Method Article
Here, we present the mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) protocol, an experimental model that re-creates the vascular hallmarks of neovascular age-related macular degeneration (AMD). Once mastered, it can reliably and effectively induce CNV as a model system to test various experimental measures.
The mouse laser-induced choroidal neovascularization (CNV) model has been a crucial mainstay model for neovascular age-related macular degeneration (AMD) research. By administering targeted laser injury to the RPE and Bruch’s membrane, the procedure induces angiogenesis, modeling the hallmark pathology observed in neovascular AMD.
First developed in non-human primates, the laser-induced CNV model has come to be implemented into many other species, the most recent of which being the mouse. Mouse experiments are advantageously more cost-effective, experiments can be executed on a much faster timeline, and they allow the use of various transgenic models. The miniature size of the mouse eye, however, poses a particular challenge when performing the procedure. Manipulation of the eye to visualize the retina requires practice of fine dexterity skills as well as simultaneous hand-eye-foot coordination to operate the laser. However, once mastered, the model can be applied to study many aspects of neovascular AMD such as molecular mechanisms, the effect of genetic manipulations, and drug treatment effects.
The laser-induced CNV model, though useful, is not a perfect model of the disease. The wild-type mouse eye is otherwise healthy, and the chorio-retinal environment does not mimic the pathologic changes in human AMD. Furthermore, injury-induced angiogenesis does not reflect the same pathways as angiogenesis occurring in an age-related and chronic disease state as in AMD.
Despite its shortcomings, the laser-induced CNV model is one of the best methods currently available to study the debilitating pathology of neovascular AMD. Its implementation has led to a deeper understanding of the pathogenesis of AMD, as well as contributing to the development of many of the AMD therapies currently available.
Yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD) 50 1-3 yaş üstü bireylerde körlüğün önde gelen nedenlerinden biridir. AMD iki formda sınıflandırılabilir: atrofik ("kurutmak") AMD ve neovasküler ("ıslak") AMD. Eski ikinci sızıntı, kanama ve fibrozis neden dış retina katmanlarının içine koroid anormal damarların işgali ile karakterize edilirken, retina pigment epiteli (RPE), koriokapillaris ve fotoreseptör coğrafi atrofi ile karakterize ve sonuçta bir körlük 1,2 yol açar. İki formları, neovasküler AMD görme kaybı 1 çoğunluğu oluşturuyor. Onun atrofik muadili şu anda hiçbir tıbbi tedaviler 3 kanıtlamıştır oysa Neyse ki, bu form sayısız etkili farmakolojik tedavi seçenekleri vardır. Neovasküler formu kolaylıkla bir hayvan modelinde yeniden teslim oldu edilmiştir çünkü Ayrıca, temel A'ya daha yaygın olarak erişilebilir olmuşturYeni tedaviler 4 geliştirmek için altta yatan patolojik mekanizmaların keşfetmek MD araştırma.
Deneysel koroid neovaskülarizasyon (KNV) ilk hayvan modeli Ryan ve arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. insan olmayan primatlar 5. Neovasküler AMD görülene benzer anjiyojenez ile sonuçlanan bir lokal enflamatuar bir yanıt neden olduğu lazer fotokoagülasyon ile Bruch zarının Bu model bağlı kopma. Anjiyogenez sonrası lazer indüksiyon histopatolojik ilerleme modelinin geçerliliğini 6 doğruladı neovasküler AMD, taklit bulunmuştur. Insan olmayan primatlar insanlara en çok benzeyen anatomi sunuyoruz, ama ne yazık ki, kolayca genetik manipüle edilemez, bakımı pahalı ve hastalığın ilerlemesi 7 yavaş bir zaman kursumuz var. Buna karşın bir, kemirgen modelleri çok daha düşük maliyetli sürdürmek, genetik göreli kolaylıkla manipüle edilebilir, ve cou hızlı bir çok şey varhastalık ilerlemesinin rse (deney ay karşısında haftalık bir zaman ölçeğinde yapılabilir). Bu albino hayvanlarda görselleştirmek için çok zor olduğu gibi bu deneyler sadece pigmentli kemirgenlerde yapılmalıdır.
