Beoordeling van de Vasculaire Regeneratie in het CZS met de muis Retina

Gedurende CNS ontwikkeling, zenuwen, immuuncellen en bloedvaten vast opmerkelijk gekoppeld netwerken om adequate weefsel perfusie zorgen en laat de transmissie van sensorische informatie ^1-5. De verdeling van vasculaire systemen resulteert in onvoldoende zuurstofvoorziening van de weefsels en gecompromitteerde metabole vraag en wordt steeds meer erkend als een belangrijke bijdrage aan de pathogenese van neurodegeneratieve ziekten ^6. Vasculaire uitval en de verslechtering van de neurovasculaire eenheid binnen de hersenen, bijvoorbeeld, is geassocieerd met vasculaire dementie, vasculaire laesies van de witte stof van de hersenen ⁷ en Alzheimer met stenose van arteriolen en kleine vaten ^8. Bovendien wordt verslechterde vasculaire barrièrefunctie gedacht multiple sclerose ⁹ en amyotrofe laterale sclerose ¹⁰ dragen.

Van direct belang zijn voor de retinale model beschreven in dit protocol, verblindendeziekten zoals diabetische retinopathie en ¹¹ retinopathie van prematuriteit ^{12, 13} gekenmerkt door een fase van vroege vasculaire degeneratie. De daaropvolgende ischemische belasting van de neurovasculaire netvlies veroorzaakt een tweede fase van overmatig en pathologische neovascularisatie die waarschijnlijk afkomstig als compenserende reactie opnieuw instate zuurstof en energievoorziening ^14-16. Een aantrekkelijke strategie om de ischemische stress die centraal ziekteprogressie overwinnen is om functionele vasculaire netwerken herstellen specifiek in de ischemische gebieden van de neuro-retina (figuren 2 en 3). Veroorzakend een gecontroleerde angiogene respons kan overkomen contra-intuïtief een aandoening waarbij anti-angiogene behandelingen zoals anti-VEGF's worden beschouwd als aangepast behandelingen. Toch bewijs voor de geldigheid van deze aanpak is montage. Bijvoorbeeld, het verbeteren van "fysiologische-achtige" vasculaire hergroei in ischemic retinopathiën is elegant aangetoond door middel van introductie van endotheliale voorlopercellen ^17, remming van Müller-cel tot expressie VEGF geïnduceerde downregulatie van andere angiogene factoren ^18, injectie van myeloïde voorlopercellen ^19, remming van NADPH oxidase geïnduceerde apoptose ^20, het verhogen van de voeding ω-3 meervoudig onverzadigde vetzuren zuur inname ²¹ behandeling met een carboxyl-terminaal fragment van tryptofaan tRNA synthetase ²² en directe toediening van VEGF of FGF-2 voor de bescherming van gliacellen ^23. Bovendien hebben we aangetoond dat het moduleren van neuronale klassieke Praktische signalen zoals Semaforines of netrins in ischemische retinopathie versnelt vasculaire regeneratie van gezonde vaten in het netvlies en daardoor vermindert pathologische angiogenèse ^{24, 25.} Van directe klinische relevantie, een aantal van de hiervoor genoemde dierlijke studies tonen aan dat het bevorderen van vasculaire regeneratie tijdens de vroege fase van ischemische retinopathie kan een aanzienlijke besparing-zicht bedreigen pre-retinale neovascularisatie ^{19, 23, 24, 26,} waarschijnlijk door de vermindering van ischemische belasting.

Het bedenken van therapeutische strategieën die regeneratie van functionele schepen te stimuleren blijft een belangrijke uitdaging voor vasculaire biologen. Hier beschrijven we een experimenteel systeem dat de muis-model van zuurstof-geïnduceerde retinopathie (OIR) om strategieën te verkennen om vasculaire hergroei te moduleren in het netvlies in dienst heeft. Ontwikkeld door Smith et al.. In 1994 ^27, dit model fungeert als een proxy voor de menselijke proliferatieve retinopathieën en bestaat uit het blootstellen van P7 muis pups tot 75% O ₂ tot P12 en vervolgens opnieuw introduceren van de pups tot omgevingstemperatuur O _2-spanning (Figuur 1). Dit paradigma losjes bootst een scenario waarbij een te vroeg geboren baby wordt geventileerdmet O _2. De blootstelling van de muis pups te hyperoxie veroorzaakt degeneratie van het netvlies haarvaten en microvasculature, en levert een reproduceerbare gebied van vaso-uitwissen (VO) doorgaans aan bij het ​​verlaten van O ₂ op P12, hoewel maximale VO gebied na wordt bereikt bij 48 uur (P9) blootstelling aan _O2 ^28. In de muis, de avasculaire VO zones spontaan te regenereren in de loop van de week na herintroductie om ruimte lucht en uiteindelijk VO zones zijn volledig opnieuw gevasculariseerd (figuur 2). Herintroductie kamerlucht van muizen blootgesteld aan OIR lokt pre-retinale neovascularisatie (NV) (maximaal bij P17) die meestal wordt beoordeeld om de effectiviteit van anti-angiogene behandeling paradigma bepalen. In zijn zuiverste vorm, de OIR model geeft een zeer reproduceerbare en kwantificeerbare instrument om zuurstof-geïnduceerde vasculaire degeneratie beoordelen en bepalen de omvang van de destructieve pre-retinale neovascularisatie ^29-31.

<p class = "jove_content"> Diverse exploratieve behandeling paradigma dat CNS vasculaire regeneratie moduleren kan worden onderzocht met behulp van de OIR model inclusief het gebruik van farmacologische stoffen, gentherapie, gendeletie en meer. De neiging van een bepaalde aanpak van vasculaire hergroei te beïnvloeden wordt beoordeeld stapsgewijs in het venster tussen P12 (maximale VO na verlaten hyperoxia) en P17 (maximale NV). Evaluatie van de resultaten van de behandeling op pathologische NV kan snel en eenvoudig worden bepaald parallel en is grondig beschreven door Stahl en collega's ^{30, 31.} Hier geven we een eenvoudige stap-voor-stap procedure om de modulatie van fysiologische revascularisatie onderzoeken in de neurale retina van farmacologische verbindingen potentiële therapeutica, virale vectoren of de invloed van kandidaat genen in transgene of knockout-muizen te bestuderen.