Optimering av retinal venocklusionsmusmodell för att begränsa variabilitet

Summary

Här beskriver vi ett optimerat protokoll för retinal venocklusion med hjälp av rose bengal och ett laserstyrt retinalt avbildningsmikroskopsystem med rekommendationer för att maximera dess reproducerbarhet i genetiskt modifierade stammar.

Abstract

Musmodeller av retinal venocklusion (RVO) används ofta i oftalmologi för att studera hypoxisk-ischemisk skada i neural näthinna. I denna rapport ges en detaljerad metod som pekar ut kritiska steg med rekommendationer för optimering för att uppnå konsekvent framgångsrika ocklusionshastigheter över olika genetiskt modifierade musstammar. RVO-musmodellen består huvudsakligen av intravenös administrering av ett fotosensibiliserande färgämne följt av laserfotokoagulering med hjälp av ett retinalt bildmikroskop fäst vid en oftalmisk guidad laser. Tre variabler identifierades som determinanter för ocklusionskonsistens. Genom att justera väntetiden efter administrering av rose bengal och balansera baslinjen och experimentell laserutgång kan variationen mellan experiment begränsas och en högre framgångsgrad för ocklusioner uppnås. Denna metod kan användas för att studera retinala sjukdomar som kännetecknas av retinalt ödem och hypoxisk-ischemisk skada. Dessutom, eftersom denna modell inducerar vaskulär skada, kan den också tillämpas för att studera neurovaskulatur, neuronal död och inflammation.

Introduction

Retinal venocklusion (RVO) är en vanlig retinal kärlsjukdom som drabbade cirka 28 miljoner människor världen över 2015¹. RVO leder till synnedgång och förlust hos vuxna i arbetsför ålder och äldre, vilket representerar en pågående synhotande sjukdom som beräknas öka under det närmaste decenniet. Några av de distinkta patologierna för RVO inkluderar hypoxisk-ischemisk skada, retinalt ödem, inflammation och neuronal förlust². För närvarande är den första behandlingslinjen för denna sjukdom genom administrering av vaskulära endoteltillväxtfaktor (VEGF) -hämmare. Medan anti-VEGF-behandling har hjälpt till att förbättra retinalt ödem, står många patienter fortfarande inför synnedgång³. För att ytterligare förstå patofysiologin för denna sjukdom och för att testa potentiella nya behandlingslinjer finns det ett behov av att skapa ett funktionellt och detaljerat RVO-musmodellprotokoll för olika musstammar.

Musmodeller har utvecklats med samma laseranordning som används hos mänskliga patienter, parat med ett bildsystem skalat till rätt storlek för en mus. Denna musmodell av RVO rapporterades först 2007 4 och fastställdes vidare av Ebneter och andra ^4,5. Så småningom optimerades modellen av Fuma et al. för att replikera viktiga kliniska manifestationer av RVO såsom retinalt ödem⁶. Sedan modellen först rapporterades har många studier använt den med administrering av ett fotosensibiliserande färgämne följt av fotokoagulering av stora retinala vener med en laser. Mängden och typen av färgämnet som administreras, lasereffekt och exponeringstid varierar dock avsevärt mellan studier som har använt denna metod. Dessa skillnader kan ofta leda till ökad variabilitet i modellen, vilket gör det svårt att replikera. Hittills finns det inga publicerade studier med specifika detaljer om potentiella vägar för optimering.

Denna rapport presenterar en detaljerad metodik för RVO-musmodellen i C57BL/6J-stammen och en tamoxifeninducerbar endotelial kaspas-9-knockoutstam (iEC Casp9KO) med en C57BL/6J-bakgrund och av relevans för RVO-patologi som referensstam för en genetiskt modifierad mus. En tidigare studie hade visat att icke-apoptotisk aktivering av endotelkaspas-9 initierar retinalt ödem och främjar neuronal död⁸. Erfarenhet av att använda denna stam hjälpte till att bestämma och ge insikt om potentiella modifieringar för att skräddarsy RVO-musmodellen, som kan vara tillämplig på andra genetiskt modifierade stammar.

Protocol

Detta protokoll följer Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) uttalande för användning av djur i oftalmisk och synforskning. Gnagare experiment godkändes och övervakades av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid Columbia University. OBS: Alla experiment använde två månader gamla hanmöss som vägde cirka 20 g. 1. Beredning och administrering av tamoxifen för inducerbar genetisk ablation av flakade gener <p class="jove…

Representative Results

RVO-musmodellen syftar till att framgångsrikt uppnå ocklusioner i näthinnans vener, vilket leder till hypoxisk-ischemisk skada, nedbrytning av blodnäthinnebarriären, neuronal död och retinalt ödem8. Figur 1 visar en tidslinje med steg för att säkerställa reproducerbarhet, en schematisk bild av den experimentella designen och skisserar steg som kan optimeras ytterligare beroende på experimentella frågor. De tre huvudstegen som kan modifieras är väntetiden…

Discussion

RVO-modellen på möss ger en väg att ytterligare förstå RVO-patologi och att testa potentiella terapier. Medan musens RVO-modell används i stor utsträckning inom området, finns det ett behov av ett aktuellt detaljerat protokoll för modellen som behandlar dess variabilitet och beskriver optimeringen av modellen. Här ger vi en guide med exempel från erfarenhet på vad som kan ändras för att få de mest konsekventa resultaten över en kohort av försöksdjur och ge tillförlitliga data.

<p class="jove_conten…

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