Een Model van glaucoom veroorzaakt door Circumlimbal hechtdraad bij ratten en muizen
Summary
Chronische oculaire hypertensie wordt geïnduceerd door het toepassen van een circumlimbal hechtdraad bij ratten en muizen, wat leidt tot functionele en structurele verslechtering van de retinale peesknoopcellen overeenstemming met glaucoom.
Abstract
De circumlimbal hechtdraad is een techniek om experimentele glaucoom bij knaagdieren door chronisch verheffen intraoculaire druk (IOP), een bekende risicofactor voor glaucoom. Dit protocol toont een geleidelijke gids op deze techniek in C57BL/6 muizen en ratten van de lange Evans. Onder algemene verdoving, wordt een “tas-string” hechtdraad toegepast op het bindvlies, rond de evenaar en achter de limbus van het oog. De collega oog dient als een onbehandeld controlegewas. Gedurende de looptijd van onze studie, die een periode van 8 weken voor ratten en 12 weken voor muizen was, bleef IOP verhoogde, zoals regelmatig gemeten door rebound tonometry in bewuste dieren zonder topische verdoving. In beide soorten toonde de sutured ogen electroretinogram functies consistent met preferentiële innerlijke retinale dysfunctie. Optische coherentie tomografie toonde selectieve dunner worden van de retinale zenuw vezel laag. Histologie van het netvlies van de rat in doorsnede gevonden verminderd celdichtheid in de ganglion cellaag, maar geen verandering in de andere cellulaire lagen. Verkleuring van de flat gemonteerde muis retinae met een specifieke marker voor ganglion cel (RBPMS) bevestigd ganglion cel verlies. De circumlimbal hechtdraad is een eenvoudig, minimaal invasieve en rendabele manier voor het opwekken van oculaire hypertensie die tot de ganglion cel letsel bij zowel ratten en muizen leidt.
Introduction
Dierlijke modellen bieden dat een belangrijk platform voor laboratorium onderzoek van cellulaire processen onderliggende glaucoom pathogenese, evenals over het evalueren van potentiële therapeutische interventies. Verschillende afleidbare modellen zijn ontwikkeld voor het produceren van aanhoudende intraoculaire druk (IOP) hoogte, de belangrijkste risicofactor voor glaucoom. Methoden die zijn toegepast te verheffen IOP omvatten: hypertonic zoute injectie in episcleral1, photocoagulation van de laser van het trabecular gevlochten2 of van de limbal aderen3, en intracameral injectie van stoffen zoals veins Ghost rode bloedcellen4, microbeads5,6 en visco agenten7. Elke benadering heeft zijn voordelen en beperkingen.
Een goed model voor glaucoom moet het nabootsen van het ziekteproces, met minimale complicatie zoals trauma, ontsteking en media dekking. Deze complicaties worden vaak geassocieerd met de procedures die zijn gebruikt voor het opwekken van IOP hoogte en interpretatie van resultaten kunnen verwarren. Bijvoorbeeld, heeft paracentesis van de voorste kamer, zelfs wanneer vreemde stoffen worden niet ingevoerd, aangetoond dat veroorzaken trauma en ontsteking die niet representatief zijn voor de typische glaucomatous verandering8,9. Naast het belang van het vermijden van de ontsteking, vergemakkelijkt behoud van de optische helderheid in vivo imaging en electrofysiologie te controleren van de progressie van de ziekte. Hoewel het onduidelijk in hoeverre deze complicaties kunnen gevolgen hebben voor onderzoek van de ziekte, is het mogelijk beter om te voorkomen dat het oog doordringen tijdens model inductie. De circumlimbal hechtdraad aanpak vermijdt penetratie van de hele wereld en vergemakkelijkt in vivo longitudinale beoordeling van retinale structuur en functie. Nog belangrijker, verschilt dit model van voorgaande in zijn hoedanigheid van terugkomen IOP basislijnwaarden door verwijdering van de hechtdraad wanneer dit nodig is. IOP normalisatie kunnen nuttig zijn voor de studie van de cellulaire en moleculaire correlaten van omkeerbare en onomkeerbare ganglion cel letsel10,11,12,13,14.
