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方法文章

一种表征视觉缺陷的激光诱导小鼠慢性眼压升高模型

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DOI:

10.3791/50440

2013年8月14日

本文内容

摘要

采用激光光凝法对小鼠眼睛的房水引流系统进行处理,以诱导慢性高眼压。激光处理后,眼内压(IOP)可升高并持续数月。通过视觉运动反应测试监测实验动物的视力和对比敏感度下降情况。

摘要

青光眼常与眼内压(IOP)升高相关,是导致失明的主要原因之一。我们旨在建立一种眼压升高小鼠模型,以模拟人类高眼压性青光眼。在此模型中,通过激光照射角膜缘,使房水流出通路发生光凝,从而诱导房角关闭。激光处理前后,使用回弹式眼压计监测IOP的变化。采用视觉运动反应行为学实验评估相应视觉功能的改变。文中展示了一只激光照射后出现持续性眼压升高的小鼠的代表性结果。该眼高压小鼠表现出视力和对比敏感度下降。综上所述,本研究建立了一个有价值的模型系统,可用于研究青光眼小鼠中神经元变性及其潜在的分子机制。

方案

实验步骤

C57BL/6J 小鼠(Jackson Laboratory,缅因州巴港)在西北大学动物护理中心饲养。所有动物的使用均遵循西北大学机构动物护理和使用委员会批准的方案,并符合美国国立卫生研究院(NIH)《神经科学研究中动物使用指南》的规定。

1. 激光光凝术

激光光凝术的操作步骤是在先前已发表的方案基础上修改而成5-7

  1. 通过腹腔注射氯胺酮(100 mg/kg,Butler Schein Animal Health,OH)和赛拉嗪(10 mg/kg,Lloyd Inc. of Iowa,Shenandoah,IA)对一只40至60日龄的小鼠进行麻醉。
  2. 通过在实验动物右眼局部滴加一至两滴1%硫酸阿托品溶液(Alcon Labs, Inc.,Fort Worth,TX)以扩大瞳孔。
  3. 散瞳后,压平前房以增强激光诱导效果6。在裂隙灯(SL-3E,Topcon,Oakland,NJ)下将带有锐利尖端的玻璃微移液管(World Precision Instruments Inc,Sarasota,FL)插入前房空间,排出前房内的液体。
  4. 将小鼠固定于塑料锥形固定器(Braintree Sci Inc.,MA)中,并绑在自制平台上(见图1....

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结果

如实验步骤所述,激光照射的目标是角膜缘区域的巩膜静脉窦,以光凝阻塞房水流出通道,从而诱导房角关闭(图1)。大多数接受激光处理的眼睛未出现明显物理损伤、色素脱落或感染,这与既往研究结果一致6。当少数小鼠(少于所有激光处理动物的5%)出现严重损伤的体征,如眼球塌陷、严重白内障、明显色素脱落或出血时,我们立即实施了安乐死。约30%的激光处理眼睛出现了轻微角膜瘢痕,但大多数在激光治疗后1至2周内自行恢复。

在一百余只小鼠中,我们发现几乎所有经激光处理的眼睛均出现眼内压升高。实验动物的眼内压通过回弹式眼压计进行监测(图2)。图2B展示了一例激光处理前后眼内压变化的示例。在激光处理前,小鼠双眼的眼内压基线无显著差异:右眼为15.7 mmHg,左眼为14.7 mmHg(第0天,图2B)。激光处理7天后,经处理眼(右眼)的眼内压几乎升高至原来的2倍,达到30.7 mmHg,而未处理眼为15.7 mmHg。激光处理眼的眼内压在约4个月内持续维持.......

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讨论

我们此前报道过,通过激光照射可在小鼠眼睛中诱导持续性的眼内压升高。与需要较高显微外科技术的生理盐水注射模型18和静脉烧灼模型11相比,激光照射方法相对简单且易于操作。通常我们可在2至3小时内完成4到6只小鼠的激光照射。实现持续性眼内压升高的关键步骤包括激光照射前的前房压平以及激光照射参数的设置。排出前房内的液体有助于将激光精准靶向至小梁网区域,并尽量减少对邻近睫状体和血管的损伤6。已有不同类型的激光被报道使用;例如,一些研究采用波长为532 nm的半导体激光5,6,而另一些研究则采用810 nm的能量脉冲7,以靶向角膜缘区域的小梁网和巩膜上静脉。为了最大程度地造成房角损伤,我们相较于先前报道的激光模型5-7增加了激光照射点的数量。在我们的实验条件下,几乎所有接受激光处理的小鼠在治疗后第一周内眼内压升高超过50%,其中约60%的小鼠眼内压升高持续超过2个月。相比之下,向小鼠眼内单次注射微珠仅能引起眼内压约30%的升高,持续数周时间8(另有研究提示眼内压升高的效应可能更持久9,1.......

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披露

作者声明不存在任何竞争性经济利益。

作者是西北大学的全职雇员。

作者未获得由生产本文所用试剂和仪器的公司提供的任何资助。

致谢

本论文所包含的工作得到了美国助医基金会青光眼研究道格拉斯·H·约翰逊奖(XL)、防盲研究会威廉与玛丽·格雷夫特殊学者奖(XL)、伊利诺伊州防盲协会(HC)以及美国国立卫生研究院资助项目R01EY019034(XL)的支持。

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
<强>试剂
moxifloxacinAlcon Labs, Inc.NDC 0065-4013-030.5%,仅限处方
盐酸丙帕卡因博士伦NDC 24208-730-060.5%,处方药
眼科用溶液USP博士伦NDC 24208-730-060.5%,仅限处方
氯胺酮巴特勒·施恩动物健康NDC 11695-0550-1100 mg / kg
赛拉嗪爱荷华州 LLOYD 公司NADA 139-23610 mg / kg
硫酸阿托品溶液Alcon Labs, Inc.NDC 61314-303-021%,仅限处方
<强>仪器设备
裂隙灯,TOPCON Visual Systems IncSL-3E由 PS-30A 驱动
OptoMotry 1.8.0 虚拟系统CerebralMechanics 公司
光动测试系统CerebralMechanics 公司
用于小鼠的眼压计,TonoLabColonial Medical Supply
加热垫Sunbeam Products Inc722-810
氩离子激光器 相干公司Ultima 2000SE
DECAPICONE 塑料锥形瓶架 Braintree Sci Inc.MDC-200用于小鼠

参考文献

  1. Gupta, N., Yucel, Y. H. Glaucoma as a neurodegenerative disease. Curr. Opin. Ophthalmol. 18, 110-114 (2007).
  2. Quigley, H. A. Neuronal death in glaucoma. Prog. Retin. Eye Res. 18, 39-57 (1999).
  3. McKinnon, S. J., Schlamp, C. L., Nickells, R. W.

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重印与许可

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