Supported in part by National Institute of Health contracts R01-EY13178, and P30-EY08098 (Bethesda, MD), the Eye and Ear Foundation (Pittsburgh, PA), and unrestricted grants from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Ethics Statement: Genehmigung wurde vom Institutional Review Board der University of Pittsburgh School of Medicine erhalten, bevor Thema Rekrutierung begann. Alle Probanden vorgesehen schriftliche Einverständniserklärung vor der Teilnahme an der Studie. 1. Datenerfassung <ol><li> Druckerhöhung <ol><li> Nehmen Sie Baseline-Messungen (IOP und Oktober Messungen) durch den einen Rückgang von 0,5% Proparacain in das Auge. 3 min warten auf ihre Wirksamkeit. </li><li> Durch leichten Druck auf die zeitliche Lederhaut mit dem Ophthalmodynamometer, 30 g in Kohorte 1 und 5 und 10 g in Kohorte 2. Dann nehmen Sie die gewünschten (IOP und OCT) Messungen wie folgt <ol><li> IOP-Messungen <ol><li> Messen Sie Baseline-IOP. Elevate Druck, wie in Abschnitt 1.1 beschrieben. </li><li> In Kohorte 1 vermitteln ein Tropfen von 0,5% Proparacain erlauben 3 min für die Wirksamkeit und Anwendung 30 g von Druck auf die Sklera. Während Druck ausgeübt wird, messen IOP mit dem Tonometer folgenden manufaAnweisungen cturer ist. </li><li> In Kohorte 2, vermitteln einen Tropfen 0,5% Proparacain, erlauben 3 min zur Wirksamkeit und Anwendung 5 g scleral Druck unter Verwendung eines Ophthalmodynamometer. Messen Sie IOP bei Druckerhöhung mit der tonometer folgenden Anweisungen des Herstellers. <ol><li> Warten Sie 5 Minuten nach der 5 g Messung. </li><li> Gelten 10 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und messen IOP bei Druckerhöhung mit dem Tonometer folgenden Anweisungen des Herstellers. Notieren Sie den IOP und Zustand (dh Basislinie oder 10 g) in der Studie Rekord. </li></ol></li></ol></li><li> Oktober Scanning <ol><li> Setzen Sie das Motiv in der OCT-Scanners. Geben Sie demographischen Patientendaten für neue Themen, oder erinnern demografischen Daten aus der Oktober-Datenbank für bereits gescannte Themen. </li><li> Wählen Sie das vordere Segment 512 x 128 Scan-Protokoll. Zentrieren Sie das Auge in der Videobildfenster. Verringern Sie den Abstand zwischen dem Scannerund Augenhornhaut, bis die Querschnittsbild in der Scan-Fenster wird angezeigt </li><li> Verwendung verbale Befehle positionieren Sie den zeitlichen Limbus in die Mitte des Scanfensters, indem Patienten Blick in die Nasenrichtung </li><li> Erwerben Sie die Baseline-Scan, und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. <ol><li> Accept-Scans, wenn es keine blinkt, und der Winkel wird durch das Volumen ohne Abdriften der Kante des Bildes oder Spiegeln an der Spitze sichtbar gemacht. </li></ol></li><li> Vermitteln einen Tropfen 0,5% Proparacain, erlauben 3 min zur Wirksamkeit und wiederholen Sie die Schritte 1.3.2 bis 1.3.5. </li><li> Für Kohorte 1, gelten 30 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Für Kohorte 2 gelten 5 g scleral Druck ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Warten Sie 5 Minuten damit das Auge von der 5 g Druckstörung zu erholen. </li><li> Für Kohorte 2, gelten 10 g scleral Druck Ophthalmodynamometer, und erwerben die Scan während Druck ausgeübt wird. Entfernen Sie den Druck und überprüfen Sie die Scan-Qualität. IF akzeptabel, zu retten, und wenn nicht akzeptabel ist, wiederholen Sie diesen Schritt. </li><li> Notieren Sie sich die Scanzeit, Zustand (dh Basislinie oder 10 g) und Lage im Studienbericht. </li></ol></li></ol></li></ol></li></ol> 2. Datenverarbeitung <ol><li> Schließen Sie ein Hochleistungs-USB-Speichergerät in den Oktober Wählen Sie &quot;Export&quot; aus dem Menü Datensätze auf der Oktober Bestimmen Sie einen Speicherort für die exportierten Dateien auf dem USB-Laufwerk. Deaktivieren Sie die Option &quot;.zip&quot;. Geben Sie den Namen des Patienten für scans exportiert werden soll, und wählen Sie die Scans, die exportiert werden. Starten Sie den Export. </li><li> Wenn der Export abgeschlossen ist, hängen Sie den USB-Laufwerk und von der OCT zu entfernen. Stecken Sie das mit hoher Kapazität USB-Laufwerk, das die exportierten Bilder in die Bildverarbeitungsarbeitsstation. </li><li> Starten Sie das Bildbearbeitungsprogramm in diesem Fall ImageJ. </li><li> Importieren Sie die rohen Bilddaten; wählen Sie &quot;Datei -&gt; Importieren -&gt; Raw&quot; aus dem Dateimenü. Wählen Sie die Datei mit in &quot;_cube_raw.img&quot; endet, um vom USB-Laufwerk verarbeitet werden. </li><li> Speichern Sie die importierte Datei unter einem neuen Namen, so dass die ursprünglichen Bilddaten unverändert gespeichert (http://www.ori.dhhs.gov/education/products/RIandImages). </li><li> Geben Sie die Import-Parameter wie folgt, Bildtyp: 8 bit, Breite: 512, Höhe: 1.024, Offset: 0; Anzahl der Bilder: 128. </li><li> Wählen Sie &quot;Plugins -&gt; R egistrierung -&gt; STACKREG&quot; aus dem