İlk sonlarında 90 en 10 Campochiaro grubu tarafından geliştirilen fare lazer kaynaklı CNV modeli, son çalışmalar 11-16 çoğunda baskın bir hayvan modeli olarak büyümüştür. Nedeniyle CNV karmaşık ve hala belirsiz patogenez, lazer modeli gelecekte insan kullanımı için yeni tedavi modaliteleri değerlendirmek için anjiyogenez sürüş moleküler mekanizmaları inceleyerek kadar ıslak AMD araştırma tüm yönleriyle uygulanmıştır. Örneğin, Sakurai ve diğ. ve Espinoza-HEIDMANN ve diğ. transgenik fareler ve farmakolojik tükenme tedavileri 15, 16 kullanılarak KNV gelişimi üzerine makrofajlar etkisini araştırmak için lazer modeli kullanılır. Giani ve ark. ve Hoerster diğ. görüntüye kullanılan optik koherens tomografi (OCT) lazer kaynaklı KNV ilerlemesini karakterize ve Ekim görüntüleme 12,17 görülen bulgulara histopatolojik bulguları karşılaştırmak için bir çaba CNV. Son olarak, anti-anjiyogenik ajanlar intravitreal enjeksiyonunu içeren çalışmalar insan denemeleri için ön koşul olarak kullanılan ve neovasküler AMD 10,18,19 yönetiminde kullanılan anti-VEGF ajanların ilk nesil gelişmekte hayati önem oylandı.
Deneysel CNV için alternatif modeller KNV ikna etmek için cerrahi yöntemler kullanmaktadır. Bu prosedür, pro-anjiyojenik maddeler enjekte içerir (VEGF aşırı eksprese eden örneğin, rekombinant viral vektörler, RPE hücreleri ve / veya polistiren boncuklar subretinal enjeksiyon) anjiyojenezi 8,20 neden amacıyla, neovasküler AMD görülen artış olarak VEGF ifadesini taklit etmek. Bununla birlikte, bu yöntem, neovaskülarizasyonun büyük ölçüde düşük bir oranda verir; Bu çalışmalar, bu KNV gösterdiC57 / BL6 fareleri iki ayrı fare 8,14 aynı gerginlik lazer fotokoagülasyon yönteminde görülen ~% 70 başarı oranı karşı enjeksiyonlar 31% 'unda görülür. Bu nedenlerden dolayı, ve insan olmayan primatlar karşı kemirgenler kullanmanın avantajları göz önüne alındığında, lazer kaynaklı KNV'ların fare modeli en neovasküler AMD çalışma deneyleri 8 KNV'nin standart hayvan modeli haline gelmiştir.
Fare gözü ile çalışmak için bir minik, narin bir dokudur. Retina görselleştirmek için göz Manevra zordur ve ustalık elde edilene kadar çok pratik gerektirir. Bu görev hakim ve baskın olmayan el ile öğrenmiş olmalıdır gerçeği ile karmaşık. Retina görselleştirmek için gerekli ince hareketleri öğrenmiş edildikten sonra Dahası, her iki el ve lazer işletim ayak pedalı arasındaki koordinasyon önemlidir. Bu yazıda, lazer kaynaklı KNV yordam katılan fiziksel manipülasyonlar tüm öğrenme zorlukları damıtmak çalıştıoperatörler bu model ile hızlı bir başarı elde yardımcı olacak bir rehber haline edure.
Tüm hayvanlar Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım 2013 Edition Kılavuzu uyarınca tedavi edilir, Görme ve Oftalmoloji (ARVO) Oftalmik ve Vizyon Araştırma Hayvanların Kullanım Tablosu Araştırma Derneği ve Kurumsal Hayvan tarafından onaylanmış Bakım ve Northwestern Üniversitesi için kullanın Komitesi.
Not: Aşağıdaki prosedür bir operatör tamamen yapılabilir; görevler buna göre bölünmüş olan ancak çok daha verimli iki operatörleri ile yapılmaktadır.
