このプロトコルの目的は、緑内障性神経変性の新しいモデルを特徴付けることです 辺縁血管神経叢の360°熱焼灼に基づいて、亜急性高眼圧症を誘発します。
方法論記事
このプロトコルの目的は、緑内障性神経変性の新しいモデルを特徴付けることです 辺縁血管神経叢の360°熱焼灼に基づいて、亜急性高眼圧症を誘発します。
緑内障は、世界の失明原因の第2位であり、視神経と網膜神経節細胞(RGC)の変性に構造的損傷があり、眼から脳への視覚情報の伝達が遮断されることにより視覚機能障害を引き起こす不均一な眼疾患群です。眼圧の上昇は最も重要な危険因子です。したがって、高眼圧症のいくつかのモデルは、病気の原因と影響を調査するために、遺伝的または実験的アプローチのいずれかによってげっ歯類で開発されています。それらの中で、外科的侵襲性、不十分な機能評価、広範なトレーニングの必要性、網膜損傷の非常に変動の大きい拡張など、いくつかの制限が報告されています。本研究は、房水ドレナージの主要成分である辺縁血管神経叢の低温全円焼灼に基づく、げっ歯類に高眼圧症を誘発する単純で低コストかつ効率的な方法を特徴付ける。この新しいモデルは、進行性のRGCおよび視神経変性に関連する、技術的に簡単で非侵襲的で再現性のある亜急性高眼圧症と、電気生理学的および行動学的方法の両方による in vivo 機能研究を可能にする独自の術後の臨床回復率を提供します。
医学文献では、緑内障は、網膜神経節細胞(RGC)、樹状突起、体細胞、および軸索の進行性変性を特徴とする視神経障害の不均一なグループとして理解されており、その結果、視神経の構造的カッピング(発掘)と視神経の機能低下が起こり、眼から脳への視覚情報の伝達を中断することにより、制御されていない症例で黒内障を引き起こします1.緑内障は現在、世界中で不可逆的な失明の最も一般的な原因であり、2040年には約1億1,180万人に達すると予測されており2、患者の生活の質(QOL)に深く影響し、重大な社会経済的懸念を引き起こしています3。
眼圧の上昇(IOP)は、緑内障の発症と進行にとって最も重要で唯一の修正可能な危険因子の1つです。複数のタイプの緑内障のうち、正常緊張緑内障(NTG)を除くすべての緑内障は、疾患の病歴のある時点でIOPの上昇に関連しています。眼圧を標的とし、疾患の進行を遅らせたり止めたりするための臨床的および外科的進歩にもかかわらず、患者は依然として緑内障のために視力を失います4,5。したがって、この疾患の複雑で多因子的な病態生理学を完全に理解することは、より効果的な治療法の開発、特にRGCに神経保護を提供するために不可欠です。
疾患のメカニズムを理解するためのさまざまな実験的アプローチの中で、高眼圧症(OHT)に基づく動物モデルは、ヒトの緑内障に最もよく似ています。げっ歯類モデルは、低コストで、取り扱いが容易で、遺伝子操作が可能で、寿命が短く、房水の産生や排液など、人間に匹敵する眼の解剖学的および生理学的特徴を示すため、特に有用です6,7,8,9,10,11,12,13 .現在使用されているモデルには、強膜上静脈への高張生理食塩水の注入後の線維柱帯の硬化症14、マイクロビーズ15または粘弾性物質のカメラ内注入16、渦静脈の焼灼17、アルゴンレーザー18、辺縁周囲縫合糸19による線維柱帯網膜の光凝固、および加齢性OHT(DBA/2Jマウス)のトランスジェニックモデルの使用が含まれます8.しかし、侵襲性、角膜の術後混濁、前眼部の破壊、広範な学習曲線、高価な機器、および術後IOPの変動は、現在のモデルに関連する報告された落とし穴のいくつかであり、OHTの代替モデルの開発は、これらの問題を克服するための要求となっています20,21,22。
本プロトコルは、げっ歯類の辺縁神経叢焼灼術(LPC)に基づいて、緑内障の代理としてOHTを誘発する新しい外科的処置を形式化します23。これは、簡単で再現性が高く、アクセスしやすく、非侵襲的なモデルであり、高効率でIOP上昇の変動性が低く、完全に臨床的に回復する割合が他に類を見ないため、各実験で使用される動物の数を減らしてin vivo で機能評価を行うことができます。手術技術は亜急性OHTを誘発し、数日でベースラインレベルに徐々に戻り、急性閉塞隅角緑内障で見られる高血圧発作をモデル化します。さらに、モデルにおける眼圧回復に続いて、緑内障性神経変性が持続し、これは、眼圧の適切な制御にもかかわらず、ヒト緑内障のいくつかの症例で発生するRGCの二次変性の将来の機構研究に有用である。
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すべての手順は、Association for Research in Vision and Ophthalmology(ARVO)の眼科および視覚研究における動物の使用に関する声明に準拠して実施され、リオデジャネイロ連邦大学健康科学センターの科学実験における動物の使用に関する倫理委員会によって承認されました(プロトコル083/17)。本研究では、生後2〜3ヶ月、体重180〜320gのリスターフード付きラットを用いた。しかし、この手順は、さまざまな年齢層のさまざまなラット株に適応させることができます。
