Optimalisatie van het Retinal Vein Occlusion Mouse Model om variabiliteit te beperken
Summary
Hier beschrijven we een geoptimaliseerd protocol voor retinale ader occlusie met behulp van rose bengal en een lasergeleid retinaal beeldvormingscoopsysteem met aanbevelingen om de reproduceerbaarheid ervan in genetisch gemodificeerde stammen te maximaliseren.
Abstract
Muismodellen van retinale ader occlusie (RVO) worden vaak gebruikt in de oogheelkunde om hypoxisch-ischemisch letsel in het neurale netvlies te bestuderen. In dit rapport wordt een gedetailleerde methode gegeven die wijst op kritieke stappen met aanbevelingen voor optimalisatie om consistent succesvolle occlusiepercentages te bereiken bij verschillende genetisch gemodificeerde muizenstammen. Het RVO-muismodel bestaat voornamelijk uit de intraveneuze toediening van een fotosensitizerkleurstof gevolgd door laserfotocoagulatie met behulp van een retinale beeldvormingsmicroscoop die is bevestigd aan een oogheelkundige geleide laser. Drie variabelen werden geïdentificeerd als determinanten van occlusieconsistentie. Door de wachttijd na toediening van rose bengalen aan te passen en de baseline en experimentele laseroutput in evenwicht te brengen, kan de variabiliteit tussen experimenten worden beperkt en een hoger slagingspercentage van occlusies worden bereikt. Deze methode kan worden gebruikt om retinale ziekten te bestuderen die worden gekenmerkt door retinaal oedeem en hypoxisch-ischemisch letsel. Bovendien, omdat dit model vasculair letsel induceert, kan het ook worden toegepast om de neurovasculatuur, neuronale dood en ontsteking te bestuderen.
Introduction
Retinale ader occlusie (RVO) is een veel voorkomende retinale vaatziekte die in 2015 wereldwijd ongeveer 28 miljoen mensen trof1. RVO leidt tot achteruitgang en verlies van het gezichtsvermogen bij werkende volwassenen en ouderen, wat neerkomt op een voortdurende gezichtsbedreigende ziekte die naar schatting in de loop van het nabije decennium zal toenemen. Enkele van de verschillende pathologieën van RVO omvatten hypoxisch-ischemisch letsel, retinaal oedeem, ontsteking en neuronaal verlies2. Momenteel is de eerste behandelingslijn voor deze aandoening door de toediening van vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) -remmers. Hoewel anti-VEGF-behandeling heeft geholpen bij het verbeteren van retinaal oedeem, worden veel patiënten nog steeds geconfronteerd met een achteruitgang van het gezichtsvermogen3. Om de pathofysiologie van deze ziekte verder te begrijpen en om potentiële nieuwe behandelingslijnen te testen, is het nodig om een functioneel en gedetailleerd RVO-muismodelprotocol voor verschillende muizenstammen samen te stellen.
Er zijn muismodellen ontwikkeld die hetzelfde laserapparaat implementeren dat wordt gebruikt bij menselijke patiënten, in combinatie met een beeldvormingssysteem dat is geschaald naar de juiste grootte voor een muis. Dit muismodel van RVO werd voor het eerst gerapporteerd in 20074 en verder vastgesteld door Ebneter en anderen 4,5. Uiteindelijk werd het model geoptimaliseerd door Fuma et al. om belangrijke klinische manifestaties van RVO te repliceren, zoals retinaal oedeem6. Sinds het model voor het eerst werd gerapporteerd, hebben veel studies het gebruikt met behulp van de toediening van een fotosensitizerkleurstof gevolgd door fotocoagulatie van belangrijke retinale aderen met een laser. De hoeveelheid en het type kleurstof die wordt toegediend, het laservermogen en de tijd van blootstelling variëren echter aanzienlijk tussen studies die deze methode hebben gebruikt. Deze verschillen kunnen vaak leiden tot een verhoogde variabiliteit in het model, waardoor het moeilijk te repliceren is. Tot op heden zijn er geen gepubliceerde studies met specifieke details over mogelijke wegen voor de optimalisatie ervan.
Dit rapport presenteert een gedetailleerde methodologie van het RVO-muismodel in de C57BL/6J-stam en een tamoxifen-induceerbare endotheel caspase-9 knockout (iEC Casp9KO) stam met een C57BL/6J achtergrond en van belang voor RVO pathologie als referentiestam voor een genetisch gemodificeerde muis. Een eerdere studie had aangetoond dat niet-apoptotische activering van endotheel caspase-9 retinaal oedeem aanwakkert en neuronale dood bevordert8. Ervaring met het gebruik van deze stam heeft geholpen bij het bepalen en inzichtelijk maken van mogelijke aanpassingen om het RVO-muismodel, dat toepasbaar kan zijn op andere genetisch gemodificeerde stammen, aan te passen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het muis RVO-model biedt een manier om RVO-pathologie verder te begrijpen en potentiële therapieën te testen. Hoewel het muis RVO-model veel wordt gebruikt in het veld, is er behoefte aan een actueel gedetailleerd protocol van het model dat de variabiliteit aanpakt en de optimalisatie van het model beschrijft. Hier bieden we een gids met voorbeelden uit ervaring over wat kan worden gewijzigd om de meest consistente resultaten te krijgen voor een cohort van proefdieren en betrouwbare gegevens te verstrekken.