1. Lazer ve Ön lazer Station hazırlayın
2. Fare Anestezi ve Pre-lazer Hazırlık
3. Lazer Prosedürü
Not: Diğer p emin olunersons odasında lazer korumalı yarık lamba göz parçasından uzakta koruyucu gözlük
AVERTIN | AVERTIN | AVERTIN | XYL / KET | XYL / KET | |
Fare Ağırlık (g) | Doz (mg / kg) | Çözelti konsantrasyonu (mg / ml) | Anestetik doz (mi) | Doz (mg / kg) | Anestetik doz (mi) |
15 | 250 | 20 | 0,1875 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.15 |
16 | 250 | 20 | 0,2 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.16 |
17 | 250 | 20 | 0,2125 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.17 |
18 | 250 | 20 | 0.225 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.18 |
19 | 250 | 20 | 0,2375 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.19 |
20 | 250 | 20 | 0.25 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0,2 |
21 | 250 | 20 | 0,2625 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.21 |
22 | 250 | 20 | 0.275 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.22 |
23 | 250 | 20 | 0,2875 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.23 |
24 | 250 | 20 | 0.3 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.24 |
25 | 250 | 20 | 0.3125 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.25 |
26 | 250 | 20 | 0.325 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.26 |
27 | 250 | 20 | 0,3375 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.27 |
28 | 250 | 20 | 0.35 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.28 |
29 | 250 | 20 | 0,3625 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.29 |
30 | 250 | 20 | 0.375 | 100 mg / kg ketamin; 10 mg / kg ksilazin | 0.3 |
Tablo 1: XyIKet Doz Şeması.
KNV lezyonlarının Niceleme CNV gemileri etiket immünoflüoresans boyama kullanarak düz monte choroids analizi yoluyla yapılabilir. Doku hazırlık iki en sık kullanılan yöntemler hemen endotel hücre işaretleyici ile hayvan kurban, ya da ölüm sonrası immün boyama önce perfüzyon yoluyla yapılan FITC-dekstran etiketleme vardır. Bu yöntemlerin ikisi de detaylı 13,14,21 daha önce tarif edilmiştir, sırasıyla her biri 1 ve 2 örneklerini göstermektedir. Konfokal mikroskopi görüntü alımı ya alanı (2-Boyutlar) veya hacim sonra (3-Boyutlar) hesaplanabilir ve ImageJ yazılım veya Volocity ile görüntülendi. Miktar ek olarak, Ekim görüntüleme in vivo CNV lezyonu görselleştirmek için kullanılabilmektedir. Elde edilen CNV retina bir kesit görüntüsünün bir örneği, Şekil 3 'de gösterilmiştir.
lt = "Şekil 1" src = "/ files / ftp_upload / 53502 / 53502fig1.jpg" />
Şekil 1:. KNV Perfüzyon Boyama & Bölge (2B) Hesaplama Örneği (25X) (A) FITC dekstran KNV lezyonu perfüze. Eşikleme yoluyla (B) ImageJ alan ölçümü yöntemi. Fare Gerginlik:. C57BL / 6J bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: CNV immün ve Hacim (3D) Hesaplama Örneği (25X) (A) Isolectin GS-IB4 lekeli KNV lezyonu.. Yüz görünümünde en KNV lezyonu (B) 3 boyutlu rekonstrüksiyon. (C) 3D rekonstrüksiyon yan görünüm (B ve C tek çini width = 35 um). Fare Gerginlik: C57BL / 6J.g2large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3:. Ekim Kesit CNV Görselleştirme (A) Ekim KNV lezyonu yüz görünümü tr. (B) KNV ile retinanın Ekim kesit B-scan sarı çember. Fare Gerginlik:. C57BL / 6J bu rakamın büyük halini görmek için buraya tıklayınız.
Başarılı lazer indüksiyon sonrası lazer teslimat ve sonuçtaki KNV lezyon gelişimini etkileyen birden fazla faktör vardır. Bu faktörler kontrollü ve en güvenilir sonuçlar elde etmek için standardize edilmelidir. Bu faktörlerin en uygun fare seçimi (genotipi, yaş, cinsiyet ve), anestezik seçimi, ve lazer ayarları vardır.