Menü Plugins. Und wählen Sie dann die &quot;Rigid Body&quot;-Option. Dann wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um die ausgerichteten Stapel zu speichern. </li><li> Wählen Sie &quot;Process -&gt; Filter -&gt; Mittlere 3D&quot; aus dem Prozess-Menü. Geben Sie die Parameter X = 1, Y = 1 und Z = 1, wie die Filteroptionen. Wiederholen Sie diesen Schritt zweimal. </li><li> Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um den gemittelten Stack zu speichern. Drehen Sie das Mausrad, um im Bild 1 der aktiven Stapel. </li><li> Wählen Sie &quot;Process -&gt; Erweitern Local Contrast (CLAHE)&quot; aus dem Bearbeitungsmenü. Verwenden Sie den Parameter Blockgröße: 31, Histogramm-Bins: 256, maximale Steigung: 5, Maske: keine, und überprüfen Sie die &quot;schnelle&quot; option. Verwenden Sie die Pfeiltaste nach rechts, um zum nächsten Rahmen zu gelangen. </li><li> Gehen Sie zu Bild 2 der aktiven Stapel und wiederholen Sie den Process-&gt; Erweitern Local Contrast (CLAHE). Wiederholen, bis alle Frames Kontrast verbessert hatte. </li><li> Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;; die kontrastverstärkte Stack zu speichern. Dann wählen Sie &quot;Bild -&gt; Anpassen -&gt; Size&quot; aus dem Menü Bild. Deaktivieren Sie die Option &quot;Beschränken Aspect Ratio&quot; und geben Sie dann Breite: 2.048 und Höhe: 1.024 Werte. </li><li> Wählen Sie &quot;Bild -&gt; Transform -&gt; Vertikal spiegeln&quot; aus dem Menü Bild. Wählen Sie dann &quot;Analyze -&gt; Set Scale&quot; aus dem Menü Analysieren. Geben Entfernung in Pixel: 2048, bekannten Abstand: 4.000 und Pixel-Seitenverhältnis: 1, und klicken Sie auf OK. Wählen Sie &quot;Datei -&gt; Speichern unter -&gt; TIFF&quot;, um die Kalibrierung zu speichern 1: 1 Seitenverhältnis Stack. </li><li> Langsam drehen Sie das Mausrad, um visuell zu untersuchen die Scans zu einem unverwechselbaren Schiff Überfahrt als Bezugspunkt innerhalb Scans dienen zu identifizieren. Nehmen Sie das Bild-Nummer und Referenzrahmennummer in der Analyse-Tabelle. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, um das 15-fache der ersten Messung Rahmen zu gehen. Wählen Sie die &quot;Freehand SelectionsR21; Werkzeug aus der Werkzeugleiste. </li><li> Platzieren Sie die Maus in der Mitte des SC und drücken Sie den Pfeil nach oben. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC füllt den Bildschirm. </li><li> Manuell Segment SC durch Einkreisen der Grenze mit der Maus. Halten Sie die Steuerungstaste (Strg), und drücken Sie D für den aktuellen Bildrahmen. Halten Sie die Strg-Taste gedrückt, und drücken Sie M. Transkribieren die Messung der SC Querschnittsfläche und Messrahmennummer der Analyse-Tabelle. Deaktivieren Sie die beschriebenen Bereich. Drücken Sie die rechte Pfeiltaste 3 mal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC hat in 10 Frames gemessen. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, 30-mal, um zum ersten Messrahmen zurück. </li><li> Wählen Sie das gerade Segment aus der Werkzeugleiste. </li><li> Zeichnen einer geraden Linie von den anterior-posterior-am meisten zu den meisten Orten auf SC. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie D nur für den aktuellen Rahmen. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie M. Transcribe SC Länge und Rahmennummer der Analyse-Tabelle. Deaktivieren Sie die beschriebenen Bereich. Drücken Sie die rechte PfeiltasteDreimal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis SC Länge wurde in den gleichen 10 Frames als SC Querschnittsfläche gemessen. </li><li> Einfügen der Gleichung SC-IOWD = SC-CSA / axialen Länge in die Analysetabellen durchschnittlichen SC Innenwand zu Außenwand-Abstand (SC-IOWD) durch Teilen der Flächenmessungen von den Längenmessungen zu berechnen. </li><li> Drücken Sie die linke Pfeiltaste, 30-mal, um zum ersten Messrahmen zurück. </li><li> Wählen Sie das gerade Segment aus der Werkzeugleiste. </li><li> Zeichnen einer geraden Linie von der anterior-SC auf die meisten an der Grenze der Trabekelwerk und Vorderkammer. Sicherzustellen, daß die Linie rechtwinklig zu der Grenze. Halten Sie Strg und drücken Sie D, dann M. </li><li> Zeichnen Sie eine Linie von der hinteren äußersten Lage der SC und der Grenze des TM und der vorderen Augenkammer. Stellen Sie sicher, dass die Linie, die senkrecht zur Grenze. Hold Control, und drücken Sie D, dann M. </li><li> Zeichnen Sie eine Linie von der Mitte der SC und der Grenze des TM und der vorderen Augenkammer. Stellen Sie sicher, dass die line senkrecht zu der Grenze. Halten Sie die Strg-Taste und drücken Sie D nur für den aktuellen Rahmen. </li><li> Transkribieren die drei TM Dickenmessungen und Rahmennummer der Analyse-Tabelle. Drücken Sie hierzu die rechte Pfeiltaste 3 mal. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis TM Dicke wurde in den gleichen 10 Frames als SC Querschnittsfläche gemessen. </li></ol>

