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Method Article
Cette étude présente une méthodologie pour l’administration de produits thérapeutiques dans la rétine et les nerfs optiques du rat adulte. De plus, une méthode unique de prélèvement tissulaire est introduite pour une collecte descendante en bloc du nerf optique et de la rétine chez un rat adulte.
L’administration thérapeutique au segment postérieur de l’œil, y compris la rétine et le nerf optique, est compliquée par la présence de barrières hémato-encéphalique et hémato-rétinienne. De petits modèles animaux, tels que les rats, sont utilisés pour étudier diverses pathologies oculaires. Bien que l’administration thérapeutique à l’œil postérieur soit un défi, sa réalisation est essentielle pour traiter les troubles oculaires, dont beaucoup nécessitent une validation dans de petits modèles animaux pour leur pertinence translationnelle. Par conséquent, deux techniques d’administration thérapeutique postérieure sont présentées : l’injection intravitréenne (IVI) et l’injection rétrobulbaire (RBI) pour une utilisation chez les rats adultes. De plus, une méthode d’ablation en bloc des yeux et des nerfs optiques est introduite pour diverses techniques d’analyse histologique et moléculaire. Le protocole de dissection permet une observation complète du système neuro-visuel tout en minimisant les lésions post-mortem des tissus rétiniens et des nerfs optiques. L’administration thérapeutique de la cyclosporine à la rétine et au nerf optique a été obtenue, avec des concentrations détectables observées vingt-quatre heures après l’injection à l’aide de l’IVI et de la RBI. De plus, des échantillons de rétine et de nerfs en bloc ont été extraits avec succès pour une analyse histologique complète des tissus oculaires, facilitant ainsi l’observation complète de la rétine et du système neuro-visuel au sens large.
L’administration de traitements à la rétine et au nerf optique est incroyablement difficile en raison de l’anatomie complexe del’œil1,2, en particulier de la présence de la barrière hémato-rétinienne (BRB)3,4,5. Le BRB sert à protéger la rétine contre l’invasion de la circulation systémique, mais constitue un adversaire difficile à l’administration thérapeutique car la circulation thérapeutique systémique est souvent bloquée par le BRB 6,7. Les petites molécules lipophiles peuvent facilement diffuser à travers le BRB, mais les molécules plus grosses et hydrophiles ont plus de mal à accéder à la rétine6. Les injections intravitréennes (IVI) et rétrobulbaires (RBI) permettent d’administrer des médicaments aux tissus oculaires, surmontant ainsi les limites imposées par le BRB. L’IVI constitue un compromis prometteur en administrant des traitements dans l’environnement interne de l’œil 8,9. Cette méthode nécessite que le médicament traverse le vitré, contournant ainsi le BRB, et se diffuse à travers la rétine et la choroïde afin d’atteindre le nerf optique7. Le point produit est délivré derrière l’œil dans l’espace rétrobulbaire10. Les traitements peuvent être administrés par diffusion à travers les tissus et les glandes de l’espace rétrobulbaire, affectant le nerf optique et les structures environnantes sans pénétrer directement dans la rétine, ce qui maintient l’intégrité du BRB. En administrant des médicaments directement ou indirectement dans l’œil, les injections intravitréennes et rétrobulbaires peuvent atteindre des concentrations locales plus élevées du médicament thérapeutique, ce qui augmente son efficacité par rapport à l’administration topique ou systémique (orale ou intraveineuse)2. Ceci est particulièrement important pour les traitements qui nécessitent une action rapide ou une puissance élevée, comme on le voit dans de nombreuses maladies oculaires. L’administration ciblée limite également l’exposition du reste du corps au médicament, ce qui réduit le risque d’effets non ciblés et aide à minimiser les effets indésirables potentiels qui peuvent survenir lorsque les médicaments sont administrés par voie topique, orale ou intraveineuse11.
