Vurdering af Vascular Regeneration i CNS Brug af musen Retina

Gennem CNS udvikling, nerver, immunceller og blodkar etablere bemærkelsesværdigt koblede netværk for at sikre tilstrækkelig vævsperfusion og tillade overførsel af sensorisk information ^1-5. Fordelingen af vaskulære systemer resulterer i utilstrækkelig iltningen af vævet og kompromitteret metabolisk forsyning og er i stigende grad anerkendt som en vigtig bidragyder til patogenesen af neurodegenerative sygdomme ^6. Vaskulær frafald og forværringen af neurovaskulær enhed i hjernen, for eksempel, er forbundet med vaskulær demens, vaskulære læsioner i den hvide substans i hjernen ⁷ og Alzheimers sygdom med stenose af arterioler og små fartøjer ^8. Desuden er nedsat vaskulær barriere funktion menes at bidrage multipel sklerose ⁹ og amyotrofisk lateral sklerose ^10.

Direkte relevans for den retinale model beskrevet i denne protokol, blændendesygdomme, såsom diabetisk retinopati ¹¹ og præmatur retinopati ^12, er ^13, kendetegnet af en fase med tidlig vaskulær degeneration. Den efterfølgende iskæmisk stress på neurovascular nethinden udløser en anden fase af overdreven og patologisk neovaskularisering som sandsynligvis stammer som en kompenserende reaktion genetablere ilt og energiforsyning ^14-16. En attraktiv strategi for at overvinde den iskæmiske stress, der er centralt for sygdomsprogression er at genoprette funktionelle vaskulære netværk specifikt i iskæmiske områder af neuro-nethinden (figur 2 og 3). Fremprovokere en kontrolleret angiogene respons kan komme på tværs som kontra-intuitivt for en tilstand, hvor anti-angiogenese behandlinger såsom anti-VEGFs betragtes som tilpassede behandlinger. Alligevel er bevis for gyldigheden af ​​denne tilgang montering. For eksempel, øge "fysiologisk-lignende" vaskulær genvækst i ischemic retinopatier er elegant demonstreret gennem indførelse af endotel præcursorceller ^17, hæmning af Müller celle-udtrykte VEGF-induceret nedregulering af andre angiogene faktorer ^18, injektion af myeloide stamceller ^19, hæmning af NADPH oxidase induceret apoptose ^20, stigende kosten ω-3 polyumættede fedtsyrer syre indtag ²¹ behandling med et carboxyterminalt fragment af tryptophan tRNA-syntetase ²² og direkte indgivelse af VEGF eller FGF-2 til beskyttelse af gliaceller ^23. Desuden har vi påvist, at modulerende klassiske neuronale vejledning tidskoder såsom Semaphorins eller Netrins i iskæmiske retinopatier accelererer vaskulær regenerering af sunde fartøjer i nethinden og dermed reducerer patologisk angiogenese ^{24, 25.} Af direkte klinisk relevans, flere af de førnævnte dyreforsøg bevis for, at fremme vaskulær regeneration i den tidlige fase af iskæmisk retinopati kan reducere synstruende præ-retinal neovaskularisering ^{19, 23, 24, 26,} sandsynligvis gennem reduktion af iskæmisk byrde.

Udarbejdelse af terapeutiske strategier, der stimulerer regenerering af funktionelle fartøjer fortsat en stor udfordring for vaskulære biologer. Her beskriver vi et eksperimentelt system, der beskæftiger musemodel af ilt-induceret retinopati (OIR) at undersøge strategier til at modulere vaskulære genvækst i nethinden. Udviklet af Smith et al. I 1994 ^27, denne model fungerer som en proxy for menneskerettigheder proliferative retinopati og består af udsætte P7 museunger til 75% O _2, indtil P12 og derefter re-introducere hvalpene til omgivende rum O _2-spænding (Figur 1). Dette paradigme løst efterligner et scenarie, hvor en tidlig spædbarn er ventileretmed O _2. Eksponeringen af museunger til hyperoxi provokerer degeneration af retina kapillærer og microvasculature, og giver en reproducerbar område af vaso-udslettelse (VO), typisk vurderes ved udrejse fra O ₂ på P12, selvom maksimal VO område nås ved 48 timer (P9) efter eksponering til O ₂ ^28. Hos mus, de avaskulære VO zoner spontant regenerere i løbet af ugen efter re-introduktion til rumluft og til sidst VO zoner er fuldstændig re-vaskulariseret (Figur 2). Reintroduktion til rumluft af mus udsat for OIR provokerer også præ-retinal neovaskularisering (NV) (maksimal ved P17), der typisk vurderes at bestemme effektiviteten af ​​anti-angiogene behandling paradigmer. I sin reneste form, det OIR model giver en meget reproducerbar og kvantificerbar redskab til at vurdere ilt-induceret vaskulær degeneration og bestemme omfanget af destruktive præ-retinal neovaskularisering ^29-31.

<p class = "jove_content"> Forskellige eksplorative behandling paradigmer, der modulerer CNS vaskulær regenerering kan undersøges ved hjælp af OIR model, herunder brug af farmakologiske forbindelser, genterapi, gendeletion og meget mere. Tilbøjelighed en given tilgang til at påvirke vaskulær genvækst vurderes trinvis i vinduet mellem P12 (maksimal VO efter exit fra hyperoxi) og P17 (maksimal NV). Evaluering af behandlingsresultatet på patologisk NV kan hurtigt og nemt bestemmes parallelt og er blevet grundigt beskrevet af Stahl og kolleger ^{30, 31.} Her giver vi en enkel trin-for-trin procedure at undersøge graduering af fysiologiske revaskularisering inden den neurale nethinde ved farmakologiske forbindelser, potentielle lægemidler, virale vektorer eller studere indflydelsen af ​​kandidatgener i transgene eller knockout-mus.