Kullanılan özel fare modeli KNV gelişme seyri üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. En yaygın olarak kullanılan genotip C57BL / 6 faredir. Hayvanlar elde edildiği bir satıcı sonuçtaki CNV boyutunu etkileyebilir. Zayıf ve diğ. Diğer iki satıcılar 4 önemli ölçüde daha büyük KNV gelişmekte Taconic'ten fareleri Jackson, Charles Rivers ve Taconic laboratuarlardan C57BL / 6 farelerinde son CNV lezyon boyutu önemli farklılıklar ortaya koymuştur. Bu nedenle, bir firmadan satın alıp aynı satıcıdan tüm fareleri kullanılarak harici farklılıkları en aza indirmek için yardımcı olacaktırCNV lezyon boyutu. Yaş ve fare seks de deney tasarlarken dikkate alınması gereken önemli bir faktör olduğu görülmüştür. Dişi fareler aynı yaştaki erkek farelere göre daha fazla KNV geliştirmek ve her iki cinste eski fareler genç farelerin 22,23 daha KNV gelişir. Deneysel parametrelere bağlı olarak, operatörler akılda bu faktörleri tutmalı. Operatörler mekanik ve ilaç geliştirme amaçlı aydınlatmak için lazer CNV prosedürü kullanılarak Örneğin, farklı yaşlarda her iki cinsiyette cinste ve olmayanlar özgü mekanizmaları tanımlamak için kullanılmalıdır.
Uygun anestezi özellikle öğrenme sürecinde, bu işlem için kritik bir adımdır. Çoğu IACUC onaylı rejimlerin prosedürü hakim olmuştur kez her göze 4-5 lazer çekim sunmak için fazlasıyla yeterli zaman en az 15-30 dakika süreyle anestezi uyarabilir. Ancak, çok fazla zaman geçtiğinde ise, anestezi tersinir lens kesafeti, yeniden yol açabilirDeneysel CNV 24 optik olarak geçirgen olmayan bir göz ndering. Anestezi ikna etmek için kullanılan iki ana protokolleri ksilizin / ketamin kokteyli veya tribromoethanol (TBE) intraperitoneal teslim vardır. Bazı raporlar, hem katarakt oluşumu açısından ksilazin / ketamin ile TBE avantajlarını varsaymak rağmen operatöre hızlı 14 işe yaramazsa, sonunda bulutlu lens gelişimine neden olur. Katarakt gelişimi önce süresini uzatmak için bir yolu suni gözyaşı 25 uygulaması ile, detaylı protokol belirtildiği gibi, gözün hidrasyon muhafaza etmektir. Bu yöntem, ne olursa olsun kullanılan anestezik maddenin, katarakt oluşumunu geciktirmek yardımcı ve operatör yordamı tamamlamak için daha fazla zaman vermek gerekir.
Lazer ayarları CNV güvenilir indüksiyon önemli bir faktör olabilir. Kalibre lazer gücü ve süresi deney hayvanlarında prosedürü yapmadan önce önemli bir ön adımdır. Lazer çekimkabarcık oluşumu olmadan neden kanama ya da odak dışı olan bu KNV gelişim sürecini bozar olarak, hesaplama dışında tutulmalıdır. Birden gemiler yaygın kanama neden yırtılmış ise, tüm göz dışlanmalıdır. İdeal olarak, sürekli açık çizimi ile baloncuk oluşumu ve lezyon neden Bruch membranı yırtması en düşük güç ve lazer kısa süre 4 kullanılmalıdır. Farklı güç ayarları ile deney Protokoller aşırı doku hasarı ve CNV formasyonu 4 14,17 sonradan daha düşük oranlarda bu artan gücü ve süresi kurşun göstermiştir. Ayrıca, lazer yaralanma konumu da KNV gelişimi etkileyebilir. Etkiler uzaklıkta 23 <1 DD veya 2 veya daha fazla DDs teslim anlamlı düzeyde daha alan CNV hacimleri vermiştir optik diskten yaklaşık 1 disk çapı (DD) teslim etti. Lazer sonrası analizi bağlı olarak, lezyon yer veya önemli olabilir ya da olmayabilir. Örneğin,Bir Ekim görüntüsü tüm lezyonların elde edilecek ise, optik sinir etrafında merkezi konumu hayati önem taşımaktadır. Lezyonlar düz montaj yoluyla analiz edilecekse Buna karşın bir, lezyon yeri olarak önemli değildir. Nihayet, son çekimleri birbirine ya da başka iki lezyon birlikte "büyümek" olabilir çok yakın yerleştirilir değil emin olun.