D’autres injections périoculaires, telles que les injections sous-conjonctivales, sous-ténon postérieures et sous-rétiniennes, ont leurs propres avantages et limites 2,5. Il a été observé que les injections de sous-ténon postérieur délivrent des concentrations élevées de médicament aux tissus oculaires ; Cependant, l’injection de sous-ténon est plus proche de la sclérale que la vasculature orbitaire 5,12. En revanche, le RBI place le thérapeutique plus près du nerf optique que le subténon postérieur ou le sous-conjonctival13. Cela peut signifier que les pathologies du nerf optique favorisent les traitements administrés par RBI par rapport aux autres types d’injection périoculaire. Les injections de sous-ténon postérieur présentent des risques associés, notamment le strabisme, l’hyphéma et une pression intraoculaire élevée5. Une pression intraoculaire élevée est également un facteur de risque signalé dans les injections IVI, sous-conjonctivales et sous-rétiniennes2. Ces types d’injection nécessitent souvent un dosage répétitif afin d’obtenir l’effet thérapeutique souhaité2. D’autres facteurs de risque associés aux injections sous-rétiniennes, aux injections sous-conjonctivales et à l’IVI comprennent la formation de cataracte, l’hémorragie rétinienne, le décollement de la rétine et l’inflammation2. Ces injections IVI, sous-rétiniennes et sous-conjonctivales sont plus invasives que les injections RBI, car ces injections sont intraoculaires2. Le RBI peut être considéré comme moins invasif car il place le thérapeutique dans l’espace rétrobulbaire, sans pénétrer directement l’aiguille dans le globe de l’œil. D’autres stratégies d’administration thérapeutique moins invasives, telles que l’administration topique, ne permettent pas d’administrer suffisamment de médicament, moins de 5 % du médicament étant conservé sur la surface oculaire 2,5.
L’IVI est une technique de premier plan dans les modèles précliniques qui est utilisée pour sa capacité à délivrer des agents thérapeutiques directement dans le segment postérieur de l’œil. L’IVI délivre le médicament directement dans l’humeur vitrée, ce qui en fait une technique d’administration privilégiée pour le traitement localisé14. La technique IVI permet au thérapeutique de contourner la barrière hémato-rétinienne, qui est un obstacle courant à la pénétration des médicaments dans la rétine14. L’IVI introduit la possibilité d’une inflammation et de lésions des structures oculaires, de sorte qu’une adhésion méticuleuse à la procédure doit être employée14. Pour minimiser le décollement de la rétine et la formation de cataracte, Chiu et al. décrivent une approche IVI qui met l’accent sur une insertion en biseau à 45 degrés et une injection au niveau du par plana, en évitant le cristallin, la rétine, le muscle oculaire et les vaisseaux15. Dans cette technique, une aiguille de 30 G est insérée dans la sclérotique nasale pour une administration thérapeutique15. L’IVI est toujours associée à des risques en raison de son caractère invasif. Les risques potentiels comprennent le décollement de la rétine, la formation d’une cataracte, une endophtalmie ou une hémorragie16. La nature invasive des techniques d’IVI augmente également la pression intraoculaire, comme le montre une expérience sur des yeux porcins réalisée par Ikjong Park et al.16. L’étude montre des changements dans la pression intraoculaire au cours des différentes étapes de l’insertion de l’aiguille et de l’injection de liquide. Ils signalent une variation substantielle de la pression intraoculaire au cours de la procédure16.
Les RBI ont été utilisés avec succès dans des études antérieures comme moyen d’administration thérapeutique aux rongeurs. L’une de ces études a comparé les effets de divers analogues de la prostaglandine administrés via RBI17. Des rats albinos ont reçu un RBI avec une aiguille de 26 G de 0,1 mL injectée à travers la zone latérale du fornix inférieur à un angle de 45 degrés17. Le protocole utilisé dans cette étude a été adapté d’une méthode décrite précédemment dans laquelle les rats ont été anesthésiés par injection intrapéritonéale (IP) de chloralhydrate18. Une autre étude menée sur des rats a comparé des gouttes topiques à des injections rétrobulbaires19. Les rats ont été anesthésiés par une injection IP de kétamine/xylazine, et le RBI a été administré par une aiguille de 30 G19. Contrairement aux méthodes de sédation précédemment discutées, une étude observant les effets de RBI sur la graisse orbitaire a utilisé de l’isoflurane par inhalation pour calmer les rats avant RBI20. Bien que ces études donnent un aperçu des anesthésiques et des spécifications de l’aiguille qui pourraient être efficaces, le positionnement et la manipulation des animaux pendant la procédure ne sont pas discutés.