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	<li>Quigley, H. A., Broman, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+people+with+glaucoma+worldwide+2010+and+2020.">The number of people with glaucoma worldwide 2010 and 2020.</a> The British journal of ophthalmolog. 90, 262-267 (2006).</li><li>Sommer, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+intraocular+pressure+and+primary+open+angle+glaucoma+among+white+and+black+Americans.+The+Baltimore+Eye+Survey.">Relationship between intraocular pressure and primary open angle glaucoma among white and black Americans. 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W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphometric+analysis+of+aqueous+humor+outflow+structures+with+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Morphometric analysis of aqueous humor outflow structures with spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 53, 5198-5207 (2012).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+visualization+of+aqueous+humor+outflow+structures+in-situ+in+humans.">3D visualization of aqueous humor outflow structures in-situ in humans.</a> Experimental eye researc. 93, 308-315 (2011).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+assessment+of+Schlemm's+canal+by+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Identification and assessment of Schlemm's canal by spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 51, 4054-4059 (2010).</li><li>Kagemann, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IOP+Elevation+Reduces+Schlemm's+Canal+Cross-sectional+Area.">IOP Elevation Reduces Schlemm's Canal Cross-sectional Area.</a> Investigative ophthalmolog &amp; visual scienc. , (2014).</li></ol>

