Nonarteritic पूर्वकाल इस्केमिक ऑप्टिक न्यूरोपैथी के कृंतक मॉडल (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 पूर्वकाल इस्कीमिक ऑप्टिक न्यूरोपैथी (NAION) ऑप्टिक तंत्रिका (पर) 1 के अग्र भाग के फोकल इस्कीमिक घाव है। NAION 50 2 की आयु से अधिक व्यक्तियों में अचानक ऑप्टिक तंत्रिका संबंधी दृष्टि हानि का सबसे आम कारण है। तंत्र एक कम्पार्टमेंट सिंड्रोम कि intraneural शोफ में यह परिणाम माना जा रहा है, और केशिकाओं ऑप्टिक तंत्रिका के भीतर एक्सोन आपूर्ति के संपीड़न का कारण बनता है 3।
चूंकि पर वास्तव में एक केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) पथ है, कृंतक NAION (rNAION) मॉडल अलग सीएनएस सफेद पदार्थ स्ट्रोक के लिए तंत्र और प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। rNAION मॉडल इसलिए सफेद बात करने के लिए स्ट्रोक से संबंधित नुकसान के साथ जुड़े कई समस्याओं विदारक में उपयोगी हो सकता है। यह अलग न्यूरोप्रोटेक्टिव रणनीतियों और सफेद पदार्थ स्ट्रोक में एजेंटों का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
मॉडल के सबसे आकर्षक सुविधाओं में से एक यह है किएक दर्द रहित, noninvasive प्रक्रिया। लेजर शक्ति इस्कीमिक क्षति के विभिन्न डिग्री का उत्पादन करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। एक अन्य विशेषता यह है कि यह लेजर प्रेरित सुपरऑक्साइड कण पर निर्भर करता है केशिका endothelium नुकसान करने के लिए, एक प्रगतिशील केशिका शिथिलता का निर्माण किया। यह इस रोग और प्रगतिशील शोफ कि उल्लेखनीय है कि तंत्र NAION का कारण बनता है के समान माना जा रहा है है। अनुसंधानों से पता चला है कि वह प्रत्यक्ष केशिका के थक्के का कारण नहीं है, लेकिन कम से कम दो तंत्र के माध्यम से काम करता है: सुपरऑक्साइड प्रेरित मौत और केशिका में से कुछ की अलग करना endothelial कोशिकाओं 4, और सक्रिय बी कोशिकाओं की NFkB (परमाणु कारक रूई-प्रकाश-चेन बढ़ाने ), शेष endothelium में जुड़े भड़काऊ अप विनियमन interstitium 5 में कोशिका झिल्ली भर में तरल पदार्थ परिवहन में वृद्धि हुई है। ऑप्टिक तंत्रिका केशिकाओं और ऑप्टिक तंत्रिका सिर ischemia में मध्य द्रव संचय परिणाम की वजह से संपीड़न के बंद हो। एक योजनाबद्ध चित्र में दिखाया गया हैचित्रा 2। RNAION मॉडल दोनों चूहा और माउस प्रजातियों 6.7 में इस्तेमाल किया जा सकता है, और ऑप्टिक तंत्रिका की एक पूरी है, लेकिन दर्द रहित विनाश और रेटिना, इस तरह के हैं, इसकी गंभीरता के स्तर में अलग किया जा सकता है कि एक हल्के घाव से केंद्रीय रेटिना धमनी रोड़ा (CRAO) के रूप में।
Protocol
Representative Results
Discussion
जबकि वहाँ ऑप्टिक तंत्रिका क्षति (ऑप्टिक तंत्रिका क्रश 12, ऑप्टिक तंत्रिका transection 13, और PION 14) के मॉडल की एक संख्या है, rNAION मॉडल मानवीय, दोनों चूहों और चूहों के लिए अनुकूल है। इसे और अधिक बारीकी NAION के म?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम कई छात्रों और साथियों जो इस मॉडल पर काम किया है उसकी प्रभावशीलता में सुधार करने के लिए, और उसके तंत्र को समझने के लिए धन्यवाद देता हूं। विशेष धन्यवाद डॉ के के कारण हैं। मैरी जॉनसन (मैरीलैंड बाल्टीमोर विश्वविद्यालय), Nitza Goldenberg-कोहेन (Schneiderman बाल अस्पताल, तेल-Tikva, इज़राइल), चार्ल्स जांग (आइंस्टीन मेडिकल कॉलेज, ब्रोंक्स, न्यूयॉर्क), और वैलेरी Touitou (Hopital Salpetrie, पेरिस, फ्रांस)। इस अध्ययन के लिए SLB RO1 EY015304 के हिस्से में वित्त पोषित किया गया।
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 |
References
- Banik, R. Nonarteritic Anterior Ischemic Optic Neuropathy: An Update on Demographics, Clinical Presentation, Pathophysiology, Animal Models, Prognosis, and Treatment. J. Clin. Experimental Ophthalmol. 10, 1-5 (2013).
- IONDT study group. Characteristics of patients with nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy eligible for the Ischemic Optic Neuropathy Decompression Trial. Arch Ophthalmol. 114, 1366-1374 (1996).
- Tesser, R. A., Niendorf, E. R., Levin, L. A. The morphology of an infarct in nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Ophthalmology. 110, 2031-2035 (2003).
- Bernstein, S. L., Johnson, M. A., Miller, N. R. Nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy (NAION) and its experimental models. Prog Retin Eye Res. 30, 167-187 (2011).
- Nicholson, J. D., et al. PGJ2 Provides Prolonged CNS Stroke Protection by Reducing White Matter Edema. PLoS One. 7 (12), (2012).
- Goldenberg-Cohen, N., et al. Oligodendrocyte Dysfunction Following Induction of Experimental Anterior Optic Nerve Ischemia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 46, 2716-2725 (2005).
- Bernstein, S. L., Guo, Y., Kelman, S. E., Flower, R. W., Johnson, M. A. Functional and cellular responses in a novel rodent model of anterior ischemic optic neuropathy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44, 4153-4162 (2003).
- Berger, A., et al. Spectral-Domain Optical Coherence Tomography of the Rodent Eye: Highlighting Layers of the Outer Retina Using Signal Averaging and Comparison with Histology. PLoS One. 9 (5), (2014).
- Huang, T. L., et al. Protective effects of systemic treatment with methylprednisolone in a rodent model of non-arteritic anterior ischemic optic neuropathy (rNAION). Exp Eye Res. 131, 69-76 (2015).
- Mantopoulos, D., et al. An Experimental Model of Optic Nerve Head Injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 57, 6222 (2014).
- You, Y., et al. Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination. J. Vis. Exp. (101), e52934 (2015).
- Templeton, J. P., Geisert, E. E. A practical approach to optic nerve crush in the mouse. Mol Vis. 18, 2147-2152 (2012).
- Magharious, M. M., D’Onofrio, P. M., Koeberle, P. D. Optic Nerve Transection: A Model of Adult Neuron Apoptosis in the Central Nervous System. J Vis Exp. (51), e2241 (2011).
- Wang, Y., et al. A Novel Rodent Model of Posterior Ischemic Optic Neuropathy. JAMA Ophthalmol. 131 (2), 194-204 (2013).
- Huang, T. L., Chang, C. H., Chang, S. W., Lin, K. H., Tsai, R. K. Efficacy of Intravitreal Injections of Antivascular Endothelial Growth Factor Agents in a Rat Model of Anterior Ischemic Optic Neuropathy. IOVS. 56, 2290-2296 (2015).