Diverses études chez la souris effectuent également des RBI pour les méthodes d’administration thérapeutique. Une étude a comparé l’IBR à l’injection latérale de la veine caudale pour induire avec succès le syndrome néphrotique21. Une deuxième étude a également comparé les deux mêmes techniques d’injection dans l’administration de produits de contraste pour l’imagerie cardiaque22. Les souris ont été anesthésiées avec de l’isoflurane par inhalation et injectées dans la face médiale de l’œil22. Les deux études ont adapté leur méthode RBI à partir d’un protocole précédemment écrit. Il est important de noter que ce protocole a nommé leur injection comme rétro-orbitaire, mais a décrit le lieu d’injection comme l’espace rétrobulbaire derrière l’œil. Les auteurs de ce protocole ont utilisé l’isoflurane par inhalation comme méthode de sédation préférée, notant l’activation rapide et le temps de récupération des souris23. Dans le cas d’un RBI, l’œil était partiellement dépassé de l’orbite en appliquant une pression sur la peau autour de l’œil23. Ensuite, l’aiguille a été introduite au niveau du biseau médial du canthus vers le bas à un angle de 30 degrés et a été insérée jusqu’à ce qu’elle atteigne la base de l’œil23. Des précautions doivent être prises lors de l’application d’une pression sur l’animal, car un blocage accidentel du flux sanguin ou un collapsus trachéal peut survenir23. L’injecteur est également aveugle à la pointe de l’aiguille lors de l’insertion, et par conséquent, endommager l’œil est un risque associé. 23 Endommager l’œil lors de l’administration d’un traitement est un risque critique dans cette expérience, car causer des lésions supplémentaires sape directement les résultats de l’étude. Il convient également de noter que la technique de positionnement et de manipulation décrite précédemment a été appliquée à des souris et ne comprenait pas de commentaires sur l’applicabilité aux rats.
Il existe de nombreuses façons de tenter l’ablation du nerf optique et de la rétine. L’une de ces méthodes a exploré l’ablation des nerfs optiques et des yeux en bloc, préservant ainsi un chiasma optique intact24. Cette méthode est la plus comparable à l’étude actuelle, car les yeux et les nerfs optiques individuels sont également conservés pour l’ablation en bloc ; Cependant, le chiasma optique est séparé. Il serait de la plus haute importance de faire preuve de prudence dans cette procédure en raison de la complexité de la procédure. Dans la méthode actuelle, nous commençons la dissection via le crâne caudal et travaillons rostralement afin de fournir un accès de manière à limiter les dommages aux nerfs optiques et à permettre à l’ensemble du nerf de rester intact. De plus, le maintien de l’intégrité du nerf et de son attachement à l’œil est crucial pour le processus d’intégration, car les lésions de chaque partie du nerf peuvent correspondre à une observation pathologiquedifférente24. L’orientation du nerf optique est importante à prendre en compte car la façon dont il est intégré permet différentes coupes efficaces, ce qui peut être important pour l’analyse histologique.
Un appareil sur mesure connu sous le nom de table d’opération ophtalmique de laboratoire pour petits animaux (SALOOT, une plateforme de chirurgie ophtalmique) est composé d’une série de matériaux imprimés en 3D pour fournir une anesthésie et maintenir l’animal dans une position stable pour les injections thérapeutiques oculaires. La conception SALOOT permet la stabilité de la tête et des structures oculaires pour les procédures ophtalmiques, ce qui améliore la vitesse et la reproductibilité des opérations tout en permettant l’administration d’anesthésie gazeuse et le piégeage des particules expirées. Le SALOOT est un bloc imprimé en trois dimensions doté d’une réduction concave pour maintenir le corps du rat avec une région plus étroite à l’avant pour maintenir la tête de l’animal dans un cône nasal avec une entrée d’isoflurane. Sous le cône de nez se trouve un petit réservoir et une sortie d’échappement. Les méthodes suivantes ont été développées pour l’administration oculaire thérapeutique et la récupération précise de tissu oculaire ; Ils ont été conçus pour étudier les tissus après un traumatisme oculaire, il est donc crucial de délimiter les effets du traumatisme, de l’injection, du traitement et de la dissection pour éviter une interprétation confuse des résultats.
Cet article présente deux méthodes d’injection thérapeutique oculaire, l’injection intravitréenne et l’injection rétrobulbaire, pour une utilisation chez le rat adulte. De plus, une méthode de prélèvement tissulaire est présentée pour l’ablation en bloc du nerf optique et de la rétine intacts d’un rat adulte. Ces techniques permettent d’étudier les effets oculaires et péri-oculaires de la pathologie induite et du traitement.
Toutes les expériences ont été menées conformément à la déclaration de l’ARVO pour l’utilisation des animaux dans la recherche ophtalmique et visuelle et approuvées par le comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Université d’État de l’Ohio. Des rats Sprague Dawley mâles pesant ~200 g et âgés d’environ 2 mois ont été utilisés pour cette étude25. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisé sont répertoriés dans la table des matériaux.