Dr. Schuman erhalten Lizenzgebühren für geistiges Eigentum von Massachusetts Institute of Technology und Massachusetts Eye and Ear Infirmary zu Zeiss, Inc. lizenziert

Die vorliegende Technik nutzt nicht-invasive Beobachtung der mechanischen Reaktion von Weichgewebe zu SC Zusammenbruch zu quantifizieren. Zukünftige Arbeiten mit menschlichen kadaver Augen ist notwendig, um Gewebeverlagerungen nach der Sektion zu kalibrieren tatsächlichen Gewebesteifigkeit. Aber, werden solche Studien die gleichen Einschränkungen früherer Abfluss Modelle leiden; Insbesondere, dass die Beiträge von lebenden Muskel Gewebespannung nicht vorhanden sein wird. Weitere Kalibrierung in einem lebenden Säug...

Das Glaukom ist weltweit die zweithäufigste Ursache für irreversible Blindheit 1. Erhöhtem Augeninnendruck (IOP) ist ein Haupt kausalen Risikofaktor für das Vorhandensein und das Fortschreiten von Glaukom 2-7. &#160; IOP durch Gleichgewicht zwischen der Bildung und Abfluss von Kammerwasser 8 geregelt. Die Orte der größten Abflußwiderstandes sind die juxtacanicular Gewebe und die innere Wand des Schlemmschen Kanals (SC), die Schnittstelle zwischen SC und dem Trabekelnetzwerk (TM) 9-11. Während TM Steifigkeit kann zur Verhinderung von SC Zusammenbruch angesichts der IOP Elevations beitragen Overby et al. 12 vor kurzem gezeigt, dass die Genexpression in Glaukom verändert wird, was zu einer erhöhten endothelialen SC Versteifung, behindern die Bildung von Poren, was zu einer Erhöhung in IOP Glaukomaugen 13. TM Morphologie und Steifigkeit korrelieren mit Abfluss Anlage 14,15, betont ter muss seine biomechanischen Eigenschaften zu messen. Rasterkraftmikroskopie-Messungen des TM zeigen erhöhte Steifigkeit in den Augen von Glaukompatienten (81 kPa) gespendet, verglichen mit den Augen von Spendern ohne Glaukom (4,0 kPa) 16, aber diese Messungen wurden seziert ex vivo Gewebe hergestellt. Die hintere TM ist in die Ziliarmuskel über vordere Sehnen der Längsmuskel-Zellen, die in die Außensteggerichteter und cribiform TM 17 einfügen verankert. Ziliarmuskel (CM) Aktivität kann TM Straffheit zu erhöhen, imitiert erhöhter Steifigkeit TM 17. Die Fähigkeit, Veränderungen in der Widerstandsfähigkeit gegen SC Zusammenbruch durch Störungen der glatten Muskulatur induzierten beobachten konnte im Tiermodell 18 dargestellt. Wir haben die Fähigkeit, nicht-invasiv Bild der Primärkammerwasserabfluss-System in lebenden menschlichen Augen distal zu und einschließlich SC mit spektralen Bereich der optischen Kohärenztomographie (OCT) gezeigt &lt;sup&gt; 19-21. Unter Verwendung dieser Technik haben wir die Fähigkeit, die Reaktion der morphometrischen TM SC akuter IOP Erhebung 22 Quantifizierung demonstriert. Das Gesamtziel des hierin beschriebenen Verfahrens war es, die morphometrischen Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter IOP Erhebung im lebenden Gewebe in situ zu quantifizieren. Diese Technik hat den Vorteil, dass die Prüfung des TM unter physiologischen Bedingungen, die Beiträge von sowohl kontraktilen Faseraktivität innerhalb des TM und CM TM Steifigkeit umfasst, verglichen mit veröffentlichten Messungen sezierten Gewebe hergestellt. Das Grundprinzip hinter der Anwendung dieser Technik, um die Beobachtung des mechanischen TM Antwort ist, dass es uns sonst nicht Einsichten in das mechanische Verhalten des TM, die wir jetzt, um direkt zum Abflußwiderstandes und der IOP-Regelung 13 verbunden werden. Um den Beitrag der kontraktilen Gewebe, um die Gesamtsteifigkeit, eine kleine coho erkennenrt der Probanden wurde ohne und mit der Unterdrückung der glatten Muskelaktivität durch Verabreichung Tropicamid sucht.

<table><tbody><tr><td>Spectral Domain OCT</td><td>Zeiss</td><td>Cirrus</td><td></td></tr><tr><td>Imaging Workstation</td><td>Apple</td><td>iMac</td><td></td></tr><tr><td>Ophthalmodynamometer</td><td>Baillairt Matalene Ophthalmodynamometer, Surgical instruments CO., Inc. New York, NY</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Image Processing Program</td><td>rsb.info.nih.gov/ij</td><td>ImageJ, FIJI</td><td></td></tr></tbody></table>

