Özet

설치류의 외과적으로 유도된 녹내장에 대한 Limbal Vascular Plexus의 전체 원형 소작

Published: February 15, 2022
doi:

Özet

이 프로토콜의 목표는 아급성 안구 고혈압을 유발하는 변연 혈관 신경총의 360° 열 소작을 기반으로 하는 녹내장 신경 퇴행의 새로운 모델을 특성화하는 것입니다.

Abstract

전 세계적으로 실명의 두 번째 주요 원인인 녹내장은 시신경 및 망막 신경절 세포(RGC) 변성의 구조적 손상을 특징으로 하는 이질적인 안구 질환군으로, 눈에서 뇌로의 시각 정보 전달을 방해하여 시각 기능 장애를 초래합니다. 안압 상승은 가장 중요한 위험 요소입니다. 따라서 안구 고혈압의 여러 모델은 질병의 원인과 효과를 조사하기 위해 유전적 또는 실험적 접근 방식으로 설치류에서 개발되었습니다. 그 중 외과적 침습성, 부적절한 기능 평가, 광범위한 교육의 필요성, 망막 손상의 매우 다양한 확장과 같은 몇 가지 제한 사항이 보고되었습니다. 본 연구는 수액 배출의 주요 구성 요소인 윤부 혈관 신경총의 저온, 전원형 소작을 기반으로 설치류에서 안구 고혈압을 유도하는 간단하고 저렴하며 효율적인 방법을 특성화합니다. 새로운 모델은 진행성 망막 신경절 암 및 시신경 변성과 관련된 기술적으로 쉽고 비침습적이며 재현 가능한 아급성 안구 고혈압과 전기 생리학적 및 행동적 방법 모두에 의한 생체 내 기능 연구를 가능하게 하는 독특한 수술 후 임상 회복률을 제공합니다.

Introduction

의학 문헌에서는 녹내장을 망막 신경절 세포(RGC), 수상돌기, 소마, 축삭돌기의 점진적인 변성을 특징으로 하는 이질적인 시신경병증 그룹으로 이해하며, 이로 인해 시신경의 구조적 부항(굴착)과 시신경의 기능적 저하가 발생하여 눈에서 뇌로의 시각 정보 전달을 방해하여 조절되지 않는 경우 무뇨증을 유발합니다1. 녹내장은 현재 전 세계적으로 돌이킬 수 없는 실명의 가장 흔한 원인으로, 2040년에는 약 1억 1,180만 명이 이를 것으로 예상됩니다2 따라서 환자의 삶의 질(QoL)에 큰 영향을 미치고 심각한 사회경제적 문제를 야기합니다3.

안압 상승(IOP)은 녹내장의 발병과 진행에 있어 가장 중요하고 유일하게 수정할 수 있는 위험 요인 중 하나입니다. 여러 유형의 녹내장 중에서 정상 긴장성 녹내장(NTG)을 제외한 모든 녹내장은 질병의 임상 병력에서 어느 시점에 상승된 안압과 관련이 있습니다. IOP를 표적으로 삼고 질병 진행을 늦추거나 멈추기 위한 임상 및 수술의 놀라운 발전에도 불구하고 환자들은 여전히 녹내장으로 인해 시력을 잃습니다 4,5. 따라서 이 질환의 복잡하고 다인자적인 병태생리학에 대한 철저한 이해는 보다 효과적인 치료법의 개발, 특히 망막 신경절 세포에 대한 신경 보호를 제공하는 데 필수적입니다.