1. Injection intravitréenne (IVI)
2. Injection rétrobulbaire (RBI)
3. Dissection d’isolement du tissu oculaire
Des expériences pilotes préliminaires ont été réalisées sur des cadavres à l’aide d’un colorant par injection (colorant Evans Blue) et d’une encre de tatouage (figure 2B) afin d’optimiser l’emplacement et la taille de l’aiguille pour l’IBR et l’IVI. L’encre de tatouage n’était pas diluée, puis la poudre d’Evans Blue était mélangée à du PBS jusqu’à ce que le liquide devienne opaque. Nous avons conclu que le RBI idéal con...
Les défis complexes associés à l’administration de traitements à la rétine et au nerf optique, principalement en raison de la barrière imperméable posée par le BRB, soulignent l’importance de cette étude 3,4. L’exploration des techniques d’IVI et d’IBR met non seulement en évidence des approches innovantes pour surmonter ces obstacles, mais met également l’accent sur les implications plus larges pour les so...
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière qui pourrait être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.
Ce travail a été partiellement financé par les subventions W81XWH-15-1-0074 et W81XWH-22-1-0989 du ministère de la Défense des États-Unis. Les opinions ou affirmations contenues dans ce document sont les opinions personnelles des auteurs et ne doivent pas être interprétées comme officielles ou comme reflétant les opinions du ministère de l’Armée ou du ministère de la Défense. Cette subvention de recherche a été financée en partie par l’Ohio Affiliate of Prevent Blindness Young Investigator Student Fellowship Award for Females Scholars in Vision Research. Nous sommes reconnaissants du soutien de la Fondation Ross. Les services ont été rendus dans le cadre du programme de base de recherche en sciences de la vision de l’OSU sous P30EY032857. Nous tenons à remercier le laboratoire et les ressources animales de l’Université d’État de l’Ohio (ULAR). De plus, nous tenons à remercier Michelle Mosko, Emma Lally, Sam Duckworth et Eve Howard, membres du laboratoire de premier cycle de Reilly. Nous tenons également à remercier Bongsu Kim d’avoir contribué à la conception de SALOOT, ainsi qu’Elizabeth Urbanski et Ryan Webb. Les figures 1, 2A et 3 ont été créées avec BioRender.com.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anakinra 100 mg/0.67 mL | Sobi | NDC: 66658-0234-07 | |
Antipamezole hydrochloride (Antisedan) 5.0 mg/mL | Zoetis | NADA #141-033 | 107204-8 | |
Bacteriostatic sodium chloride (0.9%) | Hospira Inc. | NDC: 0409-1966-02 | |
Cryotube | VWR | 76417-258 | https://us.vwr.com/store/product?keyword=76417-258 |
Curved forceps | Fischer Scientific | 08-953F | |
cyclosporine injection 250 mg/mL | Perrigo | NDC: 00574-0866-10 | |
cyclosporine topical, 0.05% (Restasis) | AbbVie (Vizient) | NDC: 00023-9163-30 | |
Cyotube Cap | Thermo Scientific | 3471BLK | https://www.fishersci.com/shop/products/screw-cap-microcentrifuge-tube-caps/14755237?searchHijack=true&searchTerm= screw-cap-microcentrifuge-tube-caps&searchType=Rapid& matchedCatNo=14755237 |
Evans Blue | Sigma-Aldrich | E2129-10G | |
Eye Spears | Fischer Scientific | NC0972725 | https://www.fishersci.com/shop/products/ultracell-pva-eye-spears-100-p/NC0972725 |
Fine forceps | Fischer Scientific | 08-953E | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-dissecting-jewelers-microforceps-2/08953E?gclid=Cj0KCQiAkJO8BhCGARIsAM kswyiER9Kanmi3ZMgoXTr82Zg3 g44m1Q6WLftkYfb36hC7pbkwR hVAy3MaAqkLEALw_wcB&ef_id =Cj0KCQiAkJO8BhCGARIsAMks wyiER9Kanmi3ZMgoXTr82Zg3g4 4m1Q6WLftkYfb36hC7pbkwRhV Ay3MaAqkLEALw_wcB:G:s&ppc _id=PLA_goog_2086145680_81 843405274_08953E__38624700 1354_6556597232892883360& ev_chn=shop&s_kwcid=AL!4428 !3!386247001354!!!g!827721591 040!&gad_source=1 |
