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.
גלאוקומה ראשונית היא מחלה הרסנית עין משפיעה על 60.5 מיליון אנשים מוערכים ברחבי העולם 1, מה שעלול להוביל לאובדן ראיית חי שינוי ועיוורון 2. מחקר על מנגנוני המחלה, ופיתוח תרופות חדשניות לגלאוקומה, תלויים בדגמים טובים של המחלה אשר לשחזר כמה מסימני ההיכר של פתולוגיה.
אנו מציגים כאן מודל גלאוקומה עכברוש על פי השיטה של et al Samsel. 3 המטרה הכוללת של שיטה זו היא להגביר את לחץ התוך עיני (IOP) בעיניים על ידי הזרקת microspheres המגנטי ללשכה הקדמית, ומשתמש בטבעת מגנטית, ישיר אותם לזווית iridocorneal. זה פוגע ביצוא ימי, אשר מגדיל את לחץ התוך עיני, שהוביל לניזק עצבי ואובדן תא. הפרוטוקול פותח כדי לנסות לספק מודל פשוט, מושרה של גלאוקומה.
פרוטוקול זה יכול להיות כמה יתרונותעל טכניקות קיימות. מודלים עכבר גנטיים כגון DBA / י 2 זמינים, שאינו דורשים הליכים ליזום; עם זאת אלה עשויים להיות תחילתה צפויה של התקדמות המחלה 4. בניגוד לכך, מודלים מושרה, שרובם מסתמכים על ניתוח הרמת IOP במכרסמים, יש את היתרון שייזום יכול להיות נשלט על ידי המשתמש. חלק מהשיטות הללו יכול להיות חסרונות משלהם לעומת זאת, כולל להיות מאתגרים מבחינה טכנית 5, ויכול לדרוש הליכים מרובים כדי לשמור על לחץ תוך עיני מוגבר 6.
בניגוד לכך, השיטה מושרה המפורטת בכתב היד הזה היא טכניקה פשוטה, יעילה, ושחזור שמייצרת עליות יציבים, חזקות בלחץ, עם צורך מינימאלי לreinjection. בנוסף, הוא אינו כרוך בציוד יקר, ורק דורש מיומנויות כירורגיות בסיסיות לביצוע. פרוטוקול זה יכול להיות מתאים לקוראים שמחפשים להגדיר פחות תובעני מבחינה טכנית מושרהמודל גלאוקומה במעבדה שלהם.
כאן אנו מדגימים שיטה לגרימת IOP הגבוה בחולדה, על ידי הזרקת microspheres המגנטי לתוך התא הקדמי של העין. שיטה זו היא פשוטה לביצוע, ודורשת מומחיות כירורגית קטנה, או שעות של תרגול ועידון. יתר על כן, ההליך הוא אפקטיבי; לעתים רחוקות דורש יותר מאשר זריקה אחת של חרוזים כדי לגרום לעלייה חזקה, חזקה בלחץ (reinjection שיעור של כ -10%). זה עשוי לספק יתרון על פני שיטות מושרה קיימות, כגון וריד episceral המאתגר מבחינה טכנית טרשת נפוצה מודל 11, או פרוטוקול photocoagulation לייזר 6, אשר יכול לדרוש הליכים מרובים כדי לשמור העלו IOP.
על מנת שהשיטה כדי להצליח עם זאת, יש כמה קריטי צעדים קטנים שיש לנקוט. ראשית כדאי להשתמש במגנט בצורה טבעתי לצייר חרוזים לזווית iridocorneal. צעד זה הוא שינוי של הפרוטוקול המקורי, wherדואר חרוזים הוזרקו לתוך התא הקדמי, ולאחר מכן עברו ביד חופשית סביב העין 3. באמצעות מגנט טבעתי אומר שmicrospheres צריך להתיישב באופן שווה סביב הזווית, הדורש חלוקה מחדש ידנית מינימאלית. שנית, שיעור ההזרקה צריך להיות מהיר – איטי מדי והחרוזים בעיקר יצטברו בצד אחד של הזווית, שהובילו לכיסוי חלקי, ובאופן פוטנציאלי אין עלייה בלחץ. באופן כללי אם כי, השיטה היא פשוטה מספיק שהמשתמש יכול בקלות לבצע שינויים בפרוטוקול, כגון שינוי הגודל או הנפח של חלקיקי microsphere, אולי כדי לנסות לשנות את מידת גובה IOP.
עם זאת, חסרון פוטנציאלי אחד של השיטה הוא שיש אחד מעט שליטה על היקף יתר לחץ דם, אשר בכ 5-10% מהמקרים שצפינו עלה מעל 60 מ"מ כספית. עלייה מוגזמת בIOP יכולה להיות מאוד הרסנית לרקמת רשתית, ועלולה להפוך את חקר המנגנונים ויומשעמם של מוות של תאים מאתגרים. עם זאת, השיטה מייצרת פתולוגיה עצבית עקבית, הן בעצב הרשתית ואופטי, שניתן להשפיע פרמקולוגית 12. זה עלול להפוך את המודל אטרקטיבי לפיתוח תרופות חדשניות לטיפול בגלאוקומה. בנוסף, מאחר שהחרוזים מופנים לזווית iridocorneal, זה משאיר חזותי הציר חופשי להדמית חיה של דיסק הרשתית או אופטי. אנו צופים כי מודל זה יותאם ומשמש ליישומים עתידיים במינים אחרים, כוללים עכבר.
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 |