Modelos experimentais confiáveis e reprodutíveis são necessários para estudar a patologia por trás de doenças oculares angiogênicas e desenvolver novas terapêuticas para essas doenças devastadoras. A angiogênese patológica é a marca registrada para a degeneração macular relacionada à idade úmida (DM) e para muitas doenças isquêmicas da retina entre elas a retinopatia da prematuridade (ROP), a retinopatia diabética proliferativa (PDR) e a oclusão da veia retinária (RVO)1,2,3,4. As retinas humanas e roedores seguem um padrão de desenvolvimento semelhante, já que tanto a retina humana quanto a roedora estão entre os últimos tecidos vascularizados. Antes que a vasculatura da retina se desenvolva completamente, a retina recebe seu suprimento de nutrientes a partir da vasculatura hialoide, que, por sua vez, regrede quando a vasculatura da retina começa a se desenvolver1,2. No desenvolvimento vascular humano, a retina é concluída antes do nascimento, enquanto nos roedores o crescimento da vasculatura da retina ocorre após o nascimento. Uma vez que o desenvolvimento vascular da retina ocorre postnatalmente em roedores, fornece um sistema modelo ideal para estudar a angiogênese2,3. Os roedores recém-nascidos têm uma retina avascular que se desenvolve gradualmente até que o desenvolvimento completo da retina vascular seja alcançado até o final da terceira semana pós-natal4. Os vasos sanguíneos em crescimento do camundongo neonatal são plásticos, e sofrem regressão durante o estímulo da hiperoxia5.
O ROP é a principal causa de cegueira infantil nos países ocidentais, pois afeta quase 70% dos bebês prematuros com peso ao nascer abaixo de 1.250 g6,7. O ROP ocorre em bebês prematuros que nascem antes que os vasos da retina completem seu crescimento normal. O ROP progride em duas fases: na Fase I, o nascimento prematuro atrasa o crescimento vascular da retina onde, após a fase II, a vascularização inacabada da retina em desenvolvimento causa hipóxia, o que induz a expressão de fatores de crescimento angiogênico que estimulam o crescimento de novos e anormais vasos sanguíneos8. O modelo OIR tem sido um modelo amplamente utilizado para estudar a fisiopatologia do ROP e outras retinopatias isquêmicas, bem como para testar novos candidatos a drogas2,3,9. É amplamente considerado como um modelo reprodutível para a realização de estudos de prova de conceito para potenciais drogas antiangiogênicas para doenças oculares e não oculares. Os dois modelos de roedores, ou seja, o OIR de rato e rato diferem em seu modelo de indução e fenótipo da doença. O modelo de rato imita o fenótipo ROP com mais precisão, mas o modelo do mouse fornece um modelo mais robusto, rápido e reprodutível para neovascularização da retina (NV). No modelo do mouse, a NV se desenvolve para a retina central. Essa leitura patológica é importante em estudos de eficácia farmacológica para muitas retinopatias isquêmicas, como PDR, RV e DM exudativa, bem como para doenças angiogênicas não oculares, como o câncer. Além disso, a disponibilidade de camundongos geneticamente manipulados (transgênicos e nocautes) torna o modelo OIR do mouse uma opção mais popular. No entanto, nem o modelo de OIR de rato nem rato cria fibrose retinenta, que é típica em doenças humanas.
O entendimento de que altos níveis de oxigênio contribuem para o desenvolvimento da ROP na década de 195010,11 levou ao desenvolvimento de modelos animais. Os primeiros estudos sobre o efeito do oxigênio na vasculatura da retina foram feitos em 195012,13,14 e até a década de 1990 houve muitos refinamentos para o modelo OIR. A pesquisa de Smith et al. em 1994 estabeleceu um padrão para o modelo OIR do rato atual que separa a hialoidopatia da retinopatia15. Uma ampla adoção do método para quantificar a vaso-obliteração e o NV patológico por Connor et al. (2009) aumentou ainda mais sua popularidade16. Neste modelo, os camundongos são colocados a 75% de oxigênio (O2) por 5 dias em P7, seguidos por 5 dias em condições normóxidas. A hiperoxia de P7 a P12 faz com que a vasculatura da retina regreda na retina central. Ao retornar às condições normóxicas, a retina avascular torna-se hipóxica (Figura 1A). Devido aos estímulos hipóxicos da retina central avascular, alguns dos vasos sanguíneos da retina brotam em direção ao vítreo, formando nv pré-retinal, chamado tufos pré-semanais2,3. Estes tufos são imaturos e hiperpermeáveis. A quantidade de NV atinge picos em P17, após o qual ele regrede. A retina é totalmente revascularizada e a NV é totalmente regredida por P23 - P25 (Figura 2A)2,3.
O modelo OIR de rato (utilizando níveis variados de O2) foi descrito pela primeira vez na década de 1990 mostrando que níveis variados de O2 a 80% e 40% causam mais NV pronunciado do que abaixo de 80% O2 exposição constante17. Mais tarde, descobriu-se que o modelo de hipóxia intermitente, onde O2 é ciclou da hiperoxia (50%) à hipóxia (10-12%), causa ainda mais NV do que o modelo 80/40% O2 18. No modelo 50/10%, os filhotes de rato são expostos a 50% durante 24 horas, seguidos por 24 horas em 10% O2. Esses ciclos são continuados até P14, quando os filhotes de rato são devolvidos às condições normóxicas(Figura 1B). Assim como em pacientes humanos de ROP, no modelo de ratos as áreas avasculares desenvolvem-se para a periferia da retina por causa do plexo vascular imaturo da retina(Figura 3).
Em ambos os modelos, os principais parâmetros que geralmente são quantificados são o tamanho de AVA e NV. Esses parâmetros são tipicamente analisados a partir de montagens planas de retina onde as células endoteliais são rotuladas4,16. Anteriormente, a quantidade de NV pré-retinal foi avaliada a partir de seções transversais da retina, contando vasos sanguíneos ou núcleos de células vasculares que se estendem até vítreos acima da membrana limitante interna. A maior limitação dessa abordagem é que não é possível quantificar os AVAs.