El objetivo de este protocolo es caracterizar un nuevo modelo de neurodegeneración glaucomatosa basado en la cauterización térmica de 360° del plexo vascular limbal, induciendo hipertensión ocular subaguda.
Artículo de método
El objetivo de este protocolo es caracterizar un nuevo modelo de neurodegeneración glaucomatosa basado en la cauterización térmica de 360° del plexo vascular limbal, induciendo hipertensión ocular subaguda.
El glaucoma, la segunda causa de ceguera en todo el mundo, es un grupo heterogéneo de trastornos oculares caracterizados por daño estructural en el nervio óptico y la degeneración de las células ganglionares de la retina (RGC), lo que resulta en una disfunción visual al interrumpir la transmisión de información visual del ojo al cerebro. La presión intraocular elevada es el factor de riesgo más importante; Por lo tanto, se han desarrollado varios modelos de hipertensión ocular en roedores mediante enfoques genéticos o experimentales para investigar las causas y los efectos de la enfermedad. Entre ellas, se han descrito algunas limitaciones, como la invasividad quirúrgica, la evaluación funcional inadecuada, la necesidad de un entrenamiento extenso y la extensión muy variable del daño retiniano. El presente trabajo caracteriza un método simple, de bajo costo y eficiente para inducir hipertensión ocular en roedores, basado en la cauterización a baja temperatura y de círculo completo del plexo vascular limbal, un componente importante del drenaje acuoso del humor. El nuevo modelo proporciona una hipertensión ocular subaguda técnicamente fácil, no invasiva y reproducible, asociada a RGC progresiva y degeneración del nervio óptico, y una tasa de recuperación clínica postoperatoria única que permite estudios funcionales in vivo por métodos electrofisiológicos y conductuales.
La literatura médica entiende el glaucoma como un grupo heterogéneo de neuropatías ópticas caracterizadas por la degeneración progresiva de las células ganglionares de la retina (CGR), dendritas, soma y axones, lo que resulta en ahuecamiento estructural (excavación) del disco óptico y deterioro funcional del nervio óptico, lo que conduce a amaurosis en casos no controlados al interrumpir la transmisión de información visual desde el ojo al cerebro1. El glaucoma es actualmente la causa más común de ceguera irreversible en todo el mundo, y se prevé que llegue a aproximadamente 111,8 millones de personas en 20402, lo que afectará profundamente la calidad de vida (CV) de los pacientes y generará importantes problemas socioeconómicos3.
La presión intraocular (PIO) elevada es uno de los factores de riesgo más importantes y el único modificable para el desarrollo y progresión del glaucoma. Entre los múltiples tipos de glaucoma, todos, excepto el glaucoma de tensión normal (NTG), se asocian con una PIO elevada en algún momento de la historia clínica de la enfermedad. A pesar de los notables avances clínicos y quirúrgicos para atacar la PIO y ralentizar o detener la progresión de la enfermedad, los pacientes siguen perdiendo la visión debido al glaucoma 4,5. Por lo tanto, un conocimiento profundo de la fisiopatología compleja y multifactorial de esta enfermedad es imperativo para el desarrollo de tratamientos más efectivos, especialmente para proporcionar neuroprotección a los CGR.
Entre una variedad de enfoques experimentales para la comprensión de los mecanismos de la enfermedad, los modelos animales basados en la hipertensión ocular (OHT) se parecen más al glaucoma humano. Los modelos de roedores son particularmente útiles ya que son de bajo costo, son fáciles de manejar, pueden ser manipulados genéticamente, tienen una vida útil corta y presentan características anatómicas y fisiológicas oculares comparables a las humanas, como la producción de humor acuoso y el drenaje 6,7,8,9,10,11,12,13 . Los modelos utilizados actualmente incluyen la esclerosis de la malla trabecular después de la inyección de solución salina hipertónica en las venas epiesclerales 14, la inyección intracameral de microperlas 15 o sustancias viscoelásticas 16, la cauterización de las venas del vórtice 17, la fotocoagulación de la malla trabecular con láser de argón 18, la sutura circumlimbal 19 y el uso de un modelo transgénico de OHT relacionado con la edad (ratones DBA/2J)8. Sin embargo, la invasividad, la opacificación postoperatoria de la córnea, la disrupción del segmento anterior, las extensas curvas de aprendizaje, el costoso equipamiento y las PIO postoperatorias altamente variables, son algunos de los escollos reportados asociados a los modelos actuales, lo que hace que el desarrollo de un modelo alternativo de THO sea una demanda para superar estos problemas20,21,22.
