Ein Mausmodell für Laser-induzierten CNV

Summary

Here, we present the mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) protocol, an experimental model that re-creates the vascular hallmarks of neovascular age-related macular degeneration (AMD). Once mastered, it can reliably and effectively induce CNV as a model system to test various experimental measures.

Abstract

The mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) model has been a crucial mainstay model for neovascular age-related macular degeneration (AMD) research. By administering targeted laser injury to the RPE and Bruch’s membrane, the procedure induces angiogenesis, modeling the hallmark pathology observed in neovascular AMD.

First developed in non-human primates, the laser-induced CNV model has come to be implemented into many other species, the most recent of which being the mouse. Mouse experiments are advantageously more cost-effective, experiments can be executed on a much faster timeline, and they allow the use of various transgenic models. The miniature size of the mouse eye, however, poses a particular challenge when performing the procedure. Manipulation of the eye to visualize the retina requires practice of fine dexterity skills as well as simultaneous hand-eye-foot coordination to operate the laser. However, once mastered, the model can be applied to study many aspects of neovascular AMD such as molecular mechanisms, the effect of genetic manipulations, and drug treatment effects.

The laser-induced CNV model, though useful, is not a perfect model of the disease. The wild-type mouse eye is otherwise healthy, and the chorio-retinal environment does not mimic the pathologic changes in human AMD. Furthermore, injury-induced angiogenesis does not reflect the same pathways as angiogenesis occurring in an age-related and chronic disease state as in AMD.

Despite its shortcomings, the laser-induced CNV model is one of the best methods currently available to study the debilitating pathology of neovascular AMD. Its implementation has led to a deeper understanding of the pathogenesis of AMD, as well as contributing to the development of many of the AMD therapies currently available.

Introduction

Der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) ist eine der Hauptursachen von Blindheit bei Personen im Alter von über 50 ^1-3. AMD kann in zwei Formen eingeteilt werden: atrophische ("trocken") AMD und neovaskulären ("wet") AMD. Ersteres wird durch geographische Atrophie des retinalen Pigmentepithel (RPE), Choriokapillaris und Photorezeptoren gekennzeichnet, während diese durch die Invasion der abnormen Gefäßen aus der Aderhaut in die äußeren Netzhautschichten gekennzeichnet Undichtigkeit verursachen, Blutungen, und Fibrose und schließlich was zu Blindheit ^1,2. Der beiden Formen, Konten neovaskulärer AMD für die Mehrheit der Sehverlust ^1. Glücklicherweise ist dieses Formular mit zahlreichen wirksamen pharmakologischen Management-Optionen, während sein Pendant atrophische derzeit hat kein nachweislich medizinische Behandlungen ^3. Da darüber hinaus der neovaskulären Form wurde leicht in einem Tiermodell neu kapituliert, hat es mehr allgemein zugänglich, grundlegende A gewesenMD Forschung Erforschung der zugrunde liegenden Pathomechanismen, um neue Therapien ⁴ zu entwickeln.

Die erste Tiermodell der experimentellen CNV (CNV) wurde durch Ryan et al. in nicht-menschlichen Primaten ^5. Dieses Modell induzierten Ruptur der Bruch-Membran mittels Laser-Photokoagulation, die eine lokale Entzündungsreaktion, was zu Angiogenese ähnlich wie bei neovaskulärer AMD gesehen verursacht. Die histopathologischen Progression der Angiogenese post-Laserinduktions wurde festgestellt, neovaskulärer AMD, die das Modell der Gültigkeit ⁶ bestätigt imitieren. Primaten bieten die ähnlichste Anatomie den Menschen, aber leider sind teuer zu erhalten, kann nicht leicht genetisch manipuliert werden können, und eine langsame zeitliche Verlauf der Progression der ^{Erkrankung. 7} Im Gegensatz dazu sind auch im Nagetiermodell sehr viel kostengünstiger zu erhalten, kann genetisch mit relativer Leichtigkeit gehandhabt werden, und haben eine viel schnellere COURSE der Krankheitsprogression (Versuche kann auf einer Zeitskala von Wochen statt Monate durchgeführt werden). Diese Versuche sollten nur in pigmentierten Nagetieren durchgeführt werden, da es sehr schwierig ist, bei Albino Tieren visualisieren.

Die Maus Laser-induzierten CNV-Modell, die zuerst von der Campochiaro Gruppe in den späten 90er Jahren ¹⁰ entwickelt, hat sich zu der dominierende Tiermodell in der Mehrzahl der neueren Studien ^11-16 sein. Aufgrund der komplexen und noch immer unklar Pathogenese der CNV, hat der Laser-Modell in allen Aspekten der feuchten AMD Forschung reichen von der Untersuchung der molekularen Mechanismen der Fahrt Angiogenese zur Bewertung neuer Behandlungsmodalitäten für zukünftige Anwendung beim Menschen angewendet. B. Sakurai et al. und Espinosa-Heidmann et al. verwendet das Lasermodell, um die Wirkung von Makrophagen auf die Entwicklung der CNV unter Verwendung transgener Mäuse und pharmakologische Behandlungen Verarmungs ^{15, 16} zu untersuchen. Giani et al. und Hoerster et al. gebrauchte optischen Kohärenztomographie (OCT), die dem Bild das laserinduzierte CNV in dem Bemühen, das Fortschreiten der CNV zu charakterisieren und vergleichen Sie die histopathologischen Befunden den Feststellungen auf OCT-Bildgebung ^12,17 gesehen. Schließlich haben Studien mit intravitreale Injektion von anti-angiogene Mittel als Voraussetzung für Studien am Menschen eingesetzt worden und waren von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung der ersten Generation im Management der neovaskulären AMD heute ^10,18,19 verwendet Anti-VEGF-Agenten.

