Den gnager Model of Nonarteritic iskemisk fremre optikusnevropati (rNAION)

Summary

The following report describes how to replicate the rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (rNAION), using the appropriate dye, contact lens and laser parameters. We also reveal the appropriate steps for evaluating the rNAION lesion in vivo.

Abstract

Nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (NAION) is a focal ischemic lesion of the optic nerve that affects 1/700 individuals throughout their lifetime. NAION results in optic nerve edema, selective loss of the retinal ganglion cell neurons (RGCs) and atrophy of the optic nerve. A rodent model of NAION that expresses most NAION features and sequelae has been developed, which is applicable to both rats and mice. This model utilizes a focal laser application of 532 nm wavelength to illuminate a photoactive dye, Rose Bengal (RB), to cause capillary damage and leakage at the targeted anterior optic nerve (the laminar region). After rNAION induction, there is an early optic nerve ischemia, optic nerve edema, and intraneural inflammation, followed by selective RGC and axonal loss. Since the optic nerve is a CNS white matter tract, the rNAION model is applicable to mechanistic studies of selective white matter ischemia, as well as neuroprotective analyses and short and long-term mechanisms of glial and neuronal response to ischemia.

Introduction

Nonarteritic iskemisk fremre optikusnevropati (NAION) er et samlings iskemisk lesjon i fremre delen av synsnerven (ON) ^1. NAION er den vanligste årsaken til plutselig synsnerverelatert synstap hos personer over 50 år ^to. Mekanismen antas å være en kupé syndrom som resulterer i intraneural ødem, og fører til kompresjon av kapillærene leverer aksonene innen synsnerven ^3.

Siden ON er faktisk en sentralnervesystemet (CNS) kanalen, kan det gnager NAION (rNAION) modellen brukes til å studere mekanismer og reaksjoner på isolerte CNS hvit substans slag. Den rNAION modellen kan derfor være nyttig i å dissekere mange problemer forbundet med hjerneslag relatert skade på hvit substans. Den kan brukes til å evaluere ulike nervecellene strategier og agenter i hvit substans slag.

En av de mest attraktive funksjonene i modellen er at den eren smertefri, ikke-invasiv prosedyre. Lasereffekten kan justeres for å frembringe varierende grad av ischemisk skade. En annen funksjon er at den er avhengig av laser-indusert superoksidradikaler å skade kapillær endotel, som produserer en progressiv kapillær dysfunksjon. Det er denne dysfunksjon og progressiv ødem som antas å være bemerkelsesverdig lik den mekanismen som forårsaker NAION. Forskning har vist at det ikke medfører direkte kapillær koagulering, men virker gjennom minst to mekanismer: superoksyd-indusert død og stripping av noen av de kapillære endotelceller ^4, og NFkB (nukleær faktor kappa-lettkjede-enhancer av aktiverte B-celler ) assosiert inflammatorisk opp regulering i resterende endotel, med øket væsketransport tvers over cellemembranene i interstitium ^5. Nedleggelsen av synsnerven kapillærene og kompresjon forårsaket av interstitiell væske opphopning resultat i synsnervepapillen iskemi. Et skjematisk bilde er vist iFigur 2. Den rNAION modellen kan brukes i både rotter og mus arter ^6,7, og kan varieres i nivået av dens alvorlighetsgrad, fra en mild lesjon til en komplett, men smertefri ødeleggelse av synsnerven og netthinnen, slik som sentral retinal arterie okklusjon (CRAO).

Protocol

Denne protokollen ble godkjent av University of Maryland Institutional Animal Care og Utnyttelse Committee (IACUC, Baltimore, MD, USA) 1. Eksperimentell Set-up Lag en tilpasset designet kontaktlinse fra en klar optisk klasse sirkulære 7 mm i diameter pleksiglass, av 3 mm tykkelse. Skjær de sirkulære objektiver med en søyleboremaskin. Bruke en standard borkrone for å gjøre den indre kurve, og til slutt polere de ytre og indre kurver ved bruk av en kontaktlinse og poler av ult…

Representative Results

Kontaktlinsen aktivert sentrale netthinnen visualisering (Figur 1). Det sentrale laser spot lyser papillen på baksiden av netthinnen (figur 2). Den normale un-indusert hinnen er vist avbildet med spaltelampe bio-mikroskop (figur 3A) og av SD-oktober (figur 3B og 3C). Under laser induksjon, når ingen fargestoff er til stede i sirkulasjonen, laserlyset ikke resulterer i kar og disk fluorescens (figur 4A).</…

Discussion

Mens det er en rekke modeller av synsnerveskader (synsnerven knuse ^12, synsnerven tran ^13, og PION ^14), er rNAION modell human, tilpasningsdyktig til både rotter og mus. Det ligner nærmere den menneskelige kliniske tilstand NAION. Denne tilstanden inkluderer progressive fremre synsnerven ødem, en fremre synsnerven kompartmentsyndrom, focal aksonal iskemi, isolert gangliecelle aksonal skade og tap over en lengre tid selvfølgelig. Denne rapporten gir de nødvendige skritt for rNAION in…

Materials

50mW 532nm laser	Iridex		Standard Ophthalmic Laser
0-100mW 532nm laser	Laserglow technologies		Substitute for iridex
Laser slit lamp adapter	Iridex		SMA coupled adapter for laser output
Cpherent Fieldmate laser meter with thermopile sensor	Coherent		others also appropriate
Ophthalmic Examing Slit lamp biomicroscope	VArious		Haag-Streit is the best; cheaper versions available on ebay
Rose Bengal	Sigma	330000-1G	Photoinducing agent
Fundus Contact lens or glass cover slip	custom/Cantor and Nissel (UK)		Custom designed planoconvex plastic lens for eye exam and induction
Tropicamide 1%
Tamiya polishing compound	Tamiya, INC	87068	polishing contact lens
2.5% Hypromellose (Goniovisc)/1% Methycellulose	HUB Pharmaceuticals		contact lens coupling agent
2.5% Neosynephrine Ophthalmic drops	Alcon labs		pupil dilating agent
Tropicamide 1%	Alcon labs		pupil dilating agent
0.5% Proparacaine	Alcon labs		topical Anesthetic
30ga fused needle insulin syringe	Various	Various	for intravenous injection of rose bengal
Ophthamic Antibiotic ointment with dexamethasone added (Triple antibiotic ointment)	Various	Various	Apply after induciton to minimize corneal scarring
Heidelberg Corporation Spectral domain-Optical Coherence Tomograph	Heidelberg Corportion		For Optical coherence measurements baseline and post-induction; not essential for induction