El presente protocolo formaliza un novedoso procedimiento quirúrgico para inducir THO como proxy del glaucoma, basado en la cauterización del plexo limbal (LPC) en roedores23. Se trata de un modelo fácil, reproducible, accesible y no invasivo que proporciona una alta eficiencia y una baja variabilidad de la elevación de la PIO, asociada a una tasa excepcionalmente alta de recuperación clínica completa, por lo que proporciona una evaluación funcional in vivo en un número reducido de animales utilizados en cada experimento. La técnica quirúrgica induce la OHT subaguda con un retorno gradual a los niveles basales en pocos días, lo que modela el ataque hipertensivo observado en el glaucoma agudo de ángulo cerrado. Además, la recuperación de la PIO en el modelo va seguida de una neurodegeneración glaucomatosa continua, lo que es útil para futuros estudios mecanicistas de la degeneración secundaria de las CGR, que se produce en varios casos de glaucoma humano a pesar de un control adecuado de la PIO.
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Todos los procedimientos fueron realizados de acuerdo con la Declaración para el Uso de Animales en la Investigación Oftálmica y Visual de la Asociación para la Investigación en Visión y Oftalmología (ARVO) y aprobados por el Comité de Ética en el Uso de Animales en la Experimentación Científica del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad Federal de Río de Janeiro (protocolo 083/17). En el presente trabajo se utilizaron ratas Lister Hooded de ambos sexos, de 2-3 meses de edad y con un peso de 180-320 g. Sin embargo, el procedimiento se puede adaptar en diferentes cepas de ratas de varios rangos de edad.
1. Cirugía de hipertensión ocular y seguimiento clínico
2. Análisis de la respuesta optomotora (RMO)
NOTA: Para este procedimiento se utilizó un sistema específico25.
3. Registro de patrón-electrorretinograma (PERG)
NOTA: El electrorretinograma se registró utilizando un sistema específico para el procesamiento de señales y un software relacionado para el almacenamiento y análisis de las formas de onda.
4. Cuantificación de somas de células ganglionares de la retina
NOTA: El siguiente procedimiento es para la cuantificación de somas RGC, basado en la tinción inmunohistoquímica de los montajes planos de la retina con un anticuerpo contra la proteína 3A (Brn3a) específica del dominio homeobox/POU específica del cerebro.
5. Examen del nervio óptico
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Las variables cuantitativas se expresan como media ± error estándar de la media (SEM). A excepción de la comparación de la dinámica de la PIO entre los grupos OHT y control (Figura 1F), el análisis estadístico se realizó mediante ANOVA de dos vías seguido de la prueba de comparaciones múltiples de Sidak. Un valor de p < 0,05 se consideró estadísticamente significativo.
La Figura 1 ilustra los pasos quirúrgicos del modelo de cauteri...
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La cauterización del plexo limbal (LPC) es un nuevo modelo posttrabecular con la ventaja de que se dirige a estructuras vasculares de fácil acceso que no requieren disección conjuntival o de tenas17,28. A diferencia del modelo de cauterización de las venas de vórtice, un modelo de OHT de renombre basado en el deterioro quirúrgico del drenaje venoso coroideo, no se espera que la congestión venosa influya en el aumento de la PIO en el modelo LPC, ya que las venas l...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a nuestros técnicos de laboratorio José; Nilson dos Santos, Daianne Mandarino Torres, José Francisco Tibúrcio, Gildo Brito de Souza y Luciano Cavalcante Ferreira. Esta investigación fue financiada por la FAPERJ, el CNPq y la CAPES.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Acetona | Isofar | 201 | Utilizado para la preparación de tejidos por microscopía electrónica (paso 5) |
