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.
Primäres Glaukom ist eine verheerende Augenkrankheit schätzungsweise 60,5 Millionen Menschen in aller Welt 1 zu beeinflussen, was zu lebensverändernden Sehverlust und Erblindung 2 führen kann. Die Erforschung der Krankheitsmechanismen und Entwicklung neuartiger Therapeutika für Glaukom, sind abhängig von guten Modellen der Krankheit, die einige der Markenzeichen der Pathologie zu rekapitulieren.
Wir stellen hier eine Ratte Glaukommodell basierend auf der Methode von Samsel et al. 3 Das Ziel dieses Verfahrens ist es, den Augeninnendruck (IOP) in das Auge durch die Injektion von magnetischen Mikrokügelchen in die vordere Kammer, und mit einem Magnetring direkt erhöhen sie in den Kammerwinkel. Dies behindert Kammerwasserabfluss, der IOP erhöht, was zu Nervenschäden und Zellverlust. Das Protokoll wurde entwickelt, um zu versuchen, ein einfacheres, induzierbar Modell von Glaukom ist.
Dieses Protokoll kann einige Vorteile haben,gegenüber bestehenden Techniken. Genetische Maus-Modellen wie dem DBA / 2J zur Verfügung, die nicht verlangen, Verfahren einzuleiten; aber diese können eine unvorhersehbare Auftreten von Krankheitsprogression 4. Demgegenüber induzierbare Modelle, von denen die meisten auf chirurgisch Hebe IOP bei Nagetieren zu verlassen, haben den Vorteil, dass die Einleitung durch den Benutzer gesteuert werden. Einige dieser Methoden können Nachteile der eigenen jedoch haben, auch als technisch anspruchs 5, und kann mehrere Verfahren erfordern erhöhten IOP 6 zu halten.
Im Gegensatz dazu ist die induzierbare Verfahren in diesem Manuskript detailliert eine einfache, wirksame und reproduzierbare Technik, die stabile, robuste Druckerhöhungen mit einem minimalen Bedarf an Reinjektion produziert. Zusätzlich, es werden aber keine teure Ausrüstung und erfordert nur grundlegende chirurgische Fähigkeiten durchzuführen. Dieses Protokoll kann für die Leser, die sich um eine technisch weniger anspruchsvolle induzierbaren einzurichten geeignetGlaukom-Modell in ihrem Labor.
Hier zeigen wir ein Verfahren zum Induzieren erhöhten IOP bei der Ratte durch Injektion von magnetischen Mikrokügelchen in die Vorderkammer des Auges. Diese Methode ist einfach durchzuführen und erfordert nur wenig chirurgischem Know-how oder Stunden des Übens und Raffinesse. Weiterhin ist das Verfahren wirksam sind; selten, die mehr als eine einzige Injektion von Perlen, eine starke, robuste Druckanstieg (ca. 10% Reinjektion Rate) zu induzieren. Dies kann einen Vorteil gegenüber bestehenden induzierbaren Methoden, wie dem technisch anspruchs episceral Vene bereitzustellen Sklerose 11 Modell oder Laserphotokoagulation Protokoll 6, die mehrere Verfahren zu erhöhten IOP maintain erfordern kann.
Damit die Methode, um erfolgreich sein, jedoch gibt es einige kleine kritische Schritte, die ergriffen werden müssen. Erstens ist es sinnvoll, eine Ringförmigen Magneten benutzen, um Korne in den Kammerwinkel zu zeichnen. Dieser Schritt ist eine Modifizierung des ursprünglichen Protokolls where wurden die Kügelchen in die vordere Kammer injiziert, und dann freihändig bewegt um das Auge 3. Mit einem Ringmagneten bedeutet, dass Mikrokügelchen sollten gleichmäßig um den Winkel zu regeln, minimale manuelle Umverteilung erfordern. Zu langsam, und die Perlen werden in erster Linie sammeln sich auf der einen Seite der Winkel, was zu unvollständigen Erfassung und möglicherweise ohne Druckanstieg – Zweitens sollte die Injektionsgeschwindigkeit schnell. Im Allgemeinen jedoch ist das Verfahren einfach genug, daß der Benutzer leicht Modifikationen des Protokolls, wie beispielsweise Variation der Größe oder das Volumen der Mikrokügelchen-Partikel, vielleicht, um zu versuchen, den Grad der IOP Elevation verändert werden.
Allerdings ist ein möglicher Nachteil der Methode, dass ein wenig Kontrolle über das Ausmaß der Bluthochdruck, die in etwa 5-10% der Fälle haben wir beobachtet stieg über 60 mmHg hat. Übermäßiger Anstieg der IOP kann sehr schädlich für Netzhautgewebe sein und machen die Erforschung der Mechanismen und biologie des Zelltods Herausforderung. Das Verfahren erzeugt jedoch eine konsistente neuronale Pathologie, sowohl in der Netzhaut und des Sehnerven, die pharmakologisch 12 manipuliert werden kann. Dies kann das Modell attraktiv für die Entwicklung neuartiger Therapeutika zur Behandlung von Glaukom zu machen. Darüber hinaus, da die Perlen in den Kammerwinkel ausgerichtet, lässt dies die Sichtachse frei für Echtzeit-Bildgebung der Netzhaut oder der Papille. Wir gehen davon aus, dass dieses Modell angepasst und für zukünftige Anwendungen in anderen Spezies, einschließlich der Maus verwendet werden.
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 |