<p clas…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Carprofen | Rimadyl | NADA #141-199 | keep at 4 °C |
| Corn Oil | Sigma-Aldrich | C8267 | |
| Fiber Patch Cable | Thor Labs | M14L02 | |
| GenTeal | Alcon | 00658 06401 | |
| Ketamine Hydrochloride | Henry Schein | NDC: 11695-0702-1 | |
| Lasercheck | Coherent | 1098293 | |
| Phenylephrine | Akorn | NDCL174478-201-15 | |
| Phoneix Micron IV with Meridian, StreamPix, and OCT modules | Phoenix Technology Group | ||
| Proparacaine Hydrochloride | Akorn | NDC: 17478-263-12 | keep at 4 °C |
| Refresh | Allergan | 94170 | |
| Rose Bengal | Sigma-Aldrich | 330000-5G | |
| Tamoxifen | Sigma-Aldrich | T5648-5G | light-sensitive |
| Tropicamide | Akorn | NDC: 174478-102-12 | |
| Xylazine | Akorn | NDCL 59399-110-20 |
References
- Song, P., Xu, Y., Zha, M., Zhang, Y., Rudan, I. Global epidemiology of retinal vein occlusion: a systematic review and meta-analysis of prevalence, incidence, and risk factors. Journal of Global Health. 9 (1), 010427 (2019).
- Ehlers, J. P., Fekrat, S. Retinal vein occlusion: beyond the acute event. Survey of Ophthalmology. 56 (4), 281-299 (2011).
- Iftikhar, M., et al. Loss of peak vision in retinal vein occlusion patients treated for macular edema. American Journal of Ophthalmology. 205, 17-26 (2019).
- Zhang, H., et al. Development of a new mouse model of branch retinal vein occlusion and retinal neovascularization. Japanese Journal of Ophthalmology. 51 (4), 251-257 (2007).
- Ebneter, A., Agca, C., Dysli, C., Zinkernagel, M. S. Investigation of retinal morphology alterations using spectral domain optical coherence tomography in a mouse model of retinal branch and central retinal vein occlusion. PLoS One. 10 (3), 0119046 (2015).
- Fuma, S., et al. A pharmacological approach in newly established retinal vein occlusion model. Scientific Reports. 7, 43509 (2017).
- Zhang, C., et al. Activation of microglia and chemokines in light-induced retinal degeneration. Molecular Vision. 11, 887-895 (2005).
- Avrutsky, M. I., et al. Endothelial activation of caspase-9 promotes neurovascular injury in retinal vein occlusion. Nature Communications. 11 (1), 3173 (2020).
- Nicholson, L., et al. Diagnostic accuracy of disorganization of the retinal inner layers in detecting macular capillary non-perfusion in diabetic retinopathy. Clinical & Experimental Ophthalmology. 43 (8), 735-741 (2015).
- Moein, H. R., et al. Optical coherence tomography angiography to detect macular capillary ischemia in patients with inner retinal changes after resolved diabetic macular edema. Retina. 38 (12), 2277-2284 (2018).
- Hirabayashi, K., et al. Development of a novel model of central retinal vascular occlusion and the therapeutic potential of the adrenomedullin-receptor activity-modifying protein 2 system. American Journal of Pathology. 189 (2), 449-466 (2019).
- Martin, G., Conrad, D., Cakir, B., Schlunck, G., Agostini, H. T. Gene expression profiling in a mouse model of retinal vein occlusion induced by laser treatment reveals a predominant inflammatory and tissue damage response. PLoS One. 13 (3), 0191338 (2018).
- Drechsler, F., et al. Effect of intravitreal anti-vascular endothelial growth factor treatment on the retinal gene expression in acute experimental central retinal vein occlusion. Ophthalmic Research. 47 (3), 157-162 (2012).
- Genevois, O., et al. Microvascular remodeling after occlusion-recanalization of a branch retinal vein in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (2), 594-600 (2004).
- Khayat, M., Lois, N., Williams, M., Stitt, A. W. Animal models of retinal vein occlusion. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (14), 6175-6192 (2017).
- Nguyen, V. P., Li, Y., Zhang, W., Wang, X., Paulus, Y. M. High-resolution multimodal photoacoustic microscopy and optical coherence tomography image-guided laser induced branch retinal vein occlusion in living rabbits. Scientific Reports. 9 (1), 10560 (2019).
- Sayyed, S. A. A. R., Beedri, N. I., Kadam, V. S., Pathan, H. M. Rose Bengal sensitized bilayered photoanode of nano-crystalline TiO2-CeO2 for dye-sensitized solar cell application. Applied Nanoscience. 6 (6), 875-881 (2015).
- Emmart, E. W. Observations on the absorption spectra of fluorescein, fluorescein derivatives and conjugates. Archives of Biochemistry and Biophysics. 73 (1), 1-8 (1958).
- Yu, L., Liu, Z., Liu, S., Hu, X., Liu, L. Fading spectrophotometric method for the determination of polyvinylpyrrolidone with eosin Y. Chinese Journal of Chemistry. 27 (8), 1505-1509 (2009).
- MacDonald, D. The ABCs of RVO: a review of retinal venous occlusion. Clinical & Experimental Optometry. 97 (4), 311-323 (2014).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
- LaVail, M. M., Gorrin, G. M., Repaci, M. A. Strain differences in sensitivity to light-induced photoreceptor degeneration in albino mice. Current Eye Research. 6 (6), 825-834 (1987).
- Jeffery, G. The albino retina: an abnormality that provides insight into normal retinal development. Trends in Neurosciences. 20 (4), 165-169 (1997).
- Kinnear, P. E., Jay, B., Witkop, C. J. Albinism. Survey of Ophthalmology. 30 (2), 75-101 (1985).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