1.高眼圧症の手術と臨床フォローアップ
2.視運動反応(OMR)分析
注:この手順では、特定のシステムを使用しました25。
3.パターン網膜電図(PERG)の記録
注:網膜電図は、信号処理用の特定のシステムと、波形の保存と分析のための関連ソフトウェアを使用して記録されました。
4. 網膜神経節細胞体細胞の定量化
注:以下の手順は、脳特異的ホメオボックス/POUドメインタンパク質3A(Brn3a)に対する抗体による網膜フラットマウントの免疫組織化学的染色に基づくRGC体体の定量化です。
5.視神経の検査
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量的変数は、平均±平均の標準誤差(SEM)として表されます。OHT群と対照群の眼圧動態の比較(図1F)を除き、統計解析は二元配置ANOVAとそれに続くSidakの多重比較検定を用いて行った。p値<0.05は統計的に有意であると見なされました。
図1 は、全円輪姦焼灼術(LPC)モデルの外科的手順を示しており、360°の熱による辺縁血管の消失や、手術終了時の手術眼の軽度から中等度の散瞳などの重要なランドマークがあります。
131匹のラットの現在のシリーズでは、全円輪部神経叢焼灼術(LPC)により、手術直後にベースラインで13.0 ± 0.2 mmHgから22.7 ± 0.4 mmHgまでIOP上昇が誘発されました。.術後IOPのピークは手術初日(25.3 ± 0.6 mmHg)に観察され、その後、術後6 日目にベースラインレベルに徐々に戻りました(統計分析:Holm-Sidak法を使...
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辺縁神経叢焼灼術(LPC)は、結膜やほぞの解剖を必要としない、簡単にアクセスできる血管構造を標的にするという利点を備えた新しい海綿後モデルです17,28。脈絡膜静脈ドレナージの外科的障害に基づく有名なOHTモデルである渦静脈焼灼モデルとは異なり、静脈うっ血はLPCモデルでは、静脈静脈が房水流出の上流に位置するため、IOPの上昇に影響を与えると予想されます。また、技術的に習得が容易で低コストであるため、主に低温の熱焼灼が必要です。さらに、OHT誘導と完全な臨床的回復率(以前に報告されたように>90%)23と関連しており、実験に必要な動物の数を減らし、電気生理学的および行動学的分析の両方を可能にします。最後に、緑内障性変性は、手術後の比較的短い時間枠でRGC層と視神経の両方に存在し、短期または中期の実験計画を可能にします23。個々の網膜層に対する全円輪状血管系焼灼の影響をさらに解明するには、今後の研究が必要です。
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著者は何も開示していません。
私たちは、検査技師のホセを認めます。ニルソン・ドス・サントス、ダイアン・マンダリーノ・トーレス、ホセ・フランシスコ・ティブルシオ、ジルド・ブリト・デ・ソウザ、ルチアーノ・カヴァルカンテ・フェレイラ。この研究は、FAPERJ、CNPq、およびCAPESから資金提供を受けました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アセトン | イソファー | 201 | 電子顕微鏡検査用組織調製に使用(ステップ5) |
| 網膜電図用能動電極 | ハンソルメディカル Co | - | ステンレス製針 0.25 mm × 15 mm |
| Anestalcon | Novartis Biociências S/A | MS-1.0068.1087 | Proxymetacaine 塩酸塩 0.5% |
| 塩化カルシウム | Vetec | 560 | 電子顕微鏡組織調製に使用(ステップ5) |
| Cautery Low Temp Fine Tip 10/bx | Bovie Medical Corporation | AA00 | 低温眼科焼灼 |
| Cetamin | Syntec do Brasil Ltda | 000200-3-000003 | ケタミン塩酸塩 10% |
| DAKO | Dako North America | S3023 | 色あせ防止封入剤 |
| DAPI | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 28718-90-3 | ジアミジノ-2-フェニルインドール; 青色蛍光核対比染色; 452±3 nm |
