cross-modal och utvecklande plasticitet längs däggdjur visuella systemet 1-4.
Här visar vi en elegant och enkel teknik för avlägsnande av ett eller båda ögonen hos mus, som är validerad i möss av 20 dagar gamla upp till vuxna. I korthet är en desinficerad böjd pincett som används för att klämma synnerven bakom ögat. Därefter cirkelrörelser utföras för att sammandra synnerven och avlägsna ögongloben. Fördelarna med denna teknik är hög reproducerbarhet, minimal eller ingen blödning, snabb postoperativ återhämtning och en mycket låg tröskel lärande för försöksledaren. Därför kan en stor mängd djur manipuleras och bearbetas med minimal ansträngning. Den typ av teknik kan inducera svag skada pånäthinnan under förfarandet. Denna biverkan gör denna metod mindre lämplig jämfört med Mahajan et al. (2011) 5 om målet är att samla in och analysera näthinnans vävnad. Dessutom är vår metod begränsad till efterögonöppnings åldrar (mus: P10 – 13 och framåt) eftersom ögongloben behöver förskjutas från sockeln utan att ta bort ögonlocken. In vivo enucleation teknik som beskrivs i detta manuskript har nyligen med framgång tillämpats med mindre modifikationer på råttor och bedöms vara av värde att studera afferenta visuella vägen för gnagare i allmänhet.
Ta bort ett öga och därmed oåterkalleligt destruktion den sensoriska receptorytan (näthinnan), innebär en betydande förlust av sinnesintryck längs siktvägen. Den enucleation modellen i juvenil och adult visuella systemet har visat sig vara värdefull för att förstå utveckling, plasticitet och funktion olika visuella centra 1-4. De molekylära, cellulära och fysiologiska konsekvenser av denna sensorisk deprivation kan ge insikter i hur normal utveckling regleras och hur etablerad kortikala kretsar klara och ändra sin struktur och funktion som svar på en så omfattande förändring i erfarenhet.
Olika metoder för visuell deprivation existerar och de har alla sina specifika fördelar syn relaterad forskning. Till exempel mörk uppfödning specifikt eliminerar visuellt driven aktivitet men det påverkar inte den spontana retinal aktivitet. På samma sätt lock suturer eller ögonlapp ta bort mönstrad videoanläggningl-ingång utan att störa spontan aktivitet, men de tillåter spridda ljuspenetration genom slutna ögon. Dessa metoder är reversibla och har visat sig vara värdefulla för att förstå betydelsen av mönstrade vision och lågaktivt korrelation av kikare ingångar i skulptera kortikala kretsar under utveckling 6-8. I glaukom forskning har synnerven krossa modell hos vuxna djur använts i stor utsträckning för att det upprättas en progressiv förlust av retinala ganglion cellingångar som utgör synnerven 9,10. Å andra sidan, enucleation, där ögat och därmed näthinnan är helt och omedelbart tas bort, är det lämpligt val av deprivation när syftet är att irreversibelt bort både spontan och mönstrade syn på en gång. Det framkallar också en robust intraokulära aktivitets obalans som kan förbättra signal-brusförhållandet i aktivitetskartläggningsstudier 11,12. Jämföra funktionella och strukturella förändringar som svar på enucleation med those efter deprivation genom mindre drastiska metoder såsom lock sutur exempelvis även kan utsätta nya insikter i den roll som spontan retinal aktivitet i både homeostatiska och synaptiska typer av plasticitet.
Enucleation utlöser en förlust av trofiska influenser i direkta retinala mål. Till exempel är BDNF nivåer betydligt nedregleras i den laterala kärnan geniculate (LGN) och överlägsen colliculi av vuxna enukleerade råttor 13. Reaktiva syreradikaler, som fungerar som budbärarmolekyler att förmedla strukturell ombyggnad, har också upptäckts i subkortikala strukturer vuxen råtta visuella systemet 14. Dessutom microglial och astrogliala aktivering i olika subkortikala visuella målstrukturer i musen ske i ett visst efter enucleation tidsram på en vecka 15. Tillsammans optiska deafferentation ger olika subkortikala svar på gliaceller, strukturell och molekylär nivå. Trots dessa subkortikaleffekter, inte nödvändigtvis implicerade effekter på kortikal nivå 16. Anmärkningsvärt, cross-modal kortikal plasticitet, inbegripet ändringar i andra sensoriska områden bredvid förstärkning av icke-visuella ingångar till berövade syncentrum inträffar efter både lupp (ME) 3,4,17,18 och kikare (BE) 1,17 enucleation.
Utöver att bidra till visuell neuroscience, kan enucleation som en typ av deafferentation användas för att studera balansen mellan neuroskyddande 19 och neurodegenerativa 20-22 egenskaperna hos det centrala nervsystemet.