| Electrodo activo para electrorretinografía | Hansol Medical | Co-Aguja de | acero inoxidable 0,25 mm y veces; 15 mm |
| Anestalcon | Novartis Biociê ncias S/A | MS-1.0068.1087 | Clorhidrato de proxymetacaína 0.5% |
| Cloruro de calcio | Vetec | 560 | Utilizado para la preparación de tejidos por microscopía electrónica (paso 5) |
| Cauterización de punta fina a baja temperatura 10/bx | Bovie Medical Corporation | AA00 | Cauterio oftálmico de baja temperatura |
| Cetamin | Syntec do Brasil Ltda | 000200-3-000003 | Clorhidrato de ketamina 10% |
| DAKO | Dako North America | S3023 | Medio de montaje antidecoloración |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific | 28718-90-3 | diamidino-2-fenilindol; contratinción nuclear fluorescente azul; emisión a 452± 3 nm |
| Ecofilm | Cristá lia Produtos Quí micos Farmacê uticos Ltda | MS-1.0298.0487 | Carmelosa sódica 0.5% |
| EPON Resina | Polysciences, Inc. | - | Resina epoxi utilizada para microscopía electrónica, compuesta por una mezcla de cuatro reactivos: Resina Poly/Bed 812 (CAT#08791); DDSA - Anhídrido dodecenilsuccínico (CAT#00563); NMA - Anhídrido de metilo nádico (CAT#00886); DMP-30 - 2,4,6-tris (dimetilaminometil)fenol (CAT # 00553) |
| de microscopía electrónica | de glutaraldehído | 16110 | Utilizado para la preparación de tejidos de microscopía electrónica (paso 5) |
| Hyabak | Uniã o Quí mica Farmacê utica Nacional S/A | MS-8042140002 | Hialuronato de sodio 0.15% |
| Icare Tonolab | Icare Finland Oy | TV02 (número de modelo) | Tonómetro de mano de rebote |
| IgG burro anticuerpo anti-ratón + Alexa Fluor 555 | Thermo Fisher Scientific | A31570 | Solución de anticuerpos secundarios |
| Monitor LCD 23 pulgadas | Samsung Electronics Co. Ltd. | S23B550 | Modelo LS23B550, para el registro de electrorretinogramas |
| LSM 510 Meta | Carl Zeiss-Microscopio | epifluorescencia confocal | |
| Maxiflox | Cristá lia Produtos Quí micos Farmacê uticos Ltda | MS-1.0298.0489 | Ciprofloxacina 3.5 mg/g |
| MEB-9400K | Nihon Kohden | Corporation-Sistema | para el registro de electrorretinogramas |
| monoclonales IgG1 de ratón anti-Brn3a | MilliporeSigma | MAB-1585 | Brn3a solución de anticuerpos primarios |
| Neuropack Manager v08.33 | Nihon Kohden | Corporation-Software | para el procesamiento |
| de señales de electrorretinogramaOptometría | CerebralMecánica-Sistema | para el análisis de la respuesta optomotora | |
| Tetróxido de osmio | Ciencias de la Microscopía Electrónica | 19100 | Utilizado para la preparación de tejidos de microscopía electrónica (paso 5) |
| Ferrocianuro de potasio | Ciencias de la Microscopía Electrónica | 20150 | Utilizado para la preparación de tejidos por microscopía electrónica (paso 5) |
| Electrodos de referencia y de tierra para electrorretinografía | Chalgren Enterprises | 110-63 | Agujas de acero inoxidable 0,4 mm × 37 mm |
| Tampón de cacodilato de sodio | Electrónica Microscopy Sciences | 12300 | Utilizado para la preparación de tejidos por microscopía electrónica (paso 5) |
| Ster MD | Uniã o Quí mica Farmacê utica Nacional S/A | MS-1.0497.1287 | Acetato de prednisolona 0.12% |
| Terolac | Cristá lia Produtos Quí micos Farmacê uticos Ltda | MS-1.0497.1286 | Ketorolac trometamol 0.5% |
| Terramicina | Laborató rios Pfizer Ltda | MS-1.0216.0024 | Clorhidrato de oxitetraciclina 30 mg/g + polimixina B 10.000 U/g |
| Tono-Pen XL | Reichert Technologies | 230635 | Tonómetro de mano de aplanación digital |
| TO-PRO-3 | Thermo Fisher Scientific | T3605 | Contratinción nuclear fluorescente de rojo lejano; emisión a 661 nm |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 | Surfactante no iónico |
| Acetato de uranilo | Ciencias de la Microscopía Electrónica | 22400 | Utilizado para la preparación de tejidos con microscopía electrónica (paso 5) |
| Xilazin | Syntec do Brasil Ltda | 7899 | Clorhidrato de xilacina 2% |
| Carl Zeiss-Microscopio | estereoscópico para cirugía y disección de retina |
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