Dit artikel richt zich op de techniek voor het model inductie. Karakterisering van retinale letsel veroorzaakt door dit model bij ratten en muizen vindt u elders uitvoeriger15,16,17,18,19.
Protocol
Representative Results
Discussion
De circumlimbal hechtdraad is een nieuw model van chronische oculaire hypertensie. Naast de studies waaruit de representatieve resultaten afkomstig16,18 zijn, is deze diermodel gebruikt in een aantal recente studies15,23,24,25 ,26. Vergelijking over deze vorige verslagen blijkt dat de methode herhaalb…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk wordt gefinancierd door nationale gezondheids- en medische onderzoek Raad van Australië projectsubsidie (1046203), Australisch onderzoek Raad toekomst Fellowship (FT130100338).
Materials
| normal saline | Baxter International Inc | AHB1323 | Maintain corneal hydration during surgery |
| Chlorhexadine 0.5% | Orion Laboratories | 27411, 80085 | Disinfection of surgical instrument |
| Isoflurane 99.9% | Abbott Australasia Pty Ltd | CAS 26675-46-7 | Proprietory Name: Isoflo(TM) Inhalation anaaesthetic. Pharmaceutical-grade inhalation anesthetic mixed with oxygen gas for suture procedure |
| ocular lubricant | Alcon Laboratories | 1618611 | Proprietory Name: Genteal, ocular lubricant to keep the other eye moist |
| Needle holder (microsurgery) | World Precision Instruments | 555419NT | To hold needle during ocular surgery |
| Proxymetacaine 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 5875-06-9 | Topical ocular analgesia |
| Scissors (microsurgery) | World Precision Instruments | 501232 | To cut excessive suture stump during ligation |
| Surgical drape | Vital Medical Supplies | GM29-612EE | Ensure sterile enviornment during surgery |
| Suture needle for rats (microsurgery) | Ninbo medical needles | 151109 | 8-0 nylon suture attached with round needle, cutting edge 3/8, dual-needle, suture length 30cm |
| Suture needle for mice (microsurgery) | Ninbo medical needles | 160905 | 10-0 nylon suture attached with round needle, cutting edge 3/8, dual-needle, suture length 30cm |
| Tweezers (microsurgery) | World Precision Instruments | 500342 | Manipulate tissues during ocular surgery |
| rebound tonometer | TONOLAB, iCare, Helsinki, Finland | TV02 | for intraocular pressure monitoring |
References
- Morrison, J. C., et al. A rat model of chronic pressure-induced optic nerve damage. Experimental Eye Research. 64 (1), 85-96 (1997).
- Feng, L., Chen, H., Suyeoka, G., Liu, X. A laser-induced mouse model of chronic ocular hypertension to characterize visual defects. Journal of Visualized Experiments. (78), (2013).
- Chiu, K., Chang, R., So, K. F. Laser-induced chronic ocular hypertension model on SD rats. Journal of Visualized Experiments. (10), 549 (2007).
- Quigley, H. A., Addicks, E. M. Chronic experimental glaucoma in primates. I. Production of elevated intraocular pressure by anterior chamber injection of autologous ghost red blood cells. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 19 (2), 126-136 (1980).
- Bunker, S., et al. Experimental glaucoma induced by ocular injection of magnetic microspheres. Journal of Visualized Experiments. (96), (2015).
- Weber, A. J., Zelenak, D. Experimental glaucoma in the primate induced by latex microspheres. Journal of Neuroscience Methods. 111 (1), 39-48 (2001).
- Moreno, M. C., et al. A new experimental model of glaucoma in rats through intracameral injections of hyaluronic acid. Experimental Eye Research. 81 (1), 71-80 (2005).