trabecular meshwork response to pressure elevation in the living human eye

Die mechanischen Eigenschaften des Trabekelnetzwerkes (TM) an Ausflusswiderstand und den Augeninnendruck (IOP) Regulierung verbunden. Das Grundprinzip hinter dieser Technik ist die direkte Beobachtung der mechanischen Reaktion des TM akuter IOP Elevation. Vor dem Scannen IOP wird zu Beginn und während des IOP Höhe gemessen. Der Limbus ist von Spectral-Domain-OCT bei Studienbeginn und während der IOP Höhen gescannt (Ophthalmodynamometer (ODM) angewendet bei 30 g Kraft). Abtastungen verarbeitet werden, um die Visualisierung des Wasserabflusses Wegs mit ImageJ verbessern. Vascular Wahrzeichen werden verwendet, um den entsprechenden Stellen in der Grundlinie und IOP Höhenabtastung Mengen zu identifizieren. Schlemmschen Kanal (SC) Querschnittsfläche (SC-CSA) und SC Länge von anterior nach entlang seiner langen Achse posterior werden manuell an 10 Stellen in einem 1 mm Segments SC gemessen. Bedeuten inneren zur äußeren Wandabstand (Länge der kurzen Achse) wird als die Fläche von SC geteilt durch eine Berechnung ihresLänge der langen Achse. Um den Beitrag der benachbarten Geweben zu den Auswirkungen IOP Erhebungen zu untersuchen, werden die Messungen ohne und mit Entspannung der glatten Muskulatur mit Instillation von Tropicamid wiederholt. TM Migration in SC wird von TM Steifigkeit widerstanden, sondern wird durch die Unterstützung ihrer Befestigung an benachbarten glatten Muskelzellen im Ziliarkörper erhöht. Diese Technik ist die erste, die lebende menschliche TM Reaktion auf Druckerhöhung in situ unter physiologischen Bedingungen im menschlichen Auge zu messen.

Unter Verwendung dieser Datenerfassung und Bildanalysetechniken, werden die Wirkungen der kleinen und großen Änderungen in IOP auf Ausflusstrakt morphologischer Parameter wie SC Querschnittsfläche erhalten wird (Abbildung 1). Wir sehen, dass ein hohes Maß an IOP Anstieg produzieren eine beobachtbare Zusammenbruch des SC, wie durch eine starke Reduzierung der Querschnittsfläche vertreten. Das Auge scheint in der Lage zu einem geringen Anstieg des IOP zubringen, wie durch das Fehlen einer Änderung i...

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Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye

Trabekelwerk (TM) Migration in den Schlemm-Kanal Raum kann durch akute Druckerhöhung durch Ophthalmodynamometer induziert werden, und durch Spektralbereich der optischen Kohärenztomographie beobachtet. Das Ziel dieser Methode ist die morphometrische Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter Druckerhöhung in lebendem Gewebe in situ zu quantifizieren.

Trabekelnetzwerk Reaktion auf den Druck in der Elevation Wohnzimmer Menschliches Auge

The mechanical characteristics of the trabecular meshwork (TM) are linked to outflow resistance and intraocular pressure (IOP) regulation. The rationale ...

trabecular-meshwork-response-to-pressure-elevation-living-human

Research

JoVE Journal

Medicine

9.9K Aufrufe.  University of Pittsburgh School of Medicine.  Trabekelwerk (TM) Migration in den Schlemm-Kanal Raum kann durch akute Druckerhöhung durch Ophthalmodynamometer induziert werden, und durch Spektralbereich der optischen Kohärenztomographie beobachtet. Das Ziel dieser Methode ist die morphometrische Reaktion des lebenden Ausflusstrakt akuter Druckerhöhung in lebendem Gewebe in situ zu quantifizieren. 

Serie: Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye

Experimental Glaucoma Induced by Ocular Injection of Magnetic Microspheres

Progress in understanding the pathophysiology, and providing novel treatments for glaucoma is dependent on good animal models of the disease. We present here a protocol for elevating intraocular pressure (IOP) in the rat, by injecting magnetic microspheres into the anterior chamber of the eye. The use of magnetic particles allows the user to manipulate the beads into the iridocorneal angle, thus providing a very effective blockade of fluid outflow from the trabecular meshwork. This leads to long-lasting IOP rises, and eventually neuronal death in the ganglion cell layer (GCL) as well as optic nerve pathology, as seen in patients with the disease. This method is simple to perform, as it does not require machinery, specialist surgical skills, or many hours of practice to perfect. Furthermore, the pressure elevations are very robust, and reinjection of the magnetic microspheres is not usually required unlike in some other models using plastic beads. Additionally, we believe this method is suitable for adaptation for the mouse eye.

We present a method for inducing elevated intraocular pressure (IOP), by injecting magnetic microspheres into the rat eye, to model glaucoma. This leads to strong pressure rises, and extensive neuronal death. This protocol is easy to perform, does not require repeat injections, and produces stable long-lasting IOP rises.