| エコフィルム | クリストália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0487 | カルメロースナトリウム0.5% |
| EPON樹脂 | Polysciences、Inc. | - | 電子顕微鏡に使用されるエポキシ樹脂で、4つの試薬の混合物で構成されています:Poly/Bed 812樹脂(CAT#08791);DDSA - 無水ドデセニルコハク酸 (CAT#00563);NMA - 無水ナディックメチル (CAT#00886);DMP-30 - 2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール (CAT#00553) |
| グルタルアルデヒド | 電子顕微鏡科学 | 16110 | 電子顕微鏡組織調製に使用 (ステップ5) |
| Hyabak | União QuíマイカFarmacêutica Nacional S/A | MS-8042140002 | ヒアルロン酸ナトリウム 0.15% |
| Icare Tonolab | Icare Finland Oy | TV02 (型番) | リバウンド手持ち眼圧計 |
| IgG ロバ 抗マウス抗体 + Alexa Fluor 555 | Thermo Fisher Scientific | A31570 | 二次抗体溶液 |
| 液晶モニター 23インチ | サムスン電子株式会社 | S23B550 | モデルLS23B550、網膜電図記録用、 |
| LSM 510 Meta | Carl Zeiss | - | 共焦点落射蛍光顕微鏡 |
| Maxiflox | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0489 | Ciprofloxacin 3.5 mg/g |
| MEB-9400K | 日本光電株式会社 | - | |
| モノクローナルIgG1マウス抗Brn3a | ミリポアシグマ | MAB-1585 | Brn3a 一次抗体溶液 |
| Neuropack Manager v08.33 | 日本光電株式会社 | - | 網膜電図信号処理 |
| 用ソフトウェアOptomotry | CerebralMechanics-System | for optomotor response analysis | |
| 酸化オスミウム | 電子顕微鏡科学 | 19100 | 電子顕微鏡組織調製に使用(ステップ5) |
| ロシアン化カリウム | 電子顕微鏡科学 | 20150 | 電子顕微鏡組織調製に使用(ステップ5) |
| 網膜電図検査用の参照電極と接地電極 | Chalgren Enterprises | 110-63 | ステンレス鋼針 0.4 mm × 37 mm |
| カコジル酸ナトリウム緩衝液 | 電子顕微鏡科学 | 12300 | 電子顕微鏡組織調製に使用 (ステップ 5) |
| Ster MD | União QuíマイカFarmacêutica Nacional S/A | MS-1.0497.1287 | プレドニゾロンアセテート 0.12&percits |
| Terolac | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0497.1286 | Ketorolac trometamol 0.5% |
| Terramicina | Laboratórios Pfizer Ltda | MS-1.0216.0024 | オキシテトラサイクリン塩酸塩 30 mg/g + ポリミキシン B 10,000 U/g |
| Tono-Pen XL | Reichert Technologies | 230635 | デジタル圧平ハンドヘルド眼圧計 |
| TO-PRO-3 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | T3605 | 遠赤色蛍光核対比染色; 661 nm で発光 |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 | 非イオン性界面活性剤 |
| 酢酸ウラニル | 電子顕微鏡科学 | 22400 | 電子顕微鏡組織調製に使用(ステップ5) |
| Xilazin | Syntec do Brasil Ltda | 7899 | 塩酸キシラジン 2% |
| カールツァイス | - | 手術および網膜解剖用のステレオ顕微鏡 |
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