질병 메커니즘을 이해하기 위한 다양한 실험적 접근 방식 중에서 안구 고혈압(OHT)을 기반으로 하는 동물 모델은 인간 녹내장과 가장 유사합니다. 설치류 모델은 비용이 저렴하고, 다루기 쉽고, 유전자 조작이 가능하고, 수명이 짧고, 수액 생성 및 배액과 같은 인간과 유사한 안구 해부학적 및 생리학적 특징을 나타내기 때문에 특히 유용합니다 6,7,8,9,10,11,12,13 . 현재 사용되는 모델로는 상피 정맥에 고긴장성 식염수를 주입한 후 섬유주 그물망의 경화증(14), 마이크로비드(15) 또는 점탄성 물질(16)의 카메라 내 주입, 와류 정맥(17)의 소작, 아르곤 레이저(18)를 이용한 섬유주 그물망의 광응고(18), 주위 봉합사(19), 연령 관련 OHT(DBA/2J 마우스)의 형질전환 모델 사용8. 그러나 침습성, 수술 후 각막의 혼탁, 전방 분절 파괴, 광범위한 학습 곡선, 고가의 장비 및 매우 가변적인 수술 후 IOP는 현재 모델과 관련된 보고된 함정 중 몇 가지에 속하므로 이러한 문제를 극복하기 위해 OHT의 대체 모델 개발이 필요합니다20,21,22.

본 프로토콜은 설치류의 변연신경총 소작(LPC)에 기초하여 녹내장의 대용물로서 OHT를 유도하기 위한 새로운 수술 절차를 공식화한다23. 이는 쉽고, 재현 가능하고, 접근 가능하고, 비침습적인 모델로, IOP 상승의 높은 효율성과 낮은 변동성을 제공하며, 유일하게 높은 전체 임상 회복률과 관련되어 있어 각 실험에 사용되는 동물의 수를 줄여 생체 내 기능 평가를 제공합니다. 이 수술 기법은 며칠 내에 점진적으로 기준선 수준으로 복귀하여 아급성 OHT를 유도하며, 이는 급성 폐쇄각 녹내장에서 볼 수 있는 고혈압 발작을 모델링합니다. 또한, 모델에서 IOP 회복 후에는 지속적인 녹내장 신경퇴행이 뒤따르며, 이는 IOP의 적절한 조절에도 불구하고 인간 녹내장의 여러 사례에서 발생하는 망막 신경절 세포의 이차 변성에 대한 향후 기계론적 연구에 유용합니다.

Protocol

모든 절차는 시력 및 안과 연구 협회(ARVO)의 안과 및 시각 연구에서의 동물 사용에 대한 성명서에 따라 수행되었으며 리우데자네이루 연방 대학교 보건 과학 센터의 과학 실험에서의 동물 사용에 관한 윤리 위원회(프로토콜 083/17)의 승인을 받았습니다. 본 연구에서는 생후 2-3개월, 체중 180-320g의 리스터 후드 쥐를 사용했다. 그러나 이 절차는 다양한 연령대의 다양한 쥐 균주에 적용할 수 있습니다….

Representative Results

정량적 변수는 평균의 평균 ± 표준 오차(SEM)로 표현됩니다. OHT와 대조군 간의 IOP 역학 비교(그림 1F)를 제외하고, 통계 분석은 양원 분산 분석(two-way ANOVA)을 사용한 후 Sidak의 다중 비교 테스트를 사용하여 수행되었습니다. p-값 < 0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다. 그림 1 은 360° 열에 의한 윤부 혈관의 소실과 수술 종?…

Discussion

Limbal plexus cauterization(LPC)은 결막 또는 장부 절제가 필요하지 않은 쉽게 접근할 수 있는 혈관 구조를 표적으로 한다는 장점이 있는 새로운 섬유주 후 모델입니다17,28. 맥락막 정맥 배액에 대한 외과적 장애를 기반으로 하는 유명한 OHT 모델인 와류 정맥 소작 모델과 달리 LPC 모델에서는 변부 정맥이 수액 유출의 상류에 위치하기 때문에 정맥 울혈이 IOP 상?…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 실험실 기술자 José를 인정합니다. 닐손 도스 산토스, 다이안느 만다리노 토레스, 호세 프란시스코 티부르시오, 질도 브리토 데 수자, 루치아노 카발칸테 페레이라. 이 연구는 FAPERJ, CNPq 및 CAPES의 자금 지원을 받았습니다.

