Un modelo de hipertensión ocular inducida por aceite de silicio reversible en ratones
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para inducir hipertensión ocular y neurodegeneración glaucomatosa en los ojos del ratón por inyección intracameral de aceite de silicona y el procedimiento para la eliminación de aceite de silicona de la cámara anterior para devolver la presión intraocular elevada a Normal.
Abstract
La presión intraocular elevada (PIO) es un factor de riesgo bien documentado para el glaucoma. Aquí describimos un método novedoso y eficaz para inducir consistentemente la elevación estable de la PIO en ratones que imita la complicación postoperatoria del uso de aceite de silicona (SO) como agente de tamponade en cirugía vitreoretiniana humana. En este protocolo, SO se inyecta en la cámara anterior del ojo del ratón para bloquear la pupila y evitar la entrada de humor acuoso. La cámara posterior acumula humor acuoso y esto a su vez aumenta el IOP del segmento posterior. Una sola inyección de SO produce elevación de Pio fiable, suficiente y estable, que induce una significativa neurodegeneración glaucomatosa. Este modelo es una verdadera réplica del glaucoma secundario en la clínica oftalmológica. Para imitar aún más el entorno clínico, SO se puede extraer de la cámara anterior para reabrir la vía de drenaje y permitir la entrada de humor acuoso, que se drena a través de la malla trabecular (TM) en el ángulo de la cámara anterior. Debido a que la PIO vuelve rápidamente a la normalidad, el modelo se puede utilizar para probar el efecto de reducir la PIO en las células ganglionas de la retina glaucomatosa. Este método es sencillo, no requiere equipos especiales ni procedimientos de repetición, simula de cerca situaciones clínicas y puede ser aplicable a diversas especies animales. Sin embargo, pueden ser necesarias modificaciones menores.
Introduction
La pérdida progresiva de las células ganglionares de la retina (RGC) y sus axones es el sello distintivo del glaucoma, una enfermedad neurodegenerativa común en la retina1. Afectará a más de 100 millones de personas de 40 a 80 años para 20402. La PIO sigue siendo el único factor de riesgo modificable en el desarrollo y progresión del glaucoma. Con el fin de explorar la patogénesis, progresión, y tratamientos potenciales del glaucoma, es imperativo un modelo de hipertensión ocular experimental/glaucoma experimental confiable, reproducible e inducible que recanda las características clave de los pacientes humanos.
IOP depende de la entrada de humor acuoso a la cámara anterior desde el cuerpo ciliar en la cámara posterior y la salida a través de la malla trabecular (TM) en el ángulo de la cámara anterior. Al llegar a un estado estable, se mantiene el IOP. Cuando la entrada excede o es menor que la salida, el IOP sube o baja respectivamente. Al disminuir la salida acuosa, ya sea obiencándose el ángulo de la cámara anterior o dañando la TM, se han establecido varios modelos de glaucoma3,4,5,6,7,8,9,10. Estos modelos se asocian normalmente con daño irreversible en el tejido ocular, y el alto IOP en la cámara anterior también causa complicaciones no deseadas como edema corneal e inflamación intraocular, que hacen que la imagen de la retina y los ensayos de la función visual sean difíciles de realizar e interpretar.
Para desarrollar un modelo que supere estas deficiencias, nos centramos en el glaucoma secundario bien sudocumentado causado por el aceite de silicona (SO) que se produce como una complicación postoperatoria de la cirugía vitreoretiniana humana11,12. SO se utiliza como un tamponade en cirugías de retina debido a su alta tensión superficial. Sin embargo, SO puede oclusión físicamente la pupila porque es más ligera que los fluidos acuosos y vítreos, lo que impide el flujo acuoso en la cámara anterior. La obstrucción causa elevación de la PIO en la cámara posterior debido a la acumulación de humor acuoso. Esto nos motivó a desarrollar y caracterizar un novedoso modelo de ratón de hipertensión ocular basado en la inyección intracameral SO y el bloque pupilar13,con características clave del glaucoma secundario: bloque pupilar efectivo, elevación significativa de la PIO que puede volver a la normalidad después de la eliminación de SO, y neurodegeneración glaucomatosa.
Aquí presentamos un protocolo detallado para la hipertensión ocular inducida por SO en el ojo del ratón, incluyendo la inyección y extracción de SO y la medición de la PIO.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aquí demostramos un procedimiento simple pero eficaz para inducir la elevación sostenida de la PIO en el ojo del ratón por inyección intracameral de SO. Este procedimiento puede ser aprendido rápidamente por cualquier persona con experiencia en microdisección bajo un microscopio. El principal riesgo potencial de falla es la fuga de SO de la incisión corneal. Sin embargo, una de las ventajas de usar SO es que debido a que la gota de aceite es visible y medible, podemos identificar fácilmente ratones que recibieron…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo es apoyado por las subvenciones DE NIH EY024932, EY023295 y EY028106 a YH.
