Summary

Méthodes de manipulations expérimentales après section du nerf optique dans le SNC des mammifères

Published: May 12, 2011
doi:

Summary

Transection du nerf optique est un modèle largement utilisé de blessure SNC adulte. Ce modèle est idéal pour effectuer un certain nombre de manipulations expérimentales qui ciblent la rétine au niveau mondial ou directement pour cible la population blessés neuronale des cellules ganglionnaires de la rétine.

Abstract

Cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) sont des neurones du SNC que les informations de sortie visuelle de la rétine au cerveau, via le nerf optique. Le nerf optique peut être consulté dans l'orbite de l'oeil et complètement sectionné (axotomisés), couper les axones de la population entière du CJR. Transection du nerf optique est un modèle reproductible de mort cellulaire par apoptose neuronale dans le SNC adulte 1-4. Ce modèle est particulièrement intéressant car la chambre vitrée de l'œil agit comme une capsule pour la livraison de médicaments à la rétine, permettant des manipulations expérimentales par injections intra-oculaire. La diffusion de produits chimiques à travers le fluide vitré veille à ce qu'ils agissent sur l'ensemble de la population du CJR. Les vecteurs viraux, des plasmides ou court ARN interférents (siRNA) peut également être livré à la chambre vitrée afin d'infecter ou de transfecter des cellules rétiniennes 5-12. Le tropisme élevé de virus adéno-associés (AAV) est bénéfique pour CGR cible, avec un taux d'infection de près de 90% des cellules à proximité du site d'injection 6, 7, 13-15. Par ailleurs, CGR peuvent être sélectivement transfectées par l'application de siRNA, des plasmides ou des vecteurs viraux pour l'extrémité coupée du nerf optique ou des vecteurs 16-19 injectant dans leur cible du colliculus supérieur 10. Cela permet aux chercheurs d'étudier les mécanismes de l'apoptose dans la population neuronale blessés sans effets confondants sur les neurones ou des cellules gliales d'autres spectateurs environs. RGC apoptose a une caractéristique du temps bien sûr où la mort cellulaire est retardée 3-4 postaxotomy jours, après quoi les cellules rapidement dégénérer. Ceci fournit une fenêtre pour des manipulations expérimentales dirigées contre les voies impliqués dans l'apoptose. Les manipulations qui ciblent directement les CGR de la souche du nerf optique sectionné sont effectuées au moment de la axotomie, immédiatement après la coupe le nerf. En revanche, lorsque les substances sont livrés par une voie intra-oculaire, ils peuvent être injectés avant la chirurgie ou dans les 3 premiers jours après la chirurgie, qui précède l'initiation de l'apoptose dans les CGR axotomisés. Dans le présent article, nous démontrons plusieurs méthodes pour des manipulations expérimentales après section du nerf optique.

Protocol

1. Technique chirurgicale Les expériences doivent être réalisées en utilisant des techniques aseptiques et en suivant les protocoles d'utilisation d'animaux de votre institution spécifique. Instruments et matériel (solutions, des substances d'essai, traceurs, aiguilles, etc) qui entrent en contact avec les tissus vivants doivent être stériles pour prévenir l'infection et les impacts négatifs sur le bien-être animal et les impacts négatifs potentiels sur l'étude. <p c…

Discussion

Transection du nerf optique est un modèle hautement reproductible de l'apoptose des neurones du SNC adulte. Les manipulations expérimentales ont démontré dans ce manuscrit permettre l'étude des mécanismes de l'apoptose RGC après une blessure.

Injections intraoculaires sont utiles pour cibler mondiale de la rétine. Cette procédure nécessite une certaine pratique, car il est essentiel de ne pas blesser la lentille avec la pointe de la pipette en verre. Endommager la lenti…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

PDK est soutenu par une subvention des IRSC exploitation (MOP 86523)

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Stereotaxic Frame   Stoelting, Kopf, WPI    
Rat Gas Mask   Stoelting, Kopf, WPI    
Anesthesia System   VetEquip 901806  
Isoflurane (PrAErrane)   Baxter Corp DIN 02225875  
Surgical Microscope   WPI, Zeiss, Leica    
Alcaine Eye Drops   Alcon    
Tears Naturale P.M.   Alcon    
Fine tip Dumont forceps   Fine Science Tools 11252-00  
10 μl Hamilton Syringe (1701RN; 26s/2”/2)   Hamilton Syringe Co. 80030  
1/16 inch Compression Fittings   Hamilton Syringe Co. 55751-01  
1/16 inch OD, 0.010 inch ID, PEEK Tubing   Supelco, Bellefonte, PA Z226661  
Dual RN Glass Coupler   Hamilton Syringe Co. 55752-01  
Mineral Oil Priming Kit: includes syringe, needles, rubber septa   Hamilton Syringe Co. PRMKIT  

