Целью данного протокола является характеристика новой модели глаукоматозной нейродегенерации, основанной на термическом прижигании лимбального сосудистого сплетения на 360°, индуцирующем подострую глазную гипертензию.
Глаукома, вторая по значимости причина слепоты во всем мире, представляет собой гетерогенную группу глазных заболеваний, характеризующихся структурным повреждением зрительного нерва и дегенерацией ганглиозных клеток сетчатки (RGC), что приводит к зрительной дисфункции из-за прерывания передачи визуальной информации от глаза к мозгу. Повышенное внутриглазное давление является наиболее важным фактором риска; Таким образом, было разработано несколько моделей глазной гипертензии у грызунов с помощью генетических или экспериментальных подходов для изучения причин и последствий заболевания. Среди них были выявлены некоторые ограничения, такие как хирургическая инвазивность, неадекватная функциональная оценка, необходимость интенсивной подготовки и очень вариабельная протяженность повреждения сетчатки. В настоящей работе охарактеризован простой, малозатратный и эффективный метод индуцирования глазной гипертензии у грызунов, основанный на низкотемпературном прижигании по всему кругу лимбального сосудистого сплетения, являющегося основным компонентом дренажа водянистой влаги. Новая модель обеспечивает технически простую, неинвазивную и воспроизводимую подострую глазную гипертензию, связанную с прогрессирующей РГК и дегенерацией зрительного нерва, а также уникальную скорость послеоперационного клинического восстановления, позволяющую проводить функциональные исследования in vivo как электрофизиологическими, так и поведенческими методами.
В медицинской литературе глаукома понимается как гетерогенная группа оптических невропатий, характеризующихся прогрессирующей дегенерацией ганглиозных клеток сетчатки (РГК), дендритов, сомы и аксонов, что приводит к структурному купированию (выкапыванию) диска зрительного нерва и функциональному ухудшению зрительного нерва, приводящему в неконтролируемых случаях к амаврозу из-за прерывания передачи зрительной информации от глаза к мозгу1. В настоящее время глаукома является наиболее распространенной причиной необратимой слепоты во всем мире, и, по прогнозам, к 2040 г. она охватит примерно 111,8 миллионачеловек2, что оказывает глубокое влияние на качество жизни пациентов (КЖ) и приводит к серьезным социально-экономическимпроблемам3.
Повышенное внутриглазное давление (ВГД) является одним из наиболее важных и единственно модифицируемых факторов риска развития и прогрессирования глаукомы. Среди множества типов глаукомы все, за исключением глаукомы нормального напряжения (НТГ), связаны с повышенным ВГД в какой-то момент клинической истории заболевания. Несмотря на выдающиеся клинические и хирургические достижения в области воздействия на ВГД и замедления или остановки прогрессирования заболевания, пациенты по-прежнему теряют зрение из-за глаукомы 4,5. Поэтому глубокое понимание сложной и многофакторной патофизиологии этого заболевания является обязательным условием для разработки более эффективных методов лечения, особенно для обеспечения нейропротекции РГК.
Среди многообразия экспериментальных подходов к пониманию механизмов заболевания животные модели, основанные на глазной гипертензии (ОГТ), наиболее близки к глаукоме человека. Модели грызунов особенно полезны, поскольку они недороги, просты в обращении, могут быть генетически модифицированы, имеют короткую продолжительность жизни и обладают анатомическими и физиологическими особенностями глаза, сопоставимыми с человеческими, такими как выработка водянистой влаги и дренаж 6,7,8,9,10,11,12,13 . В настоящее время используются такие модели, как склероз трабекулярной сетки после введения гипертонического физиологического раствора в эписклеральные вены14, внутрикамерная инъекция микрогранул15 или вязкоэластичных веществ 16, прижигание вихревых вен 17, фотокоагуляция трабекулярной сетки аргоновым лазером 18, окололимбальный шов 19 и использование трансгенной модели возрастной ОГТ (мыши DBA/2J)8. Тем не менее, инвазивность, послеоперационное помутнение роговицы, разрушение переднего сегмента, обширные кривые обучения, дорогостоящее оборудование и высокая вариабельность послеоперационного ВГД являются одними из немногих зарегистрированных подводных камней, связанных с существующими моделями, что делает разработку альтернативной модели ГВТ требованием для преодоления этих проблем20,21,22.