Experimentelle Glaukom von Ocular Injektion von magnetischen Mikrokügelchen Induzierte

Progress in understanding the pathophysiology, and providing novel treatments for glaucoma is dependent on good animal models of the disease. We present ...

Forschung

Medizin

A Magnetic Microbead Occlusion Model to Induce Ocular Hypertension-Dependent Glaucoma in Mice

The use of rodent models of glaucoma has been essential to understand the molecular mechanisms that underlie the pathophysiology of this multifactorial neurodegenerative disease. With the advent of numerous transgenic mouse lines, there is increasing interest in inducible murine models of ocular hypertension. Here, we present an occlusion model of glaucoma based on the injection of magnetic microbeads into the anterior chamber of the eye using a modified microneedle with a facetted bevel. The magnetic microbeads are attracted to the iridocorneal angle using a handheld magnet to block the drainage of aqueous humour from the anterior chamber. This disruption in aqueous dynamics results in a steady elevation of intraocular pressure, which subsequently leads to the loss of retinal ganglion cells, as observed in human glaucoma patients. The microbead occlusion model presented in this manuscript is simple compared to other inducible models of glaucoma and also highly effective and reproducible. Importantly, the modifications presented here minimize common issues that often arise in occlusion models. First, the use of a bevelled glass microneedle prevents backflow of microbeads and ensures that minimal damage occurs to the cornea during the injection, thus reducing injury-related effects. Second, the use of magnetic microbeads ensures the ability to attract most beads to the iridocorneal angle, effectively reducing the number of beads floating in the anterior chamber avoiding contact with other structures (e.g., iris, lens). Lastly, the use of a handheld magnet allows flexibility when handling the small mouse eye to efficiently direct the magnetic microbeads and ensure that there is little reflux of the microbeads from the eye when the microneedle is withdrawn. In summary, the microbead occlusion mouse model presented here is a powerful investigative tool to study neurodegenerative changes that occur during the onset and progression of glaucoma.

Here, we present a protocol to induce ocular hypertension in the murine eye that results in the loss of retinal ganglion cells as observed in glaucoma. Magnetic microbeads are injected into the anterior chamber and attracted to the iridocorneal angle using a magnet to block the outflow of aqueous humour.

Ein Magnet Microbead Occlusion Modell Ocular Hypertension Abhängige Glaucoma in Mäusen zu induzieren

The use of rodent models of glaucoma has been essential to understand the molecular mechanisms that underlie the pathophysiology of this multifactorial ...

Glaucoma-inducing Procedure in an In Vivo Rat Model and Whole-mount Retina Preparation

Glaucoma is a disease of the central nervous system affecting retinal ganglion cells (RGCs). RGC axons making up the optic nerve carry visual input to the brain for visual perception. Damage to RGCs and their axons leads to vision loss and/or blindness. Although the specific cause of glaucoma is unknown, the primary risk factor for the disease is an elevated intraocular pressure. Glaucoma-inducing procedures in animal models are a valuable tool to researchers studying the mechanism of RGC death. Such information can lead to the development of effective neuroprotective treatments that could aid in the prevention of vision loss. The protocol in this paper describes a method of inducing glaucoma - like conditions in an in vivo rat model where 50 &#181;l of 2 M hypertonic saline is injected into the episcleral venous plexus. Blanching of the vessels indicates successful injection. This procedure causes loss of RGCs to simulate glaucoma. One month following injection, animals are sacrificed and eyes are removed. Next, the cornea, lens, and vitreous are removed to make an eyecup. The retina is then peeled from the back of the eye and pinned onto sylgard dishes using cactus needles. At this point, neurons in the retina can be stained for analysis. Results from this lab show that approximately 25% of RGCs are lost within one month of the procedure when compared to internal controls. This procedure allows for quantitative analysis of retinal ganglion cell death in an in vivo rat glaucoma model.

Glaucoma-inducing Procedure in an In Vivo Rat Model and Whole-mount Retina Preparation

Glaucoma is characterized by damage to retinal ganglion cells. Inducing glaucoma in animal models can provide insight into the study of this disease. Here, we outline a procedure that induces loss of RGCs in an in vivo rat model and demonstrates the preparation of whole-mount retinas for analysis.

Glaucoma auslösende Verfahren in ein<em&gt; In Vivo</em&gt; Rat Modell und Whole-mount Retina Vorbereitung

Glaucoma is a disease of the central nervous system affecting retinal ganglion cells (RGCs). RGC axons making up the optic nerve carry visual input to the ...

