אופטימיזציה של מודל העכבר לחסימת ורידים ברשתית כדי להגביל את השונות
Summary
כאן, אנו מתארים פרוטוקול אופטימלי לחסימת ורידים ברשתית באמצעות ורד בנגלי ומערכת מיקרוסקופ הדמיית רשתית מונחה לייזר עם המלצות למקסם את יכולת השחזור שלה בזנים מהונדסים גנטית.
Abstract
מודלים עכבריים של חסימת ורידים ברשתית (RVO) משמשים לעתים קרובות ברפואת עיניים לחקר פגיעה היפוקסית-איסכמית ברשתית העצבית. בדו”ח זה, שיטה מפורטת המצביעה על צעדים קריטיים מסופקת עם המלצות לאופטימיזציה כדי להשיג שיעורי חסימה מוצלחים באופן עקבי על פני זני עכברים מהונדסים גנטית שונים. מודל עכבר RVO מורכב בעיקר ממתן תוך ורידי של צבע פוטונסיטייזר ואחריו פוטוקואגולציה בלייזר באמצעות מיקרוסקופ הדמיה רשתית המחובר ללייזר מונחה עיניים. שלושה משתנים זוהו כגורמים הקובעים עקביות חסימה. על ידי התאמת זמן ההמתנה לאחר מתן בנגל ואיזון תפוקת הלייזר הבסיסית והניסויית, ניתן להגביל את השונות בין הניסויים ולהשיג שיעור הצלחה גבוה יותר של חסימות. שיטה זו יכולה לשמש לחקר מחלות רשתית המאופיינות בצקת רשתית ופגיעה היפוקסית-איסכמית. בנוסף, מכיוון שמודל זה גורם לפגיעה בכלי הדם, ניתן ליישם אותו גם כדי לחקור את כלי הדם העצביים, מוות עצבי ודלקת.
Introduction
חסימת ורידים ברשתית (RVO) היא מחלת כלי דם רשתית נפוצה שהשפיעה על כ -28 מיליון אנשים ברחבי העולם בשנת 20151. RVO מוביל לירידה בראייה ואובדן אצל מבוגרים בגיל העבודה וקשישים, המייצג מחלה מסכנת ראייה מתמשכת המוערכת בעלייה במהלך העשור הקרוב. חלק מהפתולוגיות המובהקות של RVO כוללות פגיעה היפוקסית-איסכמית, בצקת ברשתית, דלקת ואובדן עצבי2. נכון לעכשיו, קו הטיפול הראשון בהפרעה זו הוא באמצעות מתן מעכבי גורם גדילה אנדותל כלי דם (VEGF). בעוד טיפול אנטי VEGF עזר לשפר בצקת ברשתית, חולים רבים עדיין מתמודדים עם ירידה בראייה3. כדי להבין עוד יותר את הפתופיזיולוגיה של מחלה זו ולבחון קווי טיפול חדשים פוטנציאליים, יש צורך ליצור פרוטוקול מודל עכבר RVO פונקציונלי ומפורט עבור זני עכברים שונים.
מודלים של עכברים פותחו תוך יישום אותו מכשיר לייזר המשמש בחולים אנושיים, בשילוב עם מערכת הדמיה המותאמת לגודל הנכון עבור עכבר. מודל עכבר זה של RVO דווח לראשונה בשנת 2007 4 והוקם עוד יותר על ידי Ebneter ואחרים 4,5. בסופו של דבר, המודל עבר אופטימיזציה על ידי Fuma et al. כדי לשכפל ביטויים קליניים מרכזיים של RVO כגון בצקת רשתית6. מאז שהמודל דווח לראשונה, מחקרים רבים השתמשו בו באמצעות מתן צבע פוטונסיטייזר ואחריו פוטוקואגולציה של ורידים רשתית מרכזיים באמצעות לייזר. עם זאת, כמות וסוג הצבע המנוהל, עוצמת הלייזר וזמן החשיפה משתנים באופן משמעותי בין מחקרים שהשתמשו בשיטה זו. הבדלים אלה יכולים לעתים קרובות להוביל לשונות מוגברת במודל, מה שמקשה על השכפול. נכון להיום, לא פורסמו מחקרים עם פרטים ספציפיים על אפיקים פוטנציאליים לאופטימיזציה שלה.
דוח זה מציג מתודולוגיה מפורטת של מודל עכבר RVO בזן C57BL/6J וזן caspase-9 אנדותל המושרה בטמוקסיפן (iEC Casp9KO) עם רקע C57BL/6J ורלוונטי לפתולוגיה של RVO כזן ייחוס לעכבר מהונדס גנטית. מחקר קודם הראה כי הפעלה לא אפופטוטית של קספאז-9 אנדותל מעוררת בצקת ברשתית ומקדמת מוות עצבי8. הניסיון בשימוש בזן זה עזר לקבוע ולספק תובנות לגבי שינויים אפשריים כדי להתאים את מודל עכבר RVO, אשר יכול להיות ישים לזנים מהונדסים גנטית אחרים.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודל RVO העכבר מספק דרך להבין עוד יותר פתולוגיה RVO ולבחון טיפולים פוטנציאליים. בעוד מודל RVO העכבר נמצא בשימוש נרחב בתחום, יש צורך בפרוטוקול מפורט עדכני של המודל המתייחס לשונות שלו ומתאר את האופטימיזציה של המודל. כאן, אנו מספקים מדריך עם דוגמאות מניסיון על מה שניתן לשנות כדי לקבל את התוצאות הע…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Materials
| Carprofen | Rimadyl | NADA #141-199 | keep at 4 °C |
| Corn Oil | Sigma-Aldrich | C8267 | |
| Fiber Patch Cable | Thor Labs | M14L02 | |
| GenTeal | Alcon | 00658 06401 | |
| Ketamine Hydrochloride | Henry Schein | NDC: 11695-0702-1 | |
| Lasercheck | Coherent | 1098293 | |
| Phenylephrine | Akorn | NDCL174478-201-15 | |
| Phoneix Micron IV with Meridian, StreamPix, and OCT modules | Phoenix Technology Group | ||
| Proparacaine Hydrochloride | Akorn | NDC: 17478-263-12 | keep at 4 °C |
| Refresh | Allergan | 94170 | |
| Rose Bengal | Sigma-Aldrich | 330000-5G | |
| Tamoxifen | Sigma-Aldrich | T5648-5G | light-sensitive |
| Tropicamide | Akorn | NDC: 174478-102-12 | |
| Xylazine | Akorn | NDCL 59399-110-20 |
References
- Song, P., Xu, Y., Zha, M., Zhang, Y., Rudan, I. Global epidemiology of retinal vein occlusion: a systematic review and meta-analysis of prevalence, incidence, and risk factors. Journal of Global Health. 9 (1), 010427 (2019).
