Summary

Minimalt invasiv teknik til injektion i Rat Optic Nerve

Published: May 19, 2015
doi:

Summary

Direct injection into the rat optic nerve is useful for regenerative research. We demonstrate a minimally-invasive technique for direct injection into a rat optic nerve that does not involve opening the skull. Using this method, surgical complications are minimized and recovery is more rapid.

Abstract

The rat optic nerve is a useful model for stem cell regeneration research. Direct injection into the rat optic nerve allows delivery into the central nervous system in a minimally-invasive surgery without bone removal. This technique describes an approach to visualization and direct injection of the optic nerve following minor fascial dissection from the orbital ridge, using a conjunctival traction suture to gently pull the eye down and out. Representative examples of an injected optic nerve show successful injection of dyed beads.

Introduction

Synsnerven giver et ideelt sted for centralnervesystemet (CNS) regenerativ forskning, herunder oftalmologiske forhold som optisk neuritis, grøn stær og traumer. Injektioner af en række stamceller har enten vist virkning eller vist lovende i at erstatte tabt myelin, øge axonal tælle og / eller forebyggelse af degenerative sygdomme. 1,2

Den menneskelige synsnerven indeholder ca. 1,2 mio parallelle axoner rejser fra nethinden til chiasm med en diameter på ca. 3,0-3,5 mm. 3 For at modellere humane sygdomme i laboratoriet, er rotten blevet brugt hyppigt. Den voksne rotte synsnerve indeholder ca. 100.000 axoner inden for en diameter på ca. 0,5 mm. 4 En af de største begrænsninger i CNS regenerativ forskning er direkte udbenet adgang. Komplikationer og kirurgiske risici for dyret er højere, når kraniet eller ryghvirvler fjernes. Svarende til fordelene vedminimalt invasive metoder i rygsøjlen, 5 direkte optiske nerve injektioner uden at åbne kraniet tilbyder reduceret komplikationer og en hurtigere genopretning.

Denne teknik har været anvendt i tidligere undersøgelser. 6 I dette håndskrift og ledsagende video viser vi en minimalt invasiv procedure til at injicere stamceller i rotter synsnerve.

Protocol

BEMÆRK: Alle dyreforsøg blev godkendt af Johns Hopkins Animal Care og brug Udvalg. Anæstesiapparater kræver årligt eftersyn og kalibrering efter behov. 1. Anæstesi og Positionering Anæstesi. Udfør alle kirurgiske procedurer under anæstesi med 2-3% isofluoran. Bekræft passende anæstesi ved tå pinch og vejrtrækning. Kontrollere, at rotten ikke vige som reaktion på en tå knivspids. BEMÆRK: En Flinch angiver anæstesi, der er for sent, og kan kræve længere anæstesi før …

Representative Results

Ved afslutningen af ​​eksperimentet blev rotterne aflivet og perfunderet med 4% paraformaldehyd. De optiske nerver blev omhyggeligt dissekeret og monteret til kryostat sektionering. Figur 2 viser et eksempel på en rotte hel synsnerve ved lav effekt, hvor Evans blåt farvestof blev injiceret for at visualisere webstedet. Pilen identificerer den præcise placering af injektionen. Denne dissektion blev gjort inden for et par min af injektionen som vist ved den begrænsede diffusion af farvestoffet ned…

Discussion

Direct injection into the optic nerve of stem cells or other products intended to facilitate regeneration provides a convenient model compared to other means of injections into the CNS. This technique takes less time, requires less total anesthesia, avoids drilling or removing skull or bone tissue, reduces complications rates and allows for more rapid recovery following surgery.

The most critical steps in this protocol include: 1. Adequate hemostasis in the surgical field to allow clear visua…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by NeuralStem, Inc., and Johns Hopkins Project RESTORE.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Lewis rat Charles River 4 Any rat strain will work.
Anesthesia machine Surgivet CDS9000 CDS 9000 Small Animal Anesthesia Machine – Pole Mount
Infusion pump Stoelting 53129
Dissection microscope National Optical 409-411-1105
Fiber-optic light source Fisher Scientific 12-562-21
Dissection and Stereotaxic Instrument Stoelting 51400
Pipette Puller Kopf 750
Pipettes World Precision Instruments 18150-6
Disposable scalpel blades Harvard Apparatus 810-15-021
Iridectomy scissors Electron Microscopy Sciences Uniband LA-4XF

References

  1. Dahlmann-Noor, A., Vijay, S., Jayaram, H., Limb, A., Khaw, P. T. Current approaches and future prospects for stem cell rescue and regeneration of the retina and optic nerve. Canadian journal of ophthalmology Journal canadien d’ophtalmologie. 45 (4), 333-341 (2010).
  2. Quigley, H. A., Iglesia, D. S. Stem cells to replace the optic nerve. Eye. 18 (11), 1085-1088 (2004).
  3. Ghaffarieh, A., Levin, L. A. Optic nerve disease and axon pathophysiology. International review of neurobiology. 105, 1-17 (2012).
  4. Fukui, Y., Hayasaka, S., Bedi, K. S., Ozaki, H. S., Takeuchi, Y. Quantitative study of the development of the optic nerve in rats reared in the dark during early postnatal life. Journal of anatomy. 174, 37-47 (1991).
  5. Celestre, P. C., et al. Minimally invasive approaches to the cervical spine. The Orthopedic clinics of North America. 43 (1), 137-147 (2012).
  6. Hallas, B. H., Wells, M. R. A Novel Technique for Multiple Injections into the Mammalian Optic Nerve. Kopf Carrier. 54, (2001).
  7. Harvey, A. R., Hellstrom, M., Rodger, J. Gene therapy and transplantation in the retinofugal pathway. Progress in brain research. 175, 151-161 (2009).
  8. Adachi-Usami, E. Optic neuritis–from diagnosis to optic nerve transplantation. Nippon Ganka Gakkai zasshi. 104 (12), 841-857 (2000).
  9. Slater, B. J., Vilson, F. L., Guo, Y., Weinreich, D., Hwang, S., Bernstein, S. L. Optic nerve inflammation and demyelination in a rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Investigative ophthalmology & visual science. 54 (13), 7952-7961 (2013).
  10. Zarbin, M. A., Arlow, T., Ritch, R. Regenerative nanomedicine for vision restoration. Mayo Clinic proceedings. 88 (12), 1480-1490 (2013).

Play Video

Cite This Article
Raykova, K., Jones, M. V., Huang, H., Hoffman, P. F., Levy, M. Minimally-invasive Technique for Injection into Rat Optic Nerve. J. Vis. Exp. (99), e52249, doi:10.3791/52249 (2015).

View Video