Materials
| 0.5% proparacaine hydrochloride | Akorn, Somerset | ||
| 10mL syinge | BD | Luer-Lok Tip | |
| 18G needle | BD | with Regular Bevel, Needle Length:25.4 mm | |
| 2,2,2-Tribromoethanol (Avertin) | Fisher Scientific | CAS# 75-80-9 | 50g |
| 32G nano | BD | 320122 | BD Nano Ultra Fine Pen Needle-32G 4mm |
| 33G ophalmology needle | TSK/ VWR | TSK3313/ 10147-200 | |
| 5mL syinge | BD | Luer-Lok Tip | |
| AnaSed Injection (xylazine) | Butler Schein | 100 mg/ml, 50 ml | |
| artificial tears | Alcon Laboratories | 300651431414 | Systane Ultra Lubricant Eye Drops |
| BSS PLUS Irrigating solution | Alcon Laboratories | 65080050 | |
| Dual-Stage Glass Micropipette Puller | NARISHIGE | PC-10 | |
| EZ-7000 Classic System | EZ system | ||
| Isoflurane | VetOne | 502017 | isoflurane, USP, 250ml/bottle |
| IV Administration sets | EXELint/ Fisher | 29081 | |
| KETAMINE HYDROCHLORIDE INJECTION | VEDCO | 50989-996-06 | KETAVED 100mg/ml * 10ml |
| microgrind bevelling machine | NARISHIGE | EG-401 | |
| Miniature EVA Tubing | McMaster-Carr | 1883T4 | 0.05" ID, 0.09" OD, 10 ft. Length |
| silicon oil (SILIKON) | Alcon Laboratories | 8065601185 | 1,000 mPa.s |
| Standard Glass Capillaries | WPI/ Fisher | 1B150-4 | 4 in. (100mm) OD 1.5mm ID 0.84mm |
| TonoLab tonometer | Colonial Medical Supply, Finland | ||
| veterinary antibiotic ointment | Dechra Veterinary | 1223RX | BNP ophthalmic ointment, Vetropolycin |
References
- Chang, E. E., Goldberg, J. L. Glaucoma 2.0: neuroprotection, neuroregeneration, neuroenhancement. Ophthalmology. 119 (5), 979-986 (2012).
- Tham, Y. C., et al. Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: a systematic review and meta-analysis. Ophthalmology. 121 (11), 2081-2090 (2014).
- Pang, I. H., Clark, A. F. Rodent models for glaucoma retinopathy and optic neuropathy. Journal of Glaucoma. 16 (5), 483-505 (2007).
- Morrison, J. C., Johnson, E., Cepurna, W. O. Rat models for glaucoma research. Progress in Brain Research. 173, 285-301 (2008).
- McKinnon, S. J., Schlamp, C. L., Nickells, R. W. Mouse models of retinal ganglion cell death and glaucoma. Experimental Eye Research. 88 (4), 816-824 (2009).
- Chen, S., Zhang, X. The Rodent Model of Glaucoma and Its Implications. Asia Pacific Journal of Ophthalmology (Philadelphia). 4 (4), 236-241 (2015).
- Sappington, R. M., Carlson, B. J., Crish, S. D., Calkins, D. J. The microbead occlusion model: a paradigm for induced ocular hypertension in rats and mice. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 51 (1), 207-216 (2010).
- Chen, H., et al. Optic neuropathy due to microbead-induced elevated intraocular pressure in the mouse. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (1), 36-44 (2011).
- Cone, F. E., Gelman, S. E., Son, J. L., Pease, M. E., Quigley, H. A. Differential susceptibility to experimental glaucoma among 3 mouse strains using bead and viscoelastic injection. Experimental Eye Research. 91 (3), 415-424 (2010).
- Samsel, P. A., Kisiswa, L., Erichsen, J. T., Cross, S. D., Morgan, J. E. A novel method for the induction of experimental glaucoma using magnetic microspheres. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (3), 1671-1675 (2011).
- Ichhpujani, P., Jindal, A., Jay Katz, L. Silicone oil induced glaucoma: a review. Graefes Archieves for Clinical and Experimental Ophthalmology. 247 (12), 1585-1593 (2009).
- Kornmann, H. L., Gedde, S. J. Glaucoma management after vitreoretinal surgeries. Current Opinion in Ophthalmology. 27 (2), 125-131 (2016).
- Zhang, J., et al. Silicone oil-induced ocular hypertension and glaucomatous neurodegeneration in mouse. Elife. 8, (2019).
- Kwong, J. M., Caprioli, J., Piri, N. RNA binding protein with multiple splicing: a new marker for retinal ganglion cells. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 51 (2), 1052-1058 (2010).
- 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).
- Smith, R. S. . Systematic evaluation of the mouse eye : anatomy, pathology, and biomethods. , (2002).
