视网膜神经节细胞 (视网膜) 继发性变性通常发生于青光眼。本研究介绍了一种创新的手术方式部分视神经横断。利用这种节省空间的操作方法扩展了模型的应用范围, 并允许在视网膜中探索二次损伤机制的新方法。
以往的研究表明, 视网膜神经节细胞 (视网膜) 的继发性变性通常发生于青光眼。部分视神经横断被认为是一种有用且可重复的模型。与一般用于评估二次变性的视神经损伤模型相比,如完全视神经横断和视神经粉碎模型, 部分视神经横断模型的优越性在于它区别初级从原位中的次变性。因此, 它是评价二次变性的一个很好的工具。本研究通过眼球眶外侧壁直接进入后视神经区, 描述了一种新的部分视神经横断手术方法。此外, 我们提出了一个新设计的, 低成本的手术器械, 以协助横断。正如代表所证明的那样, 在区分主次伤害区域的边界时, 新的方法和仪器通过为外科手术提供足够的空间来确保模型的高效率和稳定性。这反过来使它很容易分离的脑膜鞘和眼血管从视神经前横断。另外一个好处是, 这种节省空间的操作方法提高了调查人员对部分断视神经残端的药物、载体或有选择性的王国追踪者的管理能力, 从而可以探索背后的机制视网膜的继发伤, 以一种新的方式。
继发性变性通常发生在中枢神经系统 (CNS) 创伤后, 并继急性和慢性神经变性疾病。1,2,3,4,5神经元和神经胶质细胞的死亡作为原发性病理事件的早期结果被称为原发性变性, 而继发性变性则指神经元和胶质细胞的死亡, 它们不是或只部分受初级损害.二次变性的视网膜也认为是发生在青光眼。6 Yoles et al.7证实视神经损伤模型中视网膜发生继发性损伤。他们表明, 神经元的轴突没有受伤后, 急性损伤将最终退化, 由于退化环境产生的损伤周围的这些轴突。这种继发性变性影响了神经元的渐进方式与损害的严重性有关。到目前为止, 研资局对青光眼的损害的机制仍然不清楚, 特别是那些与继发性损伤有关, 导致临床治疗不足。8,9,10因此, 在青光眼发展过程中, 有必要探讨视网膜二次变性的基本机制。11建立可定量评估视网膜二次变性的大小、分布和机制的继发性损伤动物模型, 引起了研究视网膜二次损伤的科学家越来越多的关注。
为了澄清这个问题, Levkovitch-Verbin et al.建立了一个鼠邦模型。12评价轴索损伤引起的视网膜的变性和死亡。该模型被认为是一个很好的工具, 探索的机制, 次生变性和识别潜在的神经保护剂。用于产生这种二次损伤模型的仪器, 是通过拨盘旋钮, 通过表盘的深度来定量地进行定量的金刚石刀, 以完成视神经的数量横断。手术路径的方法从眼球向上或颞结膜。在手术过程中, 视网膜和视神经可能受钳力的影响, 这反过来又可能导致原发伤。更重要的是, 由于暴露的视神经空间有限, 在切开前很难分离出脑膜鞘。因此, 在部分视神经横断时, 有可能损伤眼部血管, 导致视网膜缺血和模型失效。此外, 金刚石刀是昂贵的, 每使用减少尖端清晰度。这可能反过来影响建模的深度和效果.
