We present a method for inducing elevated intraocular pressure (IOP), by injecting magnetic microspheres into the rat eye, to model glaucoma. This leads to strong pressure rises, and extensive neuronal death. This protocol is easy to perform, does not require repeat injections, and produces stable long-lasting IOP rises.
Progress in understanding the pathophysiology, and providing novel treatments for glaucoma is dependent on good animal models of the disease. We present here a protocol for elevating intraocular pressure (IOP) in the rat, by injecting magnetic microspheres into the anterior chamber of the eye. The use of magnetic particles allows the user to manipulate the beads into the iridocorneal angle, thus providing a very effective blockade of fluid outflow from the trabecular meshwork. This leads to long-lasting IOP rises, and eventually neuronal death in the ganglion cell layer (GCL) as well as optic nerve pathology, as seen in patients with the disease. This method is simple to perform, as it does not require machinery, specialist surgical skills, or many hours of practice to perfect. Furthermore, the pressure elevations are very robust, and reinjection of the magnetic microspheres is not usually required unlike in some other models using plastic beads. Additionally, we believe this method is suitable for adaptation for the mouse eye.
Primair glaucoom is een verwoestende oogziekte die naar schatting 60,5 miljoen mensen in de hele wereld 1, wat kan leiden tot levensveranderende verlies van gezichtsvermogen en blindheid 2. Onderzoek naar de ziekte mechanismen, en de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor glaucoom, zijn afhankelijk van goede modellen van de ziekte die enkele van de kenmerken van de pathologie recapituleren.
We presenteren hier een rat glaucoom model gebaseerd op de methode van Samsel et al. 3 Het algemene doel van deze techniek is om intraoculaire druk (IOP) in het oog te verhogen door het injecteren magnetische microsferen in de voorste kamer en door een magnetische ring, rechtstreekse ze in de iridocorneale hoek. Dit belemmert waterige uitstroom, die IOP toeneemt, wat leidt tot neuronale beschadiging en celverlies. Het protocol werd ontwikkeld om te proberen een eenvoudiger, induceerbare model van glaucoom verschaffen.
Dit protocol kan een aantal voordelendan bestaande technieken. Genetische muismodellen zoals de DBA / 2J beschikbaar zijn, die geen procedures vereisen te initiëren; maar deze kan een onvoorspelbare begin van ziekteprogressie 4 hebben. Daarentegen induceerbare modellen, waarvan de meeste afhankelijk chirurgisch verhogen IOP bij knaagdieren, het voordeel dat initiatie kan worden door de gebruiker. Sommige van deze methoden kunnen nadelen van hun eigen hebben echter, met inbegrip van technisch uitdagende 5, en kan meerdere procedures vereisen om verhoogde IOP 6 te behouden.
In tegenstelling, de induceerbare werkwijze beschreven in dit manuscript is een eenvoudige, efficiënte en reproduceerbare techniek die stabiele, robuuste toename in druk, met minimale behoefte herinjectie produceert. Bovendien is het niet betrekken dure apparatuur en vereist slechts eenvoudige chirurgische vaardigheden uit te voeren. Dit protocol kan geschikt zijn voor lezers die op zoek zijn naar het opzetten van een technisch minder veeleisend geïnduceerd zijnglaucoom model in hun laboratorium.
Hier tonen we een werkwijze voor het induceren van verhoogde IOP in ratten door injectie magnetische microsferen in de voorste kamer van het oog. Deze methode is eenvoudig uit te voeren, en vereist weinig chirurgische deskundigheid, of uren van de praktijk en verfijning. Bovendien is de procedure effectief; zelden die meer dan een enkele injectie van kralen tot een sterke en robuuste drukstijging (ongeveer 10% herinjectie rate) induceren. Dit kan een voordeel bieden ten opzichte van bestaande induceerbare methoden, zoals de technisch uitdagende episceral ader sclerose 11 model, of laserfotocoagulatie protocol 6, die meerdere procedures voor het onderhouden verhoogde IOP kan eisen.
Om de methode echter succesvol zijn, zijn er enkele kleine kritische stappen die moeten worden genomen. Allereerst is het nuttig om een toroidale vorm magneet om parels te trekken in de iridocorneale hoek. Deze stap is een wijziging van het oorspronkelijke protocol Where de korrels werden geïnjecteerd in de voorste kamer, en daarna verplaatst vrije hand rond de ogen 3. Met behulp van een ringkern magneet betekent dat microsferen gelijkmatig genoegen zou moeten nemen om de hoek, met minimale handmatige herverdeling. Te traag en de kralen overwegend ophopen op één zijde van de hoek, wat leidt tot onvolledige dekking, en mogelijk geen drukstijging – tweede dient de injectiesnelheid snel. Maar over het algemeen gesproken is de werkwijze eenvoudig genoeg dat de gebruiker gemakkelijk wijzigingen in het protocol, zoals variëren van de grootte of het volume van de microsfeer deeltjes, misschien proberen om de mate van de IOP hoogte veranderen kunnen maken.
Echter, een potentieel nadeel van de methode is dat men weinig controle over de omvang van de hypertensie, die ongeveer 5-10% van de gevallen zagen we steeg boven 60 mmHg. Excessieve stijgingen van de IOP kan zeer destructief te netvliesweefsel, en kunnen maken het bestuderen van de mechanismen en biologie van celdood uitdagend. Echter produceert de werkwijze een consistente neuronale pathologie, zowel in de retina en optische zenuw, die farmacologisch 12 kunnen worden gemanipuleerd. Dit kan het model aantrekkelijk voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor de behandeling van glaucoom te maken. Bovendien, omdat de korrels worden gericht in de iridocorneale hoek laat dit de zichtas gratis live beeldvorming van de retina of optische schijf. We verwachten dat dit model zal worden aangepast en gebruikt voor toekomstige toepassingen in andere soorten, met inbegrip van de muis.
The authors have nothing to disclose.
We wish to thank Peter Munro PhD for his assistance with optic nerve sectioning. This study was supported by the Medical Research Council (G0901303), and in part by the Dorothy Hodgkin Postgraduate Award/Medical Research Council, the Helen Hamlyn Trust, Fight for Sight, and Moorfields special trustess,.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
250-300g female Brown Norway ex-breeder rats | Harlan UK | 203 | |
Tonolab Rebound Tonometer | Tiolat | TV02 | |
Ketaset (Ketamine) | Fort Dodge Animal health | BN1000118 | 37.5 mg/kg |
Domitor (medetomidine hydrochloride) | Orion Pharma | 140-999 | 0.25 mg/kg |
Povidone iodine | Ecolab | BN4369LE10 | 5% in H2O |
Minim's Saline Solution | Bausch and Lomb | PL00033/5017 | |
Toroidal magnet | Supermagnete | R-10-07-03-N | |
Magnetic Microspheres | Bangs Laboratories | UMC4N/9692 | |
HBSS | Invitrogen | 14025 | |
33-guage bevelled needle | Hamilton | 7747-01 | Custom needle |
Luer tip syringe | Hamilton | 80601 | |
Antisedan (atipemezole hydrochloride ) | Orion Pharma | 141-003 | 0.25 mg/kg |
Chloramphenicol ointment | Medicom | 18956-0005 | |
TUNEL staining kit | Promega | G3250 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
Vectashield Mounting Media | Vector Labs | H-1000 |