A Model of Glaucoma Induced by Circumlimbal Suture in Rats and Mice

The circumlimbal suture is a technique for inducing experimental glaucoma in rodents by chronically elevating intraocular pressure (IOP), a well-known risk factor for glaucoma. This protocol demonstrates a step-by-step guide on this technique in Long Evans rats and C57BL/6 mice. Under general anesthesia, a "purse-string" suture is applied on the conjunctiva, around the equator and behind the limbus of the eye. The fellow eye serves as an untreated control. Over the duration of our study, which was a period of 8 weeks for rats and 12 weeks for mice, IOP remained elevated, as measured regularly by rebound tonometry in conscious animals without topical anesthesia. In both species, the sutured eyes showed electroretinogram features consistent with preferential inner retinal dysfunction. Optical coherence tomography showed selective thinning of the retinal nerve fiber layer. Histology of the rat retina in cross-section found reduced cell density in the ganglion cell layer, but no change in other cellular layers. Staining of flat-mounted mouse retinae with a ganglion cell specific marker (RBPMS) confirmed ganglion cell loss. The circumlimbal suture is a simple, minimally invasive and cost-effective way to induce ocular hypertension that leads to ganglion cell injury in both rats and mice.

Chronic ocular hypertension is induced by applying a circumlimbal suture in rats and mice, leading to functional and structural deterioration of the retinal ganglion cells consistent with glaucoma.

Ein Modell des Glaukoms induziert durch Circumlimbal Naht bei Ratten und Mäusen

The circumlimbal suture is a technique for inducing experimental glaucoma in rodents by chronically elevating intraocular pressure (IOP), a well-known ...

Translaminar Autonomous System Model for the Modulation of Intraocular and Intracranial Pressure in Human Donor Posterior Segments

There is a current unmet need for a new preclinical human model that can target disease etiology ex vivo using intracranial pressure (ICP) and intraocular pressure (IOP) which&#160;can identify various pathogenic paradigms related to the glaucoma pathogenesis. Ex vivo human anterior segment perfusion organ culture models have previously been successfully utilized and applied as effective technologies for the discovery of glaucoma pathogenesis and testing of therapeutics. Preclinical drug screening and research performed on ex vivo human organ systems can be more translatable to clinical research. This article describes in detail the generation and operation of a novel ex vivo human translaminar pressure model called the translaminar autonomous system (TAS). The TAS model can independently regulate ICP and IOP using human donor posterior segments. The model allows for studying pathogenesis in a preclinical manner. It can reduce the use of living animals in ophthalmic research. In contrast to in vitro experimental models, optic nerve head (ONH) tissue structure, complexity, and integrity can also be maintained within the ex vivo TAS model.

We describe and detail the use of the translaminar autonomous system. This system utilizes the human posterior segment to independently regulate the pressure inside the segment (intraocular) and surrounding the optic nerve (intracranial) to generate a translaminar pressure gradient that mimics features of glaucomatous optic neuropathy.

Translaminares autonomes Systemmodell zur Modulation des intraokularen und intrakraniellen Drucks in menschlichen spenderseitigen Segmenten

There is a current unmet need for a new preclinical human model that can target disease etiology ex vivo using intracranial pressure (ICP) and intraocular ...

Neurowissenschaften

Biomechanische Charakterisierung einer Schweineokularlinse mit automatisierter Kompression

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically with age in the human lens, resulting in a loss of near vision called presbyopia. However, the mechanisms of these changes remain unknown. Lens compression offers a relatively simple method for assessing the lens' biomechanical stiffness in a qualitative sense and, when coupled with appropriate analytical techniques, can help quantify biomechanical properties. A variety of lens compression tests have been performed to date, including both manual and automated, but these methods inconsistently apply key aspects of biomechanical testing such as preconditioning, loading rates, and time between measurements. This paper describes a fully automated lens compression test wherein a motorized stage is synchronized with a camera to capture the force, displacement, and shape of the lens throughout a preprogrammed loading protocol. A characteristic elastic modulus may then be calculated from these data. While demonstrated here using porcine lenses, the approach is appropriate for the compression of lenses of any species.

Autor im Rampenlicht: Besseres Verständnis altersbedingter Veränderungen der Linsensteifigkeit 

We present an automated method for characterizing the effective elastic modulus of an ocular lens using a compression test.