Настоящий протокол формализует новую хирургическую процедуру для индуцирования ГТ в качестве прокси глаукомы, основанную на прижигании лимбального сплетения (ЛПК) у грызунов23. Это простая, воспроизводимая, доступная и неинвазивная модель, которая обеспечивает высокую эффективность и низкую вариабельность повышения ВГД, связанную с уникально высокой скоростью полного клинического выздоровления, что обеспечивает функциональную оценку in vivo на меньшем количестве животных, используемых в каждом эксперименте. Хирургический метод индуцирует подострую ГТ с постепенным возвращением к исходному уровню через несколько дней, что моделирует гипертонический приступ, наблюдаемый при острой закрытоугольной глаукоме. Кроме того, восстановление ВГД в модели сопровождается непрерывной глаукоматозной нейродегенерацией, что полезно для будущих механистических исследований вторичной дегенерации РГК, которая происходит в нескольких случаях глаукомы человека, несмотря на адекватный контроль ВГД.
Прижигание лимбального сплетения (ЛПК) является новой посттрабекулярной моделью, преимущество которой заключается в том, что она нацелена на легкодоступные сосудистые структуры, не требующие диссекции конъюнктивы или шипа17,28. В отличие от модели прижиг…
The authors have nothing to disclose.
Мы выражаем признательность нашим лаборантам Хосе; Нильсон душ Сантуш, Дайанн Мандарино Торрес, Хосе Франсиско Тибурсио, Жильдо Бриту де Соуза и Лучано Кавальканте Феррейра. Это исследование финансировалось FAPERJ, CNPq и CAPES.
Acetone | Isofar | 201 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Active electrode for electroretinography | Hansol Medical Co | – | Stainless steel needle 0.25 mm × 15 mm |
Anestalcon | Novartis Biociências S/A | MS-1.0068.1087 | Proxymetacaine hydrochloride 0.5% |
Calcium chloride | Vetec | 560 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Cautery Low Temp Fine Tip 10/bx | Bovie Medical Corporation | AA00 | Low-temperature ophthalmic cautery |
Cetamin | Syntec do Brasil Ltda | 000200-3-000003 | Ketamine hydrochloride 10% |
DAKO | Dako North America | S3023 | Antifade mounting medium |
DAPI | Thermo Fisher Scientific | 28718-90-3 | diamidino-2-phenylindole; blue fluorescent nuclear counterstain; emission at 452±3 nm |
Ecofilm | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0487 | Carmellose sodium 0.5% |
EPON Resin | Polysciences, Inc. | – | Epoxy resin used for electron microscopy, composed of a mixture of four reagents: Poly/Bed 812 Resin (CAT#08791); DDSA – Dodecenylsuccinic Anhydride (CAT#00563); NMA – Nadic Methyl Anhydride (CAT#00886); DMP-30 – 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol (CAT#00553) |
Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences | 16110 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Hyabak | União Química Farmacêutica Nacional S/A | MS-8042140002 | Sodium hyaluronate 0.15% |
Icare Tonolab | Icare Finland Oy | TV02 (model number) | Rebound handheld tonometer |
IgG donkey anti-mouse antibody + Alexa Fluor 555 | Thermo Fisher Scientific | A31570 | Secondary antibody solution |
LCD monitor 23 inches | Samsung Electronics Co. Ltd. | S23B550 | Model LS23B550, for electroretinogram recording |
LSM 510 Meta | Carl Zeiss | – | Confocal epifluorescence microscope |
Maxiflox | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0489 | Ciprofloxacin 3.5 mg/g |
MEB-9400K | Nihon Kohden Corporation | – | System for electroretinogram recording |
monoclonal IgG1 mouse anti-Brn3a | MilliporeSigma | MAB-1585 | Brn3a primary antibody solution |
Neuropack Manager v08.33 | Nihon Kohden Corporation | – | Software for electroretinogram signal processing |
Optomotry | CerebralMechanics | – | System for optomotor response analysis |
Osmium tetroxide | Electron Microscopy Sciences | 19100 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Potassium ferrocyanide | Electron Microscopy Sciences | 20150 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Reference and ground electrodes for electroretinography | Chalgren Enterprises | 110-63 | Stainless steel needles 0.4 mm × 37 mm |
Sodium cacodylate buffer | Electron Microscopy Sciences | 12300 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Ster MD | União Química Farmacêutica Nacional S/A | MS-1.0497.1287 | Prednisolone acetate 0.12% |
Terolac | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0497.1286 | Ketorolac trometamol 0.5% |
Terramicina | Laboratórios Pfizer Ltda | MS-1.0216.0024 | Oxytetracycline hydrochloride 30 mg/g + polymyxin B 10,000 U/g |
Tono-Pen XL | Reichert Technologies | 230635 | Digital applanation handheld tonometer |
TO-PRO-3 | Thermo Fisher Scientific | T3605 | Far red-fluorescent nuclear counterstain; emission at 661 nm |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 | Non-ionic surfactant |
Uranyl acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Xilazin | Syntec do Brasil Ltda | 7899 | Xylazine hydrochloride 2% |
Carl Zeiss | – | Stereo microscope for surgery and retinal dissection |