Fine ophthalmic forceps with teeth | Fisher Scientific | 50-253-8287 | https://www.fishersci.com/shop/products/bonn-suturing-forceps-7-5-cm/502538287 |
Flat spatula | Fischer Scientific | 14-375-100 | https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-spoonula-lab-spoon/1437510#?keyword= |
Hot bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | https://www.finescience.com/en-US/Products/Instrument-Care-Accessories/Sterilization/Hot-Bead-Sterilizers |
Hypromellose 0.3% (GenTeal Tears Severe Dry Eye Gel) | Alcon Laboratories Inc. | https://www.amazon.com/GenTeal-Tears-Lubricant-Ointment-Night-Time/dp/B01IN5G1L0/ref=sr_1_4?dib=eyJ2IjoiMSJ9.DxYpqjIIBNO TVuPo7jln5xeGazA_YFg0cbt3 kCyC-0ouZARw5qIHYvCM7vB R_vO30OWUEXDZhQmQfLQ9 ySld4mujpzrWjxbsEXLBs5JPhjZ eUPgPY0sHoJA46f9EYULdxiTu BQy5fVA2OB20RV09mbdW8hX 6j8-bXIYTZljPGMo5_GMq9jnJo8 3iR35c1THxEiEH2FsvSx7VXup- QK9uCkWwAYrw2v3tyLUCq2JT APPF34nsYqGnSASMgOARU_ 2lVz-kIy-QUEYHGOoIimIWwBY htz33RkFrq7YjtnC2uDbImNiudG zWJv-uUhmJngYjbBGbeWE0VX 7CGPkEokUZrCQ8AI2HeXjSMph gPhMbK88RcHJ63AyH0TiBtS2k1 Xceh-CD26_prJSNxF6Mv5-jgGf9 iLmXvVtKkkSwc-5uYLk7gZHaFC Yj73F_imbmeHYr.4vfu7h4m4Jlfy- qiqmgeAnDHlJTGYV22HJ2w_xD ir0k&dib_tag=se&keywords=Gent eal+gel&qid=1736793609&sr=8-4 | |
ibudilast | Millipore Sigma | I0157-10MG | |
insulin syringe 0.5 mL with a 28 gauge Micro-Fine IV Needle | Becton, Dickinson and Company (BD) | 14-826-79 | |
Isoflurane | Covetrus | NDC: 11695-6777-2 | |
Ketamine | Covetrus | NDC: 11695-0703-1 | |
Long Evans Rat | Charles River Laboratories International, Inc. | https://www.criver.com/products-services/find-model/long-evans-rat?region=3611 | |
Mayo Scissors | Electron Microscopy Sciences | 72968-03 | |
Medium microscissors | Amazon | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z168866#product-documentation | |
Medium straight hemostats or needle drivers | Sigma-Aldrich | Z168866-1EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z168866#product-documentation |
Needle 33 G with a style 4 tip at a length of 10 mm and angle of 15 degrees | Hamilton | 7803-05 | |
paraformaldehyde 4 in phosphate-buffered saline (PBS) (4% PFA) | Thermo Fischer | J61899.AK | |
Petri dish | Millipore Sigma | P5606-400EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/p5606?utm_source=google&utm_medium= cpc&utm_campaign=8674694095 &utm_content=105162454052& gad_source=1&gclid=Cj0KCQiA kJO8BhCGARIsAMkswygXXfgY ABr7EfLtf4tvuLS0E8A4SxX4XM NJQDaI80Yi4FO-iahCsPcaAp9E EALw_wcB |
phosphate-buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P3813-10PAK | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sigma/p3813 |
Povidone-Iodine (Betadine) 5% | Alcon Laboratories Inc. | NDC: 0065-0411-30 | |
Shaker Model 3500 | VWR | 89032-092 | |
Small iris scissors | Sigma-Aldrich | Z265977-1EA | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/aldrich/z265977& |
small microscissors | Fisher Scientific | 17-456-004 | https://www.fishersci.com/shop/products/self-opening-scissors-2/17456004?keyword=true |
Sprague Dawley Rat | Charles River Laboratories International, Inc. | SAS 400 | https://emodels.criver.com/product/400 |
Sucrose | Millipore Sigma | 57-50-1 | https://www.sigmaaldrich.com/US/en/substance/sucrose3423057501 |
syringe 10 µL (Model 701 RN) | Hamilton | 80330 | |
Tattoo Ink (Intenze Tattoo Ink True Black 1 oz) | Amazon | https://www.amazon.com/Intenze-Tattoo-Ink-True-Black/dp/B01GW747L2 | |
tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) | Milipore Sigma | 580549-1GM | |
Tetracaine Hydrochloride Ophthalmic Solution 0.5% | Bausch & Lomb Inc. | NDC: 68682-920-64 | |
Xylazine (Rompun) 100 mg/mL | Dechra | NADA #047-956 | |
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