We present a method for inducing elevated intraocular pressure (IOP), by injecting magnetic microspheres into the rat eye, to model glaucoma. This leads to strong pressure rises, and extensive neuronal death. This protocol is easy to perform, does not require repeat injections, and produces stable long-lasting IOP rises.
Progress in understanding the pathophysiology, and providing novel treatments for glaucoma is dependent on good animal models of the disease. We present here a protocol for elevating intraocular pressure (IOP) in the rat, by injecting magnetic microspheres into the anterior chamber of the eye. The use of magnetic particles allows the user to manipulate the beads into the iridocorneal angle, thus providing a very effective blockade of fluid outflow from the trabecular meshwork. This leads to long-lasting IOP rises, and eventually neuronal death in the ganglion cell layer (GCL) as well as optic nerve pathology, as seen in patients with the disease. This method is simple to perform, as it does not require machinery, specialist surgical skills, or many hours of practice to perfect. Furthermore, the pressure elevations are very robust, and reinjection of the magnetic microspheres is not usually required unlike in some other models using plastic beads. Additionally, we believe this method is suitable for adaptation for the mouse eye.
Glaucoma primário é uma doença ocular devastador que afeta um número estimado de 60,5 milhões de pessoas em todo o mundo 1, o que pode levar à perda da visão que altera a vida e cegueira 2. A investigação sobre os mecanismos da doença e desenvolvimento de novas terapias para o glaucoma, são dependentes de bons modelos da doença que recapitulam algumas das características da patologia.
Apresentamos aqui um modelo de glaucoma rato com base no método de Samsel et al., 3 O objectivo geral desta técnica é a de aumentar a pressão intra-ocular (PIO) do olho através da injecção de microesferas magnéticas para a câmara anterior, e utilizando um anel magnético, directa -los para o ângulo iridocorneal. Isto impede escoamento do humor aquoso, o que aumenta a pressão intra-ocular, levando a lesão neuronal e perda de células. O protocolo foi desenvolvido para tentar fornecer um modelo mais simples, induzível do glaucoma.
Este protocolo pode ter algumas vantagenssobre as técnicas existentes. Modelos genéticos de ratinho, tais como o DBA / 2J estão disponíveis, que não requerem procedimentos para iniciar; no entanto, estes podem ter um início imprevisível da progressão da doença 4. Em contraste, os modelos indutíveis, a maioria dos quais se baseiam em elevar a PIO cirurgicamente em roedores, tem a vantagem de que a iniciação pode ser controlado pelo utilizador. Alguns destes métodos podem ter inconvenientes da sua própria no entanto, incluindo a ser tecnicamente desafiante 5, e pode requerer múltiplos procedimentos para manter 6 a PIO elevada.
Em contraste, o método inducible detalhado neste manuscrito é uma técnica simples, eficaz e reprodutível, que produz estáveis, aumentos robustos na pressão, com necessidade mínima de reinjeção. Além disso, ele não envolve equipamento caro, e requer apenas habilidade cirúrgica básicos para realizar. Este protocolo pode ser apropriado para os leitores que estão à procura de criar um inducible tecnicamente menos exigentesmodelo de glaucoma em seu laboratório.
Aqui demonstramos um método para a indução de PIO elevada em ratos, por injecção de microesferas magnéticas para dentro da câmara anterior do olho. Este método é simples de realizar, e requer pouca experiência cirúrgica, ou horas de prática e requinte. Além disso, o procedimento é eficaz; raramente exigindo mais do que uma única injecção de grânulos para induzir um aumento forte e robusta em pressão (cerca de 10% a taxa de re-injecção). Isto pode fornecer uma vantagem sobre os métodos induz�eis existentes, como a veia episceral tecnicamente desafiador esclerose 11 modelo, ou protocolo de fotocoagulação a laser 6, o que pode exigir vários procedimentos para manter levantadas IOP.
Para que o método seja bem sucedido no entanto, existem alguns pequenos passos críticos que precisam de ser tomadas. Em primeiro lugar, é útil utilizar um íman em forma de toroidal para desenhar grânulos no ângulo iridocorneal. Este passo é uma modificação do protocolo original, where os grânulos foram injectados na câmara anterior, e, em seguida, movidos à mão livre em torno do olho 3. Usando um ímã toroidal significa que microesferas deve resolver uniformemente ao redor do ângulo, exigindo redistribuição manual do mínimo. Em segundo lugar, a taxa de injecção deve ser rápido – muito lento e os grânulos irão acumular-se predominantemente de um dos lados do ângulo, que conduz a uma cobertura incompleta, e, potencialmente, qualquer subida da pressão. De um modo geral, porém, o método é suficientemente simples para que o utilizador pode facilmente efectuar modificações ao protocolo, tais como a variação do tamanho ou do volume das partículas de microsferas, talvez para tentar alterar o grau de elevação da PIO.
No entanto, uma desvantagem potencial do método é que se tem pouco controlo sobre a extensão da hipertensão, em que cerca de 5-10% dos casos observamos subiu acima de 60 mmHg. Aumentos excessivos na IOP pode ser muito destrutivo para os tecidos da retina, e pode fazer a estudar os mecanismos e biologia da morte celular desafiando. No entanto, o método produz uma patologia neuronal coerente, tanto na retina e nervo óptico, que pode ser manipulado farmacologicamente 12. Isto pode tornar o modelo atractivo para o desenvolvimento de novas terapias para o tratamento de glaucoma. Além disso, porque as esferas são direccionadas para o ângulo iridocorneal, esta deixa livre o eixo visual de imagens em tempo real do disco óptico ou da retina. Prevemos que este modelo será adaptado e utilizado para futuras aplicações em outras espécies, incluindo mouse.
The authors have nothing to disclose.
We wish to thank Peter Munro PhD for his assistance with optic nerve sectioning. This study was supported by the Medical Research Council (G0901303), and in part by the Dorothy Hodgkin Postgraduate Award/Medical Research Council, the Helen Hamlyn Trust, Fight for Sight, and Moorfields special trustess,.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
250-300g female Brown Norway ex-breeder rats | Harlan UK | 203 | |
Tonolab Rebound Tonometer | Tiolat | TV02 | |
Ketaset (Ketamine) | Fort Dodge Animal health | BN1000118 | 37.5 mg/kg |
Domitor (medetomidine hydrochloride) | Orion Pharma | 140-999 | 0.25 mg/kg |
Povidone iodine | Ecolab | BN4369LE10 | 5% in H2O |
Minim's Saline Solution | Bausch and Lomb | PL00033/5017 | |
Toroidal magnet | Supermagnete | R-10-07-03-N | |
Magnetic Microspheres | Bangs Laboratories | UMC4N/9692 | |
HBSS | Invitrogen | 14025 | |
33-guage bevelled needle | Hamilton | 7747-01 | Custom needle |
Luer tip syringe | Hamilton | 80601 | |
Antisedan (atipemezole hydrochloride ) | Orion Pharma | 141-003 | 0.25 mg/kg |
Chloramphenicol ointment | Medicom | 18956-0005 | |
TUNEL staining kit | Promega | G3250 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
DAPI | Sigma-Aldrich | D9542 | |
Vectashield Mounting Media | Vector Labs | H-1000 |