Automatisierte Kompressionsprüfung der Okularlinse

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

Biotechnik

Full-Circle Cauterization of Limbal Vascular Plexus for Surgically Induced Glaucoma in Rodents

Glaucoma, the second leading cause of blindness worldwide, is a heterogeneous group of ocular disorders characterized by structural damage to the optic nerve and retinal ganglion cell (RGC) degeneration, resulting in visual dysfunction by interrupting the transmission of visual information from the eye to the brain. Elevated intraocular pressure is the most important risk factor; thus, several models of ocular hypertension have been developed in rodents by either genetic or experimental approaches to investigate the causes and effects of the disease. Among those, some limitations have been reported such as surgical invasiveness, inadequate functional assessment, requirement of extensive training, and highly variable extension of retinal damage. The present work characterizes a simple, low-cost, and efficient method to induce ocular hypertension in rodents, based on low-temperature, full-circle cauterization of the limbal vascular plexus, a major component of aqueous humor drainage. The new model provides a technically easy, noninvasive, and reproducible subacute ocular hypertension, associated with progressive RGC and optic nerve degeneration, and a unique post-operative clinical recovery rate that allows in vivo functional studies by both electrophysiological and behavioral methods.

The goal of this protocol is to characterize a novel model of glaucomatous neurodegeneration based on 360&#176; thermic cauterization of limbal vascular plexus, inducing subacute ocular hypertension.

Vollkreiskauterisierung des limbalen Gefäßplexus bei chirurgisch induziertem Glaukom bei Nagetieren

Glaucoma, the second leading cause of blindness worldwide, is a heterogeneous group of ocular disorders characterized by structural damage to the optic ...

Laser Capture Microdissection of Highly Pure Trabecular Meshwork from Mouse Eyes for Gene Expression Analysis

Laser capture microdissection (LCM) has allowed gene expression analysis of single cells and enriched cell populations in tissue sections. LCM is a great tool for the study of the molecular mechanisms underlying cell differentiation and the development and progression of various diseases, including glaucoma. Glaucoma, which comprises a family of progressive optic neuropathies, is the most common cause of irreversible blindness worldwide. Structural changes and damage within the trabecular meshwork (TM) can result in increased intraocular pressure (IOP), which is a major risk factor for developing glaucoma. However, the precise molecular mechanisms involved are still poorly understood. The ability to perform gene expression analysis will be crucial in obtaining further insights into the function of these cells and its role in the regulation of IOP and glaucoma development. To achieve this, a reproducible method for isolating highly enriched TM from frozen sections of mouse eyes and a method for downstream gene expression analysis, such as RT-qPCR and RNA-Seq is needed. The method described herein is developed to isolate highly pure TM from mouse eyes for downstream digital PCR and microarray analysis. In addition, this technique can be easily adapted for the isolation of other highly enriched ocular cells and cell compartments that have been difficult to isolate from mouse eyes. The combination of LCM and RNA analysis can contribute to a more comprehensive understanding of the cellular events underlying glaucoma.

Here, we describe a protocol for a reproducible laser capture microdissection (LCM) for isolating trabecular meshwork (TM) for downstream RNA analysis. The ability to analyze changes in gene expression in the TM will help in understanding the underlying molecular mechanisms of TM-related ocular diseases.

Laser Capture Microdissection von hochreinen trabekuläre Geflecht aus Maus Augen für Gene Expression Analysis

Laser capture microdissection (LCM) has allowed gene expression analysis of single cells and enriched cell populations in tissue sections. LCM is a great ...

Trabekelnetzwerk Reaktion auf den Druck in der Elevation Wohnzimmer Menschliches Auge

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Experimentelle Glaukom von Ocular Injektion von magnetischen Mikrokügelchen Induzierte

Ein Magnet Microbead Occlusion Modell Ocular Hypertension Abhängige Glaucoma in Mäusen zu induzieren

Glaucoma auslösende Verfahren in ein

Ein Modell des Glaukoms induziert durch Circumlimbal Naht bei Ratten und Mäusen

Translaminares autonomes Systemmodell zur Modulation des intraokularen und intrakraniellen Drucks in menschlichen spenderseitigen Segmenten

Automatisierte Kompressionsprüfung der Okularlinse

Automatisierte Kompressionsprüfung der Okularlinse

Automatisierte Kompressionsprüfung der Okularlinse

Vollkreiskauterisierung des limbalen Gefäßplexus bei chirurgisch induziertem Glaukom bei Nagetieren

Laser Capture Microdissection von hochreinen trabekuläre Geflecht aus Maus Augen für Gene Expression Analysis