CNV deney, neovasküler AMD incelemek için sağlam bir yöntemdir. Lazer indüksiyonu elde edilen anjiyojenez, insan AMD hastalarda gözlenen anjiyogenez konumu ve genel görünüm olarak benzer. Bununla birlikte, bu çok mükemmel bir model değil. Insan gözünün aksine, fareler tanımlı makülayı yok ve lazer kaynaklı KNV modelinde görülen akut yaralanma ile ilişkili anjiyogenez temelde AMD 7,8,14 genetik etkilemiş, kronik patoloji farklıdır. Fare retina ortam sağlıklı ve sonuç anjiyogenez lazer etkisi, yerine genetik çok / e yol açtığı travma bir tepki olarak ortaya çıkarİnsan AMD gibi nvironmental faktörler ve yaş. Buna karşın bir AMD insan retina çevre VEGF ekspresyonu ve KNV 3 neden diğer sitokinler anormalliklerin sırasında kronik enflamasyon bir devlet yer almaktadır. Açıktır ki, bu iki ortamlarda neovasküler gelişimi belirgin bir şekilde farklıdır.
Sonuç olarak, lazer kaynaklı KNV protokolü gerçekleştirmek için başlangıçta zor ama usta sonuçta ödüllendirici bir tanesidir. Fare ve lamel tutun, yanı sıra optik sinir görselleştirmek için lamel ve fare kafasını işlemek için gerekli ince beceri onlar operatörün ya ellerini kullanarak iyi performans gereken bu yana özellikle, sabır ve pratik gerektiren hareketlerdir. Ancak, teknik, öğrenilen bir kez deneysel KNV uygulamak için etkili bir yol olabilir ve neovasküler AMD araştırma çoğu yönlerine uygulanabilir.
The authors declare they have no competing financial interests.
The authors would like to acknowledge Jonathan Chou, MD for his assistance on preparation and editing of the final manuscript and Wenzhong Liu for the OCT data. We would also like to acknowledge support from the Macula Society Research Grant (AAF), support from an unrestricted grant to Northwestern University from Research to Prevent Blindness, Inc., New York, NY, USA, and support from NIH-EY019951.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
532 nm (green) argon ophthalmic laser | IRIDEX | GLx | any ophthalmic 532 nm (green) argon laser can be used |
slit lamp | Carl Zeiss | 30SL-M | any slit lamp can be used as long as it is compatible with the laser |
tribromoethanol | Sigma | T48402-25G | used to make anesthetic |
tert-amyl alcohol | Sigma | 152463-1L | used to make anesthetic |
amber glass vials + septa | Wheaton | WH-223696 | tribromoethanol storage |
tissue wipes | VWR | 82003-820 | miscellaneous |
1% Tropicamide | Falcon Pharmaceuticals | RXD2974251 | pupillary dilation |
0.5% Tetracaine hydrochloride | Alcon | 0065-0741-12 | topical anesthesia |
artificial tears | Alcon | 58768-788-25 | hydration |
heat therapy pump (for animal warming) | Kent Scientific | HTP-1500 | used to maintain animal body temp |
warming pad | Kent Scientific | TPZ-0510EA | maintains animal body temperature |
30 G insulin needles | BD | 328418 | IP anesthesia injection |
scale | American Weigh Scale | AWS-1KG-BLK | mouse weighing |
cover slip (25 mm x 25 mm) | VWR | 48366089 | flatten cornea to visualize mouse retina |
xylazine | obtained from institution | obtained from institution | anesthesia |
ketamine | obtained from institution | obtained from institution | anesthesia |
Volocity | PerkinElmer | used for volumetric re-construction | |
ImageJ | National Institutes of Health | used for image analysis |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır