We present a method for inducing elevated intraocular pressure (IOP), by injecting magnetic microspheres into the rat eye, to model glaucoma. This leads to strong pressure rises, and extensive neuronal death. This protocol is easy to perform, does not require repeat injections, and produces stable long-lasting IOP rises.
Progress in understanding the pathophysiology, and providing novel treatments for glaucoma is dependent on good animal models of the disease. We present here a protocol for elevating intraocular pressure (IOP) in the rat, by injecting magnetic microspheres into the anterior chamber of the eye. The use of magnetic particles allows the user to manipulate the beads into the iridocorneal angle, thus providing a very effective blockade of fluid outflow from the trabecular meshwork. This leads to long-lasting IOP rises, and eventually neuronal death in the ganglion cell layer (GCL) as well as optic nerve pathology, as seen in patients with the disease. This method is simple to perform, as it does not require machinery, specialist surgical skills, or many hours of practice to perfect. Furthermore, the pressure elevations are very robust, and reinjection of the magnetic microspheres is not usually required unlike in some other models using plastic beads. Additionally, we believe this method is suitable for adaptation for the mouse eye.
Primær glaukom er en ødelæggende øjensygdom der påvirker en anslået 60.500.000 mennesker i hele verden 1, hvilket kan føre til liv ændre synstab og blindhed 2. Forskning i sygdomme, og udvikling af nye terapeutiske midler til glaukom, er afhængig af gode modeller af sygdommen som rekapitule- nogle af kendetegnene for patologi.
Vi præsenterer her en rotte glaukom model baseret på metoden til Samsel et al. 3. Det overordnede mål med denne teknik er at øge det intraokulære tryk (IOP) i øjet ved at injicere magnetiske mikrokugler ind i det forreste kammer, og ved hjælp af en magnetisk ring, direkte dem i iridokorneal vinkel. Det hæmmer vandig udstrømning, hvilket øger IOP, der fører til neuronal skade og celletab. Protokollen blev udviklet for at forsøge at tilvejebringe en enklere, inducerbar model af glaukom.
Denne protokol kan have nogle fordelei forhold til eksisterende teknikker. Genetiske musemodeller såsom DBA / 2J er til rådighed, som ikke kræver procedurer til at indlede; men disse kan have en uforudsigelig indtræden af sygdomsprogression 4. I modsætning hertil inducerbare modeller, hvoraf de fleste er afhængige af kirurgisk opløftende IOP hos gnavere, har den fordel, at indledningen kan styres af brugeren. Nogle af disse metoder kan have ulemper ved deres egen dog herunder være teknisk udfordrende 5, og kan kræve flere procedurer til opretholdelse forhøjet IOP 6.
I modsætning hertil den inducerbare metode beskrevet i dette manuskript er en enkel, effektiv og reproducerbar teknik, der frembringer stabile, robuste stigninger i tryk, med minimalt behov for reinjektion. Derudover betyder det ikke involverer dyrt udstyr, og kræver kun grundlæggende kirurgiske færdigheder til at udføre. Denne protokol kan være hensigtsmæssigt for læsere, der søger at etablere en mindre teknisk krævende inducerbarglaukom model i deres laboratorium.
Her vise vi en fremgangsmåde til at inducere forhøjet IOP i rotter ved at injicere magnetiske mikrokugler ind i det forreste kammer i øjet. Denne metode er enkel at udføre, og kræver lidt kirurgisk ekspertise, eller timers øvelse og raffinement. Endvidere procedure er effektiv; sjældent kræver mere end en enkelt injektion af perler til at inducere en stærk, robust trykstigning (ca. 10% reinjektionsprocent). Det kan give en fordel i forhold til eksisterende inducerbare metoder, såsom den teknisk udfordrende episceral vene sklerose 11 model, eller laser fotokoagulation protokol 6, som kan kræve flere procedurer til opretholdelse rejst IOP.
For at metoden til at blive en succes men der er nogle små vigtige skridt, der skal træffes. For det første er det nyttigt at anvende en toroidformede magnet til at trække perlerne ind i iridokorneal vinkel. Dette trin er en modifikation af den oprindelige protokol, Where perlerne blev injiceret i det forreste kammer, og derefter flyttes frihånd omkring øjet 3. Ved hjælp af en ringformet magnet betyder, at mikrosfærer skal bosætte jævnt omkring vinklen, der kræver minimal manuel omfordeling. For det andet bør hastigheden af injektionen være hurtig – for langsom og perlerne vil overvejende samle sig på den ene side af den vinkel, hvilket fører til ufuldstændig dækning, og potentielt ingen trykstigning. Generelt om fremgangsmåden er ligetil nok, at brugeren let kan foretage ændringer af protokollen, såsom at variere størrelsen eller mængden af mikrosfære partikler, måske for at forsøge at ændre graden af IOP elevation.
, En potentiel ulempe ved fremgangsmåden er imidlertid, at man har lidt kontrol over omfanget af den hypertension, som i ca. 5-10% af tilfældene vi observerede steg over 60 mmHg. Overdreven stigninger i IOP kan være meget ødelæggende for retinal væv, og kan gøre at studere de mekanismer og biologien af celledød udfordrende. Imidlertid er fremgangsmåden frembringer en ensartet neuronal patologi, både i nethinden og synsnerven, som kan manipuleres farmakologisk 12. Dette kan gøre model attraktiv for udvikling af nye terapeutiske midler til behandling af glaukom. Desuden, fordi perlerne ledes ind i iridokorneal vinkel, dette giver den visuelle akse fri for levende billeddannelse af nethinden eller optisk disk. Vi forventer, at denne model vil blive tilpasset og anvendes til fremtidige anvendelser i andre arter, herunder mus.
The authors have nothing to disclose.
We wish to thank Peter Munro PhD for his assistance with optic nerve sectioning. This study was supported by the Medical Research Council (G0901303), and in part by the Dorothy Hodgkin Postgraduate Award/Medical Research Council, the Helen Hamlyn Trust, Fight for Sight, and Moorfields special trustess,.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
250-300g female Brown Norway ex-breeder rats | Harlan UK | 203 | |
Tonolab Rebound Tonometer | Tiolat | TV02 | |
Ketaset (Ketamine) | Fort Dodge Animal health | BN1000118 | 37.5 mg/kg |
Domitor (medetomidine hydrochloride) | Orion Pharma | 140-999 | 0.25 mg/kg |
Povidone iodine | Ecolab | BN4369LE10 | 5% in H2O |
Minim's Saline Solution | Bausch and Lomb | PL00033/5017 | |
Toroidal magnet | Supermagnete | R-10-07-03-N | |
Magnetic Microspheres | Bangs Laboratories | UMC4N/9692 | |
HBSS | Invitrogen | 14025 | |
33-guage bevelled needle | Hamilton | 7747-01 | Custom needle |
Luer tip syringe | Hamilton | 80601 | |
Antisedan (atipemezole hydrochloride ) | Orion Pharma | 141-003 | 0.25 mg/kg |
Chloramphenicol ointment | Medicom | 18956-0005 | |
TUNEL staining kit | Promega | G3250 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
Vectashield Mounting Media | Vector Labs | H-1000 |