Summary

Tecnica mini-invasiva per iniezione in Rat nervo ottico

Published: May 19, 2015
doi:

Summary

Direct injection into the rat optic nerve is useful for regenerative research. We demonstrate a minimally-invasive technique for direct injection into a rat optic nerve that does not involve opening the skull. Using this method, surgical complications are minimized and recovery is more rapid.

Abstract

The rat optic nerve is a useful model for stem cell regeneration research. Direct injection into the rat optic nerve allows delivery into the central nervous system in a minimally-invasive surgery without bone removal. This technique describes an approach to visualization and direct injection of the optic nerve following minor fascial dissection from the orbital ridge, using a conjunctival traction suture to gently pull the eye down and out. Representative examples of an injected optic nerve show successful injection of dyed beads.

Introduction

Il nervo ottico offre una posizione ideale per il sistema nervoso centrale (SNC) ricerca rigenerativa comprese le condizioni oftalmologiche quali neurite ottica, glaucoma e traumi. Iniezioni di una varietà di cellule staminali hanno né dimostrato l'efficacia o mostrato risultati promettenti nel sostituire persi mielina, aumentando conta assonale e / o prevenire le malattie degenerative. 1,2

Il nervo ottico umano contiene circa 1,2 milioni di assoni parallele viaggiano dalla retina al chiasma con un diametro di circa 3,0-3,5 mm. 3 Per modellare malattie umane in laboratorio, il ratto è stato utilizzato di frequente. Il nervo ottico ratto adulto contiene circa 100.000 assoni in un diametro di circa 0,5 mm. 4 Una delle maggiori limitazioni nella CNS ricerca rigenerativa è l'accesso senza osso diretto. Complicanze e rischi chirurgici per l'animale più elevati, se il cranio o vertebre vengono rimossi. Simile ai benefici dellaapprocci minimamente invasivi nella colonna vertebrale, 5 iniezioni del nervo ottico diretti senza aprire il cranio offrono ridotto complicazioni e un recupero più rapido.

Questa tecnica è stata utilizzata in studi precedenti. 6 In questo manoscritto e video che accompagna, dimostriamo una procedura minimamente invasiva per iniettare le cellule staminali nel nervo ottico topo.

Protocol

NOTA: Tutte le procedure sugli animali sono stati approvati dalla cura degli animali e del Comitato uso Johns Hopkins. Macchine per anestesia richiedono ispezione annuale e la calibrazione, se necessario. 1. Anestesia e Posizionamento Anestesia. Eseguire tutte le procedure chirurgiche in anestesia con 2-3% isofluorane. Confermare adeguato livello di anestesia da un pizzico punta e tasso di respirazione. Verificare che il topo non si muove in risposta ad un pizzico piedi. NOTA: Un sussu…

Representative Results

Al termine dell'esperimento, i ratti sono stati sacrificati e perfusi con paraformaldeide al 4%. I nervi ottici sono stati accuratamente sezionati e montate per criostato sezionamento. La Figura 2 mostra un esempio di un ratto intera nervo ottico a bassa potenza in cui Evans colorante blu è stato iniettato per visualizzare il sito. La freccia indica la posizione precisa di iniezione. Questo dissezione è stato fatto entro pochi minuti dell'iniezione come indicato dalla diffusione ristretta del …

Discussion

Direct injection into the optic nerve of stem cells or other products intended to facilitate regeneration provides a convenient model compared to other means of injections into the CNS. This technique takes less time, requires less total anesthesia, avoids drilling or removing skull or bone tissue, reduces complications rates and allows for more rapid recovery following surgery.

The most critical steps in this protocol include: 1. Adequate hemostasis in the surgical field to allow clear visua…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by NeuralStem, Inc., and Johns Hopkins Project RESTORE.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Lewis rat Charles River 4 Any rat strain will work.
Anesthesia machine Surgivet CDS9000 CDS 9000 Small Animal Anesthesia Machine – Pole Mount
Infusion pump Stoelting 53129
Dissection microscope National Optical 409-411-1105
Fiber-optic light source Fisher Scientific 12-562-21
Dissection and Stereotaxic Instrument Stoelting 51400
Pipette Puller Kopf 750
Pipettes World Precision Instruments 18150-6
Disposable scalpel blades Harvard Apparatus 810-15-021
Iridectomy scissors Electron Microscopy Sciences Uniband LA-4XF

References

  1. Dahlmann-Noor, A., Vijay, S., Jayaram, H., Limb, A., Khaw, P. T. Current approaches and future prospects for stem cell rescue and regeneration of the retina and optic nerve. Canadian journal of ophthalmology Journal canadien d’ophtalmologie. 45 (4), 333-341 (2010).
  2. Quigley, H. A., Iglesia, D. S. Stem cells to replace the optic nerve. Eye. 18 (11), 1085-1088 (2004).
  3. Ghaffarieh, A., Levin, L. A. Optic nerve disease and axon pathophysiology. International review of neurobiology. 105, 1-17 (2012).
  4. Fukui, Y., Hayasaka, S., Bedi, K. S., Ozaki, H. S., Takeuchi, Y. Quantitative study of the development of the optic nerve in rats reared in the dark during early postnatal life. Journal of anatomy. 174, 37-47 (1991).
  5. Celestre, P. C., et al. Minimally invasive approaches to the cervical spine. The Orthopedic clinics of North America. 43 (1), 137-147 (2012).
  6. Hallas, B. H., Wells, M. R. A Novel Technique for Multiple Injections into the Mammalian Optic Nerve. Kopf Carrier. 54, (2001).
  7. Harvey, A. R., Hellstrom, M., Rodger, J. Gene therapy and transplantation in the retinofugal pathway. Progress in brain research. 175, 151-161 (2009).
  8. Adachi-Usami, E. Optic neuritis–from diagnosis to optic nerve transplantation. Nippon Ganka Gakkai zasshi. 104 (12), 841-857 (2000).
  9. Slater, B. J., Vilson, F. L., Guo, Y., Weinreich, D., Hwang, S., Bernstein, S. L. Optic nerve inflammation and demyelination in a rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Investigative ophthalmology & visual science. 54 (13), 7952-7961 (2013).
  10. Zarbin, M. A., Arlow, T., Ritch, R. Regenerative nanomedicine for vision restoration. Mayo Clinic proceedings. 88 (12), 1480-1490 (2013).

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Cite This Article
Raykova, K., Jones, M. V., Huang, H., Hoffman, P. F., Levy, M. Minimally-invasive Technique for Injection into Rat Optic Nerve. J. Vis. Exp. (99), e52249, doi:10.3791/52249 (2015).

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