- Hoyng, P. F., Verbey, N., Thorig, L., van Haeringen, N. J. Topical prostaglandins inhibit trauma-induced inflammation in the rabbit eye. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 27 (8), 1217-1225 (1986).
- Kezic, J. M., Chrysostomou, V., Trounce, I. A., McMenamin, P. G., Crowston, J. G. Effect of anterior chamber cannulation and acute IOP elevation on retinal macrophages in the adult mouse. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (4), 3028-3036 (2013).
- Waisbourd, M., et al. Reversible structural and functional changes after intraocular pressure reduction in patients with glaucoma. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 254 (6), 1159-1166 (2016).
- Foulsham, W. S., Fu, L., Tatham, A. J. Visual improvement following glaucoma surgery: a case report. BMC Ophthalmology. 14, 162 (2014).
- Anderson, A. J., Stainer, M. J. A control experiment for studies that show improved visual sensitivity with intraocular pressure lowering in glaucoma. Ophthalmology. 121 (10), 2028-2032 (2014).
- Ventura, L. M., Feuer, W. J., Porciatti, V. Progressive loss of retinal ganglion cell function is hindered with IOP-lowering treatment in early glaucoma. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (2), 659-663 (2012).
- Zhao, D., et al. ARVO abstract number 3696 – B0043. annual meeting of Association for Research in Vision and Ophthalmology, Honolulu, Hawaii, USA. , (2018).
- Liu, H. H., et al. Chronic ocular hypertension induced by circumlimbal suture in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 56 (5), 2811-2820 (2015).
- Zhao, D., et al. Characterization of the Circumlimbal Suture Model of Chronic IOP Elevation in Mice and Assessment of Changes in Gene Expression of Stretch Sensitive Channels. Frontiers in Neuroscience. 11, 41 (2017).
- Nguyen, C. T., et al. Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats. Journal of Visualized Experiments. (113), (2016).
- Van Koeverden, A. K., He, Z., Nguyen, C. T., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Systemic hypertension is not protective against chronic IOP elevation in a rodent model. Scientific Reports. 8 (1), 7107 (2018).
- Rodriguez, A. R., de Sevilla Muller, L. P., Brecha, N. C. The RNA binding protein RBPMS is a selective marker of ganglion cells in the mammalian retina. Journal of Comparative Neurology. 522 (6), 1411-1443 (2014).
- Aihara, M., Lindsey, J. D., Weinreb, R. N. Twenty-four-hour pattern of mouse intraocular pressure. Exp Eye Research. 77 (6), 681-686 (2003).
- Jia, L., Cepurna, W. O., Johnson, E. C., Morrison, J. C. Patterns of intraocular pressure elevation after aqueous humor outflow obstruction in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41 (6), 1380-1385 (2000).
- Nadal-Nicolas, F. M., Jimenez-Lopez, M., Sobrado-Calvo, P., Nieto-Lopez, L., Canovas-Martinez, I., Salinas-Navarro, M., Vidal-Sanz, M., Agudo, M. Brn3a as a marker of retinal ganglion cells: qualitative and quantitative time course studies in naive and optic nerve-injured retinas. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (8), 3860-3868 (2009).
- Liu, H. H., Flanagan, J. G. A Mouse Model of Chronic Ocular Hypertension Induced by Circumlimbal Suture. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (1), 353-361 (2017).
- Liu, H. H., He, Z., Nguyen, C. T., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Reversal of functional loss in a rat model of chronic intraocular pressure elevation. Ophthalmic & Physiological Optics. 37 (1), 71-81 (2017).
- Liu, H. H., Zhang, L., Shi, M., Chen, L., Flanagan, J. G. Comparison of laser and circumlimbal suture induced elevation of intraocular pressure in albino CD-1 mice. PLoS One. 12 (11), 0189094 (2017).
- Shen, H. H., et al. Intraocular Pressure Induced Retinal Changes Identified Using Synchrotron Infrared Microscopy. PLoS One. 11 (10), 0164035 (2016).