Olika förfaranden för att utföra enucleation redan beskrivits i litteraturen. Vissa metoder för in vivo ME hos råttor och möss är mindre enkelt på grund av onödig sektione i omloppsbanor muskler och vävnad 23-25. Andra publikationer såsom Mahajan et al. (2011) 5 ge ett detaljerat protokoll med hjälp av dissektion för en hög genomströmning samling ögon att studera genotyp-fenotyp korrelationer, sannolikt efter slakt. För deras syfte är metoden bekvämt och snabbt. Emellertid är denna metod mindre lämplig för in vivo enucleation när man väljer att studera afferenta visuella vägen efter enukleation (i levande djur) snarare än själva ögat. I en sådan miljö är efter enucleation överlevnad av stor betydelse. Även minimala in vivo skador och bevarande av synnerven och orbital vävnad är gynnsam. Här presenterar vi ett alternativt enucleation metod, mer liknar den som beskrivs av Faguet et al (2008) 26, som erbjuder vissa fördelaktiga egenskaper:. Den är associerad med en snabb postoperativ återhämtning och kännetecknas av en tröskel mycket låg inlärnings för forskare. I allmänhet olika metoder kompletterar varandra beroende på inriktning senare forskning: ögon morfologi eller visuell väg forskning.
ve_content "> Sammanfattningsvis kan enucleation tillämpas från vision forskning mot undersökningar av homeostatiska och tvär modal hjärnans plasticitet, gliaceller svar egenskaper, och Axon stabilitet. Här visualiseras artikeln visar vi en genomförbar och tillförlitlig metod för in vivo ögon enucleation i musen.För att utföra en framgångsrik enucleation enligt vår metod, de mest kritiska stegen för att tänka på är: 1) med hjälp av en tång med en böjd och tandad spets av lämplig storlek; 2) utför enucleation på en jämn och torr yta; och 3) gradvis påskynda de cirkulära rörelser i riktning med minsta friktion.
För ett effektivt resultat är det viktigt att använda en lämplig tång som kännetecknas av en böjd och tandad spets (drog tips Storlek: mus: 0,5 x 0,4 mm, råtta: 2,15 x 1,3 mm). Krökn möjliggör en enkel tillgång till synnerven efter ögongloben förskjutning och är nödvändig för korrekt handen placering när du utför de cirkulära rörelser. Släta spetsar rekommenderas inte eftersom de saknar den nödvändiga grepp när man håller synnerven. Underlåtenhet att hålla synnerven på rätt sätt under de cirkulära rörelser resulterar i ruptur av den oftalmiska artären, dålig avlossning av ögat och därmed dålig reproducerbarhet.Därför rekommenderas att först praktiken teknik på euthanized djur för optimering av tången hantering för att garantera maximal djurskydd gång tillämpa metoden in vivo. Framgångsrik öga enucleation har nyligen också utförts i råtta i vårt labb med samma teknik med undantag för att vrida på djurkroppen manuellt och hålla pincett stationärt.
En begränsning av tekniken är att det möjligen kan skada näthinnan. Därför denna metod är mindre lämplig för att samla näthinnor att utföra histologi 5. Dessutom är vår metod begränsas för att posta ögonöppnings åldrar eftersom ögongloben behöver förskjutas från sockeln utan att ta bort eller skära ögonlocken.
Ögon enucleation i olika arter, inklusive gnagare, rutinmässigt utförs med hjälp av alternativa metoder, som ofta innebär borttagning av ögonlocken och skära synnerven 18,23-25. Dessa metods tenderar att vara mer invasiva och har en högre inlärningskurva än den teknik som beskrivs här. Utan behov av att ta bort eller suturering ögonlocken, är återhämtningstiden efter operationen minimeras, vilket resulterar i högre djurskydd och mer reproducerbara resultat.
The authors have nothing to disclose.
We thank Ellen Ytebrouck for her valuable information regarding method application in rat. This work was supported by the Research Council of the KU Leuven (OT09/22) and the Fund for Scientific Research-Flanders (FWO Vlaanderen). Jeroen Aerts is supported by a Ph.D. fellowship of the Agency for Innovation through Science and Technology Flanders (IWT Vlaanderen) and Julie Nys by a Ph.D. grant from FWO Flanders.
Ketamine hydrochloride (Anesketin) | Dechra Veterinary Products (Eurovet) | BE-V136516 | |
Medetomidine hydrochloride (Domitor) | Orion Corporation (Janssen Animal Health) | BE-V151742 | |
Atipamezol hydrochloride (Antisedan) | Orion Corporation (Elanco Animal Health) | BE-V153352 | |
Meloxicam (Metacam) | Boehringer Ingelheim Vetmedica | N/A | |
Eye ointment (Fucithalmic) | Leo Pharma nv-sa | BE 144654 | |
Moria MC31 Forceps – Serrated Curved | Fine Science Tools | 11370-31 | For application in the mouse. Any forceps with similar dimensions can be used as long as the tip is curved and serrated. |
Narrow Pattern Forceps – Curved | Fine Science Tools | 11003-13 | For application in the rat. Any forceps with similar dimensions can be used as long as the tip is curved and serrated. |
Hemostatic cotton wool | Qualiphar | N/A | Other hemostatic agents are equally suitable (e.g. Viscostat, #649, Ultradent Products) |