- Ehlers, J. P., Fekrat, S. Retinal vein occlusion: beyond the acute event. Survey of Ophthalmology. 56 (4), 281-299 (2011).
- Iftikhar, M., et al. Loss of peak vision in retinal vein occlusion patients treated for macular edema. American Journal of Ophthalmology. 205, 17-26 (2019).
- Zhang, H., et al. Development of a new mouse model of branch retinal vein occlusion and retinal neovascularization. Japanese Journal of Ophthalmology. 51 (4), 251-257 (2007).
- Ebneter, A., Agca, C., Dysli, C., Zinkernagel, M. S. Investigation of retinal morphology alterations using spectral domain optical coherence tomography in a mouse model of retinal branch and central retinal vein occlusion. PLoS One. 10 (3), 0119046 (2015).
- Fuma, S., et al. A pharmacological approach in newly established retinal vein occlusion model. Scientific Reports. 7, 43509 (2017).
- Zhang, C., et al. Activation of microglia and chemokines in light-induced retinal degeneration. Molecular Vision. 11, 887-895 (2005).
- Avrutsky, M. I., et al. Endothelial activation of caspase-9 promotes neurovascular injury in retinal vein occlusion. Nature Communications. 11 (1), 3173 (2020).
- Nicholson, L., et al. Diagnostic accuracy of disorganization of the retinal inner layers in detecting macular capillary non-perfusion in diabetic retinopathy. Clinical & Experimental Ophthalmology. 43 (8), 735-741 (2015).
- Moein, H. R., et al. Optical coherence tomography angiography to detect macular capillary ischemia in patients with inner retinal changes after resolved diabetic macular edema. Retina. 38 (12), 2277-2284 (2018).
- Hirabayashi, K., et al. Development of a novel model of central retinal vascular occlusion and the therapeutic potential of the adrenomedullin-receptor activity-modifying protein 2 system. American Journal of Pathology. 189 (2), 449-466 (2019).
- Martin, G., Conrad, D., Cakir, B., Schlunck, G., Agostini, H. T. Gene expression profiling in a mouse model of retinal vein occlusion induced by laser treatment reveals a predominant inflammatory and tissue damage response. PLoS One. 13 (3), 0191338 (2018).
- Drechsler, F., et al. Effect of intravitreal anti-vascular endothelial growth factor treatment on the retinal gene expression in acute experimental central retinal vein occlusion. Ophthalmic Research. 47 (3), 157-162 (2012).
- Genevois, O., et al. Microvascular remodeling after occlusion-recanalization of a branch retinal vein in rats. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (2), 594-600 (2004).
- Khayat, M., Lois, N., Williams, M., Stitt, A. W. Animal models of retinal vein occlusion. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (14), 6175-6192 (2017).
- Nguyen, V. P., Li, Y., Zhang, W., Wang, X., Paulus, Y. M. High-resolution multimodal photoacoustic microscopy and optical coherence tomography image-guided laser induced branch retinal vein occlusion in living rabbits. Scientific Reports. 9 (1), 10560 (2019).
- Sayyed, S. A. A. R., Beedri, N. I., Kadam, V. S., Pathan, H. M. Rose Bengal sensitized bilayered photoanode of nano-crystalline TiO2-CeO2 for dye-sensitized solar cell application. Applied Nanoscience. 6 (6), 875-881 (2015).
- Emmart, E. W. Observations on the absorption spectra of fluorescein, fluorescein derivatives and conjugates. Archives of Biochemistry and Biophysics. 73 (1), 1-8 (1958).
- Yu, L., Liu, Z., Liu, S., Hu, X., Liu, L. Fading spectrophotometric method for the determination of polyvinylpyrrolidone with eosin Y. Chinese Journal of Chemistry. 27 (8), 1505-1509 (2009).
- MacDonald, D. The ABCs of RVO: a review of retinal venous occlusion. Clinical & Experimental Optometry. 97 (4), 311-323 (2014).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
- LaVail, M. M., Gorrin, G. M., Repaci, M. A. Strain differences in sensitivity to light-induced photoreceptor degeneration in albino mice. Current Eye Research. 6 (6), 825-834 (1987).
- Jeffery, G. The albino retina: an abnormality that provides insight into normal retinal development. Trends in Neurosciences. 20 (4), 165-169 (1997).
- Kinnear, P. E., Jay, B., Witkop, C. J. Albinism. Survey of Ophthalmology. 30 (2), 75-101 (1985).
- Stahl, A., et al. Postnatal weight gain modifies severity and functional outcome of oxygen-induced proliferative retinopathy. American Journal of Pathology. 177 (6), 2715-2723 (2010).