Materials

Acetone Isofar 201 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Active electrode for electroretinography Hansol Medical Co Stainless steel needle 0.25 mm × 15 mm
Anestalcon Novartis Biociências S/A MS-1.0068.1087 Proxymetacaine hydrochloride 0.5%
Calcium chloride Vetec 560 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Cautery Low Temp Fine Tip 10/bx Bovie Medical Corporation AA00 Low-temperature ophthalmic cautery
Cetamin Syntec do Brasil Ltda 000200-3-000003 Ketamine hydrochloride 10%
DAKO Dako North America S3023 Antifade mounting medium
DAPI Thermo Fisher Scientific 28718-90-3 diamidino-2-phenylindole; blue fluorescent nuclear counterstain; emission at 452±3 nm
Ecofilm Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda MS-1.0298.0487 Carmellose sodium 0.5%
EPON Resin Polysciences, Inc. Epoxy resin used for electron microscopy, composed of a mixture of four reagents: Poly/Bed 812 Resin (CAT#08791); DDSA – Dodecenylsuccinic Anhydride (CAT#00563); NMA – Nadic Methyl Anhydride (CAT#00886); DMP-30 – 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol (CAT#00553)
Glutaraldehyde Electron Microscopy Sciences 16110 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Hyabak União Química Farmacêutica Nacional S/A MS-8042140002 Sodium hyaluronate 0.15%
Icare Tonolab Icare Finland Oy TV02 (model number) Rebound handheld tonometer
IgG donkey anti-mouse antibody + Alexa Fluor 555 Thermo Fisher Scientific A31570 Secondary antibody solution
LCD monitor 23 inches Samsung Electronics Co. Ltd. S23B550 Model LS23B550, for electroretinogram recording
LSM 510 Meta Carl Zeiss Confocal epifluorescence microscope
Maxiflox Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda MS-1.0298.0489 Ciprofloxacin 3.5 mg/g
MEB-9400K Nihon Kohden Corporation System for electroretinogram recording
monoclonal IgG1 mouse anti-Brn3a MilliporeSigma MAB-1585 Brn3a primary antibody solution
Neuropack Manager v08.33 Nihon Kohden Corporation Software for electroretinogram signal processing
Optomotry CerebralMechanics System for optomotor response analysis
Osmium tetroxide Electron Microscopy Sciences 19100 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Potassium ferrocyanide Electron Microscopy Sciences 20150 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Reference and ground electrodes for electroretinography Chalgren Enterprises 110-63 Stainless steel needles 0.4 mm × 37 mm
Sodium cacodylate buffer Electron Microscopy Sciences 12300 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Ster MD União Química Farmacêutica Nacional S/A MS-1.0497.1287 Prednisolone acetate 0.12%
Terolac Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda MS-1.0497.1286 Ketorolac trometamol 0.5%
Terramicina Laboratórios Pfizer Ltda MS-1.0216.0024 Oxytetracycline hydrochloride 30 mg/g + polymyxin B 10,000 U/g
Tono-Pen XL Reichert Technologies 230635 Digital applanation handheld tonometer
TO-PRO-3 Thermo Fisher Scientific T3605 Far red-fluorescent nuclear counterstain; emission at 661 nm
Triton X-100 Sigma-Aldrich 9036-19-5 Non-ionic surfactant
Uranyl acetate Electron Microscopy Sciences 22400 Used for electron microscopy tissue preparation (step 5)
Xilazin Syntec do Brasil Ltda 7899 Xylazine hydrochloride 2%
Carl Zeiss Stereo microscope for surgery and retinal dissection

Referanslar

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Lani-Louzada, R., Abreu, C. A., Araújo, V. G., Dias, M. S., Petrs-Silva, H., Linden, R. Full-Circle Cauterization of Limbal Vascular Plexus for Surgically Induced Glaucoma in Rodents. J. Vis. Exp. (180), e63442, doi:10.3791/63442 (2022).

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