Alternative Modelle für experimentelle CNV nutzen zu chirurgischen Methoden zur CNV induzieren. Dieses Verfahren beinhaltet die Injektion pro-angiogene Substanzen (zB rekombinante virale Vektoren überexprimierenden VEGF, subretinalen Injektion von RPE-Zellen und / oder Polystyrolkügelchen), um die erhöhte Expression von VEGF in neovaskulären AMD gesehen imitieren, mit dem Ziel, wodurch die Angiogenese ^8,20. , Liefert diese Methode jedoch eine drastisch geringere Inzidenz von Gefäßneubildung; Diese Studien zeigten, dass CNVC57 / BL6-Mäusen tritt in 31% der Injektionen gegen die ~ 70% Erfolgsrate in der Laser-Photokoagulation Verfahren in der gleichen Mäusestamm ^8,14 gesehen. Aus diesen Gründen und angesichts der Vorteile der Verwendung von Nagetieren im Vergleich zu nicht-menschlichen Primaten, hat sich die Maus-Modell der Laser-induzierten CNV sich zum Standard-Tiermodell CNV für die meisten neovaskulärer AMD Studie Versuche ^8.

Die Maus-Auge ist ein winziges, empfindliche Gewebe, mit zu arbeiten. Manövrieren des Auges auf die Netzhaut zu visualisieren ist schwierig und erfordert viel Übung, bis Meisterschaft erreicht. Diese Aufgabe wird durch die Tatsache, dass es mit der dominanten und nicht-dominanten Hand gelernt werden kompliziert. Darüber hinaus, nachdem die feinen Bewegungen erforderlich, um die Netzhaut zu visualisieren gelernt wurden, die Koordination zwischen beiden Händen und dem Fußpedal Betrieb des Lasers sind wichtig. In diesem Artikel haben wir versucht, die Herausforderungen des Lernens alle physikalische Manipulationen in der Laser-induzierten CNV proc eingebunden zu destillierenEDURE in eine Führung, die helfen würden Betreiber zu erreichen schnellen Erfolg mit diesem Modell.

Protocol

Alle Tiere werden in Übereinstimmung mit dem Leitfaden der Pflege und Verwendung von Labortieren Ausgabe 2013 behandelt, der Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) Erklärung für die Verwendung von Tieren in Ophthalmic und Vision Research, und wie von der Institutional Animal zugelassen Pflege und Verwendung Komitee für Northwestern University. Hinweis: Das folgende Verfahren kann vollständig mit einem Bediener durchgeführt werden; ist es jedoch wesentlich effizient…

Representative Results

Die Quantifizierung der CNV Läsionen können durch die Analyse von Flach montiert Aderhaut mit Immunfluoreszenzfärbung, die CNV Schiffe kennzeichnen durchgeführt werden. Die beiden am häufigsten verwendeten Methoden der Gewebepräparation sind FITC-Dextran Kennzeichnung, über Perfusion unmittelbar vor dem Tieropfer oder Post-mortem-Immunfärbung mit einem Endothelzellen-Markierung. Beide dieser Verfahren wurden bereits im Detail beschrieben worden 13,14,21; Figuren 1 und 2</stron…

Discussion

Es gibt mehrere Faktoren, die Laser-Lieferung und resultierende CNV Läsionsentwicklung nach erfolgreicher Laserinduktion beeinflussen können. Diese Faktoren sollten für kontrollierte und um die zuverlässigsten Ergebnisse müssen vereinheitlicht werden. Der wichtigste dieser Faktoren sind Mausauswahl (Genotyp, Alter und Geschlecht), Anästhesieauswahl und Lasereinstellungen.

Die spezifische Maus-Modell verwendet werden, können eine signifikante Wirkung auf den Verlauf der CNV Entwicklung…

Materials

532 nm (green) argon ophthalmic laser	IRIDEX	GLx	any ophthalmic 532 nm (green) argon laser can be used
slit lamp	Carl Zeiss	30SL-M	any slit lamp can be used as long as it is compatible with the laser
tribromoethanol	Sigma	T48402-25G	used to make anesthetic
tert-amyl alcohol	Sigma	152463-1L	used to make anesthetic
amber glass vials + septa	Wheaton	WH-223696	tribromoethanol storage
tissue wipes	VWR	82003-820	miscellaneous
1% tropicamide	Falcon Pharmaceuticals	RXD2974251	pupillary dilation
0.5% tetracaine hydrochloride	Alcon	0065-0741-12	topical anesthesia
artificial tears	Alcon	58768-788-25	hydration
heat therapy pump (for animal warming)	Kent Scientific	HTP-1500	used to maintain animal body temp
warming pad	Kent Scientific	TPZ-0510EA	maintains animal body temperature
30 gauge insulin needles	BD	328418	IP anesthesia injection
scale	American Weigh Scale	AWS-1KG-BLK	mouse weighing
cover slip (25 mm x 25 mm)	VWR	48366089	flatten cornea to visualize mouse retina
xylazine	obtained from institution	obtained from institution	anesthesia
ketamine	obtained from institution	obtained from institution	anesthesia
Volocity	PerkinElmer		used for volumetric re-construction
ImageJ	National Institutes of Health		used for image analysis