通过对眼球外侧眶壁的一种新的手术方法, 获得了本研究所描述的视网膜的二次变性模型。这种新的手术方法直接访问的后视神经周围的轨道肌锥, 避免对眼球和视神经的主要伤害时, 拉向下或对鼻侧侧的眼球。这也增加了在模型建立的外科手术的空间, 并使脑膜鞘隔离前部分 transecting 视神经。重要的是要注意, 疏忽参与和伤害眼血管可能导致模型的失败。此外, 该模型能够对部分断视神经的残端的转染细胞、药物和试剂进行后续评估。自行设计的手术器械价格低廉, 可多次使用, 从而降低了建模成本。该方法所建立的视网膜二次损伤模型具有良好的重现性和稳定性。
操作程序
在模型构建过程中, 存在一些值得注意的问题。在步骤4.2 中, 手术应小心进行, 以避免损害结扎肌上方的血管。特别是在外侧眼角切开皮下筋膜时, 应采用尖锐锯齿钳将皮下筋膜垂直向上拉;应用 Vannas 弹簧剪刀切开筋膜, 避免外眼角的眶静脉损伤, 从而导致模型失效。4.3 步具有潜在的预防出血的优势, 当直接从血管中移除。在4.5 步分离轨道肌肉时, 选择锋利锯齿钳而不是 Vannas 弹簧剪刀的原因是为了避免连续出血和出血。两侧的肌肉在垂直方向上直接与皮肤筋膜切口分开;同时, 轨道的深部肌肉向外伸展和外围延伸。这一过程将揭示更深层次的轨道腔, 提供一个更大的手术窗口, 并允许不受阻碍地进入覆盖视神经的组织。在上述程序中, 如果发生出血, 应使用无菌手术或棉签来施加压力。小出血将停止几秒钟后, 这个程序。步骤4.6 的目的是促进后续行动, 以方便地去除一些脂肪和分离的肌肉在轨道肌锥, 以揭露视神经沿视神经方向的轨道深度。
当前协议的最关键部分是步骤 5.1-5.6。重要的是不要破坏视神经管周围的血管。视神经应部分断至少 1.5-2.0 毫米的眼睛后部, 以避免对眼动脉的任何损害, 穿透神经在1毫米的眼睛, 并提供血液到内视网膜。切割外直肌的目的是为了更好地暴露视神经, 因为侧腹直肌是宽的, 明显阻挡了视神经的视野。同时, 为了避免切除与脑膜鞘相关的眼动脉(图 5), 有必要将硬脑膜周围的视神经分离和游离, 并检查脑膜鞘的血管形态,用镊子轻轻旋转鞘。此外, 应确定一个缺乏血管的区域, 允许在脑膜鞘内进行纵向切割。还有必要保持一个小的工作距离, 从后面的眼睛, 以避免部分硬脑膜, 这是密切联系的眼动脉。视网膜通常是透明的, 血管可以被清楚地标定。在视网膜血液供应受损的情况下, 视网膜退化, 导致乳白色絮凝剂的出现。眼睛和晶状体的玻璃腔通常也会变混浊, 随着时间的推移眼睛的尺寸也会减少。在本研究中, 术前和术后眼底图像在应用上述步骤后, 证实模型对眼底血供没有损伤。
此外, 这一模式的几个步骤需要特别照顾。当使用尖锐的锯齿钳或其他手术器械暴露视神经时, 外科医生应避免过度用力, 因为它可能会损伤视神经、眼球或眼动脉, 导致原发性损伤和视网膜缺血。此外, 眼睛周围的血管不应受损, 以避免持续出血, 这可能导致建模失败。在这个实验中使用的 SSAI 需要细致的使用。当视神经被放置在仪器凹槽内时, 视神经和沟槽表面需要紧装, 以确保每个动物模型的一致性和重复性。通过实践, 完整的手术程序可以完成后15-20 分钟内的每眼, 在最初的入境削减已经作出。
王et al.19发布了使用视神经定量切断建立的部分视神经横断的类似动物模型。手术方法包括: 1) 切除外眼角, 悬吊和固定睑上级;2) 探索视神经, 用切断 transecting 视神经的上部;3) 缝合结膜和皮肤。虽然手术过程比较简单, 但在手术中遇到了以下问题。虽然外眼角切口可暴露一定的手术空间, 但不可避免地需要不断伸展眼球, 以暴露后视神经鞘, 尤其是当外科医生想要暴露一个更长的后视神经鞘, 以促进鞘的进一步隔离;眼球伸展力较大, 可能引起眼球和视神经的直接牵引损伤。没有特别注意可能与视神经鞘一起切割的血管, 而血管损伤可能导致模型建立失败。本文所描述的二次损伤模型的主要方法是: 从眼球外侧眶壁直接进入眶肌锥周围的后视神经, 避免原发性损伤眼球和视神经, 当向下拉或朝向眼球的侧鼻侧时。这种新的手术方法增加了在建模过程中手术的空间, 并使与眼动脉紧密相连的脑膜鞘在视神经部分横断之前易于分离。部分视神经切断术采用自行设计的手术器械, 成本效益高, 可重复使用, 降低了建模的总成本。大鼠的眼眶结构不同于其他哺乳动物, 其眼眶离眼角最近, 无骨结构, 但有肌肉覆盖。手术方法可达到眼球后部, 不需要破坏眶骨和骨膜。经过严格的术前消毒和术后抗生素预防, 感染、炎症和水肿大为减少。
自行设计的外科辅助器械
采用自行设计的手术辅助器械, 建立大鼠部分视神经横断模型, 其主要特点如下。它可以帮助部分定量的视神经横断暴露在沟槽边缘, 也确保不同动物之间的横断一致性。通过试验验证了模型建立与 SSAI 的重复性。最大变异系数为 1.85%, 平均值为0.67%±0.44%。20这些结果表明, SSAI 可用于建立部分视神经横断模型, 具有令人满意的重现性和联合国iformity
