Se necesitan modelos experimentales fiables y reproducibles para estudiar la patología detrás de las enfermedades oculares angiogénicas y para desarrollar nuevas terapias a estas devastadoras enfermedades. La angiogénesis patológica es el sello distintivo de la degeneración macular relacionada con la edad húmeda (DMAE) y para muchas enfermedades retinianas isquémicas entre ellas la retinopatía de la prematuridad (ROP), la retinopatía diabética proliferativa (PDR) y la oclusión venosa retiniana (RVO)1,2,3,4. Las retinas humanas y de roedores siguen un patrón de desarrollo similar, ya que tanto la retina humana como la de roedores se encuentran entre los últimos tejidos vascularizados. Antes de que la vasculatura retiniana se haya desarrollado por completo, la retina recibe su suministro de nutrientes a partir de vasculatura hialoide, que, a su vez, retrocede cuando la vasculatura retiniana comienza a desarrollarse1,2. En el ser humano, el desarrollo vascular de la retina se completa antes del nacimiento, mientras que en los roedores el crecimiento de la vasculatura retiniana ocurre después del nacimiento. Dado que el desarrollo vascular retiniano se produce postnatalmente en roedores, proporciona un sistema modelo ideal para estudiar la angiogénesis2,3. Los roedores recién nacidos tienen una retina avascular que se desarrolla gradualmente hasta que se logra un desarrollo completo de la retina vascular al final de la tercera semana postnatal4. Los vasos sanguíneos en crecimiento del ratón neonatal son plásticos, y se someten a regresión durante el estímulo de la hiperoxia5.
Rop es la principal causa de ceguera infantil en los países occidentales, ya que afecta a casi el 70% de los bebés prematuros con peso al nacer por debajo de 1.250 g6,7. El ROP ocurre en bebés prematuros que nacen antes de que los vasos de la retina completen su crecimiento normal. Rop progresa en dos fases: en la Fase I, el parto prematuro retrasa el crecimiento vascular retiniano donde después de la fase II, la vascularización inacabada de la retina en desarrollo causa hipoxia, lo que induce la expresión de factores de crecimiento angiogénicos que estimulan el crecimiento de vasos sanguíneos nuevos y anormales8. El modelo OIR ha sido un modelo ampliamente utilizado para estudiar la fisiopatología del ROP y otras retinopatías isquémicas, así como para probar nuevos candidatos a fármacos2,3,9. Es ampliamente considerado como un modelo reproducible para llevar a cabo estudios de prueba de concepto para posibles fármacos antiangiogénicos para enfermedades oculares y no oculares. Los dos modelos de roedores, es decir, el ratón y la rata OIR difieren en su inducción modelo y fenotipo de enfermedad. El modelo de rata imita el fenotipo ROP con mayor precisión, pero el modelo del ratón proporciona un modelo más robusto, rápido y reproducible para la neovascularización retiniana (NV). En el modelo del ratón, el NV se desarrolla en la retina central. Esta lectura patológica es importante en estudios farmacológicos de eficacia para muchas retinopatías isquémicas, como PDR, RV y AMD exudativa, así como para enfermedades angiogénicas no oculares como el cáncer. Además, la disponibilidad de ratones genéticamente manipulados (transgénicos y knockouts) hace que el modelo OIR del ratón sea una opción más popular. Sin embargo, ni el modelo OIR de ratón ni rata crea fibrosis retiniana, que es típica en las enfermedades humanas.
La comprensión de que los altos niveles de oxígeno contribuyen al desarrollo de ROP en 1950s10,11 condujo al desarrollo de modelos animales. Los primeros estudios sobre el efecto del oxígeno en la vasculatura retiniana se realizaron en 195012,13,14 y hasta la década de 1990 hubo muchos refinamientos al modelo OIR. La investigación de Smith et al. en 1994 estableció un estándar para el actual modelo OIR del ratón que separa la hialoidopatía de la retinopatía15. Una amplia adopción del método para cuantificar el vaso-obliteration y el NV patológico por Connor et al. (2009) aumentó aún más su popularidad16. En este modelo, los ratones se colocan al 75% de oxígeno (O2)durante 5 días en P7, seguidos de 5 días en condiciones normóxicas. La hiperoxia de P7 a P12 hace que la vasculatura retiniana retroceda en la retina central. Al volver a las condiciones normóxicas, la retina avascular se vuelve hipoxica(Figura 1A). Debido a los estímulos hipoxicos de la retina central avascular, algunos de los vasos sanguíneos de la retina brotan hacia lo vítreo, formando NV preretinal, llamados mechones preretinales2,3. Estos mechones son inmaduros e hiperpermeables. La cantidad de NV alcanza su punto máximo en P17, después de lo cual retrocede. La retina está completamente revascularizada y NV es completamente retrocedida por P23 - P25 (Figura 2A)2,3.
El modelo OIR de rata (utilizando diferentes niveles de O2)se describió por primera vez en la década de 1990 mostrando que los niveles variables de O2 al 80% y 40% causan NV más pronunciado que por debajo del 80% O2 exposición constante17. Más tarde se descubrió que el modelo de hipoxia intermitente, donde O2 es ciclo de hiperoxia (50%) a la hipoxia (10-12 %), causa aún más NV que el 80/40% O2 modelo18. En el modelo 50/10%, los cachorros de rata están expuestos al 50% durante 24 horas, seguidos de 24 horas en 10% O2. Estos ciclos se continúan hasta P14, cuando los cachorros de rata son devueltos a condiciones normóxicas (Figura 1B). Al igual que en los pacientes con ROP humano, en el modelo de rata las áreas avasculares se desarrollan a la periferia de la retina debido al plexo vascular retiniano inmaduro(Figura 3).
En ambos modelos, los principales parámetros que normalmente se cuantifican son el tamaño de AVA y NV. Estos parámetros se analizan normalmente desde soportes planos retinianos donde las células endoteliales están etiquetadas como4,16. Anteriormente, la cantidad de NV preretinal se evaluaba a partir de secciones transversales retinianas contando núcleos de vasos sanguíneos o células vasculares que se extendían a vítreos por encima de la membrana limitante interna. La principal limitación de este enfoque es que no es posible cuantificar los AAV.