2016年7月14日
本文介绍了一种通过升高眼内压在小鼠中诱导视网膜缺血-再灌注损伤的方法。通过升高眼内压造成视网膜缺血-再灌注损伤,可模拟人类视网膜因氧气和营养供应受损所导致的病理状态,使研究人员能够探究视网膜神经血管单元相关人类疾病的潜在细胞机制及治疗方法。
该技术的总体目标是提供一种视网膜缺血-再灌注损伤及其病理后果的实验模型。该方法常用于研究视网膜缺血-再灌注的潜在机制,以及评估治疗相关病理的潜在治疗策略。该技术的主要优势在于,它能够高度特异性地损伤眼部结构,同时对周围组织造成极小的损害。
该技术的实用性可延伸至对视网膜缺血-再灌注损伤多种表现形式的理解,包括:视网膜神经血管单元中的炎症、氧化应激以及星形胶质细胞功能障碍。该方法的视频演示至关重要,因为导管放置的手术技术若无视觉指导可能难以重现。在开始操作前,将一个空笼子放在桌面上预热。
然后将一次性输液器预穿刺Y型管的尖端插入一瓶0.1%肝素钠溶液中,并将肝素钠瓶悬挂在静脉输液架的延长杆上。打开管路上的空气过滤帽。随后将肝素钠瓶抬高至距离实验台面163厘米的高度,使肝素钠滴液最高点达到该高度,以产生相当于120毫米汞柱的肝素钠流体压力。
打开已预穿刺Y型侧管的主输液管路,使肝素钠溶液充满管路,然后将该主输液管路的预穿刺Y型侧管连接至五通阀分流器。接着,使用公鲁尔接头对公鲁尔接头的管路连接件,将30号半英寸针头连接至五通分流器的各个接口。将每根针头分别插入一段10英寸长的30号管路中。
然后,使用止血钳折断新的30号半英寸针头尖端,并将其钝端插入30号导管的开口端。接下来,使用胶带将针管排列整齐,使连接内侧管口的导管位于连接外侧管口的导管上方,以防止前房灌注过程中导管缠绕。随后,打开0.1%肝素钠溶液至五通阀 manifold 及各个独立管口的流动,持续两到三分钟,以排除任何气泡。
然后,关闭五通阀的所有端口。进行插管操作时,在给予麻醉后,将所有小鼠放入手术台上的保温笼中,五到十分钟内通过脚趾夹捏无反应来确认已达到深度麻醉状态。随后,向每只动物的眼睛各滴一滴托吡卡胺以扩大瞳孔,再滴一滴丙美卡因以实施局部麻醉,并按照麻醉顺序将小鼠排列,确保最先麻醉的小鼠最先进行插管。
在等待眼药水起效的同时,准备4英寸长的直条状胶带:在撕断前需用力拉紧胶带,并为每只动物预留一段胶带。请注意,若未充分拉紧胶带,会导致胶带卷曲。当第一只小鼠准备就绪后,将其置于手术显微镜下。
然后,打开五阀歧管上的第一个0.1%肝素钠端口,用镊子轻轻将一只眼睛突出。接着,将30号套管针插入前房,位置大约位于悬韧带纤维与角膜顶点之间的中点处,注意避免再次穿透角膜。
请注意,使用轻柔的旋转动作将套管深入插入前房。现在,将30号规格的导管紧贴桌面按压,以在取胶带时尽量减少已插入套管的移动,然后用胶带将导管固定在桌面上。导管固定后,记录手术的开始时间。
使用显微镜确认无渗漏,并观察缺血-再灌注眼是否大于对侧眼,以确定存在眼球扩张。每隔30分钟在双眼滴加羟丙基甲基纤维素(Hypromellose),直至实验结束,以润滑角膜并封闭任何微小渗漏。若动物在操作过程中出现躁动,可提起尾巴并腹腔注射 Ketamine 加强剂量。
在对第一只动物进行插管后90分钟,轻轻将插管从眼前房拔出,并用润滑凝胶涂抹双眼。随着后续插管的移除,将每只小鼠放回手术台上的笼子中,直至动物完全恢复。所有插管移除后,用酒精湿巾对插管进行消毒。
然后使用一支装有空气的60毫升注射器,将肝素钠从五通阀、30号针头、30号导管和套管中排出。接着,用一支装有蒸馏水的60毫升注射器冲洗所有器械。最后,再用60毫升空气将所有材料中的蒸馏水排出,并将已消毒并冲洗过的设备妥善保存,以备后续使用。
通过共聚焦显微成像,在缺血-再灌注损伤后七天,神经元核的NeuN免疫标记显示,缺血-再灌注损伤导致显著的神经元细胞丢失。事实上,对照组与缺血-再灌注眼内NeuN阳性细胞的手动定量分析表明,损伤后节细胞层神经元数量减少,提示缺血-再灌注诱导了细胞死亡。电生理图记录到的a波和b波振幅降低也表明,与对照组未受损眼相比,缺血-再灌注导致了视网膜神经元功能的损害。
一旦掌握,该技术可在约五小时内完成十只动物的操作,其中包括最后两小时用于等待小鼠从麻醉中恢复。在进行此操作时,必须维持深度麻醉状态,因为有效的镇静可防止动物活动导致套管移位。
完成此操作后,可进一步采用其他方法(如视网膜电图)来探究视网膜功能的更多问题。该技术已使眼科、神经科学和血管生物学领域的研究人员能够探索啮齿类动物视网膜神经血管的发病机制及治疗干预手段。观看本视频后,您应能够充分理解如何通过眼前房插管技术实现靶向性视网膜损伤的构建。
请务必注意,使用外科器械可能具有极高的危险性,在进行此操作时,应始终采取预防措施,例如使用有效的锐器处理装置来处置尖锐物品。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本文介绍了一种通过升高眼内压在小鼠中诱导视网膜缺血-再灌注损伤的方法。该方法可模拟人类视网膜因氧气和营养供应受阻所导致的相关病理状态。
该模型为研究青光眼和血管阻塞中的视网膜神经退行性病变提供了一个靶向性强、可重复的系统,能够对神经保护候选药物进行机制层面的风险评估。通过控制眼内压(IOP)升高以特异性诱导视网膜内层缺血,该模型支持在具有解剖学特异性的视网膜神经血管单元中开展假设验证。该方法在针对炎症、氧化应激及神经元死亡通路的疗法研发中,实现了从发现到临床前评价的转化连续性。
该模型适用于从靶点验证到临床前药效测试的整个发现过程,尤其适用于神经退行性视网膜疾病的研究。它能够在生理相关背景下,先进行假设驱动的筛选,继而开展机制验证。