沟槽表面的宽度和凹槽内表面半圆的设计对视神经有更固定的影响, 使沟槽表面和视神经附着更加紧密, 也降低了实验误差和不良反应。凹槽边缘允许更好地保护视神经在凹槽在操作期间, 不会损坏视觉神经在凹槽, 不管切削刀的锋利。沟槽边缘的另一个优点是视神经横断时的挤压伤预防。
适用于深、窄空间的操作。虽然新的手术方法已经扩大, 路径仍然深, hand-held 杆和关节节可用于放置在视神经鞘下的槽头容易执行后续行动。当该仪器用于操作时, 可使用多种刀具进行横截,例如26 克针尖。甚至可以选择蓝宝石外科探针刀, 以避免剪刀造成的挫伤和挤压伤。凹槽表面可以在不同的垂直深度进行, 以完成不同程度的视神经切割。
与王et al.的切断相比, SSAI 具有更简单的结构。此外, 使用 SSAI 的切割步骤更方便, 提高了动物模型的一致性和重复性。最后, 适用于切割与 SSAI 的工具范围也更广。结论: SSAI, 使神经的定量和均匀切口, 可作为建立大鼠视神经横断模型的有效工具。
大鼠部分视神经横断模型的特点
部分视神经横断模型可用于评价视网膜的二次变性。该模型的潜在优点是能够在视神经和视网膜中准确地将初级和二次变性分别从原位分离出来。中央和腹侧视神经更容易继发性损伤后部分横断 (约1/3 至 1/2) 的背视神经(图 6)。在视网膜中, 视网膜的区域位置应根据视网膜视网膜后部分横断后的视神经地形图进行定位。如果整个视网膜的大鼠被分为背 (上级) 和腹 (下等) 部分, 次要和主要的伤害是存在的两个部分。然而, 根据视网膜视网膜与视神经轴突之间的关系, 在腹视网膜上的死亡应主要归因于继发性损伤(图 3)。12,22,23该模型的优点包括: 简单、操作的仪器和标准程序;对眼部血管无影响;良好的重现性和稳定性。这一技术可用于染视网膜从这个节省空间的操作方法, 应用短干扰 rna (siRNAs), 质粒, 和病毒载体的部分视神经残端;此外, 可将试剂放在部分视神经残端上, 用于选择性治疗或标记视网膜。
总体上, 视网膜在部分视神经横断后共存, 在视网膜上有明显的边界, 两种损伤类型之间有明确的界限。虽然视神经轴突和王国在视网膜上的位置的联系需要进一步的研究, 以更精确的区分, 这种节省空间的操作方法扩展了模型的应用范围, 并允许研究人员探索视网膜二次损伤机制的新方法。
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了北京自然科学基金 (7152038), 中央南大学中央大学 (2016zzts162) 的基础研究基金和尔眼科医院组的科学研究基金会 (赠款 No。AF156D11)。最后, 黄益平感谢徐先生多年来的宝贵支持。
Animal Aneathesia Ventilator System | MIDMARK | Matrx VMR | |
Isoflurane | RWD Life Science Co. | R510-22 | |
Surgical Microscope | Leica AG, Heerbrugg, Switzerland | M620 F20 | |
Tobramycin Eye ointment | Alcon | H20110312 | |
Fluorogold | Biotium | 80014 | |
Iris scissors | 66vision Co. | 54026 | |
Vannas spring scissor | 66vision Co. | 54137B | |
Sharp-serrated forceps/0.12mm toothed forceps | 66vision Co. | 53329A | |
Sharp-curved forceps | 66vision Co. | 53324A | |
Sapphire surgical probe | 66vision Co. | 50205TA | |
26G needle tip | Shandong Weigao Group Medical Polymer Co. | 3151474 | |
10 μl Hamilton Syringe | Hamilton Co. | 80030 | |
5-0 non-absorbable suture | Johnson & Johnson International Co. | W580 | |
Chlorhexidine | Sigma-Aldrich | 282227 | |
Stereotaxie apparatus | RWD Life Science Co. | 68026 | |
Retinal Imaging System | OptoProbe Ltd. | OPTO-RIS | |
RetCamII wide field imaging system | Clarity Medical Systems,Inc. | RetCamII | |
Fluorescence microscope | Leica Microsystems Inc. | DM6000 |