References

  1. Bahr, M. Live or let die – retinal ganglion cell death and survival during development and in the lesioned adult CNS. Trends Neurosci. 23, 483-4890 (2000).
  2. Isenmann, S., Kretz, A., Cellerino, A. Molecular determinants of retinal ganglion cell development, survival, and regeneration. Prog Retin Eye Res. 22, 483-543 (2003).
  3. Koeberle, P. D., Bahr, M. Growth and guidance cues for regenerating axons: where have they gone. J Neurobiol. 59, 162-180 (2004).
  4. Weishaupt, J. H., Bahr, M. Degeneration of axotomized retinal ganglion cells as a model for neuronal apoptosis in the central nervous system – molecular death and survival pathways. Restor. Neurol. Neurosci. 19, 1-2 (2001).
  5. Arai-Gaun, S. Heme oxygenase-1 induced in muller cells plays a protective role in retinal ischemia-reperfusion injury in rats. Invest Ophthalmol Vis Sci. 45, 4226-4232 (2004).
  6. Bainbridge, J. W., Tan, M. H., Ali, R. R. Gene therapy progress and prospects: the eye. Gene Ther. 13, 1191-1197 (2006).
  7. Polo, A. D. i. Prolonged delivery of brain-derived neurotrophic factor by adenovirus-infected Muller cells temporarily rescues injured retinal ganglion cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 95, 3978-3983 (1998).
  8. Herard, A. S. siRNA targeted against amyloid precursor protein impairs synaptic activity in vivo. Neurobiol Aging. 27, 1740-1750 (2006).
  9. Koeberle, P. D., Bahr, M. The upregulation of GLAST-1 is an indirect antiapoptotic mechanism of GDNF and neurturin in the adult CNS. Cell Death Differ. 15, 471-483 (2008).
  10. Koeberle, P. D., Gauldie, J., Ball, A. K. Effects of adenoviral-mediated gene transfer of interleukin-10, interleukin-4, and transforming growth factor-beta on the survival of axotomized retinal ganglion cells. Neuroscience. 125, 903-920 (2004).
  11. Naik, R., Mukhopadhyay, A., Ganguli, M. Gene delivery to the retina: focus on non-viral approaches. Drug Discov Today. 14, 306-315 (2009).
  12. van Adel, B. A. Delivery of ciliary neurotrophic factor via lentiviral-mediated transfer protects axotomized retinal ganglion cells for an extended period of time. Hum Gene Ther. 14, 103-115 (2003).
  13. Alexander, J. J., Hauswirth, W. W. Adeno-associated viral vectors and the retina. Adv Exp Med Biol. 613, 121-128 (2008).
  14. Allocca, M. AAV-mediated gene transfer for retinal diseases. Expert Opin Biol Ther. 6, 1279-1294 (2006).
  15. Surace, E. M., Auricchio, A. Versatility of AAV vectors for retinal gene transfer. Vision Res. 48, 353-359 (2008).
  16. Garcia-Valenzuela, E. Axon-mediated gene transfer of retinal ganglion cells in vivo. J Neurobiol. 32, 111-122 (1997).
  17. Koeberle, P. D., Wang, Y., Schlichter, L. C. Kv1.1 and Kv1.3 channels contribute to the degeneration of retinal ganglion cells after optic nerve transection in vivo. Cell Death Differ. 17, 134-144 (2010).
  18. Kugler, S. Transduction of axotomized retinal ganglion cells by adenoviral vector administration at the optic nerve stump: an in vivo model system for the inhibition of neuronal apoptotic cell death. Gene Ther. 6, 1759-1767 (1999).
  19. Lingor, P. Down-regulation of apoptosis mediators by RNAi inhibits axotomy-induced retinal ganglion cell death in vivo. Brain. 128, 550-558 (2005).
  20. Leon, S. Lens injury stimulates axon regeneration in the mature rat optic nerve. J Neurosci. 20, 4615-4626 (2000).
  21. Mansour-Robaey, S. Effects of ocular injury and administration of brain-derived neurotrophic factor on survival and regrowth of axotomized retinal ganglion cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 91, 1632-1636 (1994).
  22. D’Onofrio, P. M., Magharious, M. M., Koeberle, P. D. Optic Nerve Transection: A Model of Adult. J Vis Exp. , .

Play Video

Cite This Article
D’Onofrio, P. M., Magharious, M. M., Koeberle, P. D. Methods for Experimental Manipulations after Optic Nerve Transection in the Mammalian CNS. J. Vis. Exp. (51), e2261, doi:10.3791/2261 (2011).

View Video