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O objetivo deste protocolo é caracterizar um novo modelo de neurodegeneração glaucomatosa baseado na cauterização térmica 360° do plexo vascular limbal, induzindo hipertensão ocular subaguda.
O glaucoma, segunda causa de cegueira no mundo, é um grupo heterogêneo de doenças oculares caracterizadas por danos estruturais ao nervo óptico e degeneração das células ganglionares da retina (CGR), resultando em disfunção visual pela interrupção da transmissão de informações visuais do olho para o cérebro. A pressão intraocular elevada é o fator de risco mais importante; Assim, vários modelos de hipertensão ocular têm sido desenvolvidos em roedores por abordagens genéticas ou experimentais para investigar as causas e efeitos da doença. Dentre essas, algumas limitações têm sido relatadas, como invasividade cirúrgica, avaliação funcional inadequada, exigência de treinamento extensivo e extensão altamente variável do dano retiniano. O presente trabalho caracteriza um método simples, de baixo custo e eficiente para induzir hipertensão ocular em roedores, baseado na cauterização em círculo completo do plexo limbal a baixa temperatura, um dos principais componentes da drenagem aquosa do humor. O novo modelo proporciona uma hipertensão ocular subaguda tecnicamente fácil, não invasiva e reprodutível, associada à degeneração progressiva do CGR e do nervo óptico, e uma taxa de recuperação clínica pós-operatória única que permite estudos funcionais in vivo por métodos eletrofisiológicos e comportamentais.
A literatura médica entende o glaucoma como um grupo heterogêneo de neuropatias ópticas caracterizadas por degeneração progressiva das células ganglionares da retina (CGRs), dendritos, soma e axônios, resultando em escavação estrutural (escavação) do disco óptico e deterioração funcional do nervo óptico, levando à amaurose em casos não controlados pela interrupção da transmissão de informações visuais do olho para océrebro1. Atualmente, o glaucoma é a causa mais comum de cegueira irreversível em todo o mundo, com previsão de atingir aproximadamente 111,8 milhões de pessoas em 20402, afetando profundamente a qualidade de vida (QV) dos pacientes e levando a importantes preocupações socioeconômicas3.
A pressão intraocular (PIO) elevada é um dos mais importantes e o único fator de risco modificável para o desenvolvimento e progressão do glaucoma. Dentre os múltiplos tipos de glaucoma, todos, exceto o glaucoma de tensão normal (GNT), estão associados à PIO elevada em algum momento da história clínica da doença. Apesar dos notáveis avanços clínicos e cirúrgicos para atingir a PIO e retardar ou interromper a progressão da doença, os pacientes ainda perdem a visão devido ao glaucoma 4,5. Portanto, o conhecimento aprofundado da fisiopatologia complexa e multifatorial dessa doença é imperativo para o desenvolvimento de tratamentos mais eficazes, especialmente para fornecer neuroproteção aos CGRs.
Entre uma variedade de abordagens experimentais para a compreensão dos mecanismos da doença, os modelos animais baseados em hipertensão ocular (OHT) mais se assemelham ao glaucoma humano. Os modelos de roedores são particularmente úteis por serem de baixo custo, fácil manuseio, manipulação genética, vida útil curta e características anatômicas e fisiológicas oculares comparáveis aos humanos, como produção e drenagem do humor aquoso 6,7,8,9,10,11,12,13 . Os modelos atualmente utilizados incluem esclerose da malha trabecular após injeção de solução salina hipertônica em veias episclerais 14, injeção intracameral de microesferas15 ou substâncias viscoelásticas 16, cauterização de veias vórtices 17, fotocoagulação da tela trabecular com laser de argônio18, sutura circunlimbal 19 e uso de um modelo transgênico de OHT relacionada à idade (camundongos DBA/2J)8. No entanto, invasividade, opacificação pós-operatória da córnea, ruptura do segmento anterior, curvas de aprendizado extensas, equipamentos caros e PIO pós-operatória altamente variável estão entre algumas das armadilhas relatadas associadas aos modelos atuais, tornando o desenvolvimento de um modelo alternativo de ESB uma demanda para superar esses problemas20,21,22.
O presente protocolo formaliza um novo procedimento cirúrgico para induzir OHT como substituto do glaucoma, baseado na cauterização do plexo limbal (LPC) emroedores23. Trata-se de um modelo fácil, reprodutível, acessível e não invasivo, que proporciona alta eficiência e baixa variabilidade de elevação da PIO, associado a uma taxa excepcionalmente alta de recuperação clínica completa, proporcionando avaliação funcional in vivo em um número reduzido de animais utilizados em cada experimento. A técnica cirúrgica induz OHT subaguda com retorno gradual aos níveis basais em poucos dias, o que modela o ataque hipertensivo observado no glaucoma agudo de ângulo fechado. Além disso, a recuperação da PIO no modelo é seguida por neurodegeneração glaucomatosa contínua, o que é útil para futuros estudos mecanísticos da degeneração secundária dos CGRs, que ocorre em vários casos de glaucoma humano apesar do controle adequado da PIO.
Todos os procedimentos foram realizados de acordo com a Declaração para o Uso de Animais em Pesquisa Oftalmológica e Visual da Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) e aprovada pelo Comitê de Ética no Uso de Animais em Experimentação Científica do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal do Rio de Janeiro (protocolo 083/17). No presente trabalho, foram utilizados ratos Lister Hooded, de ambos os sexos, com idade entre 2-3 meses e peso de 180-320 g. No entanto, o procedimento pode ser adaptado em diferentes linhagens de ratos de várias faixas etárias.
1. Cirurgia de hipertensão ocular e seguimento clínico
2. Análise da resposta optomotora (OMR)
OBS: Para este procedimento, foi utilizado um sistema específico25.
3. Registro do eletrorretinograma padrão (PERG)
OBS: O eletrorretinograma foi registrado utilizando-se um sistema específico para processamento de sinais e software relacionado para armazenamento e análise das formas de onda.
4. Quantificação de somas de células ganglionares da retina
NOTA: O procedimento a seguir é para quantificação de somas RGC, com base na coloração imunohistoquímica de montagens planas da retina com um anticorpo contra a proteína de domínio homeobox/POU 3A específica do cérebro (Brn3a).
5. Exame do nervo óptico
As variáveis quantitativas foram expressas como média ± erro padrão da média (EPM). Com exceção da comparação da dinâmica da PIO entre os grupos ESB e controle (Figura 1F), a análise estatística foi realizada por meio de ANOVA two-way seguida do teste de comparações múltiplas de Sidak. Um valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.
A Figura 1 ilustra os passos cirúrgicos do modelo de cauterizaçã...
A cauterização do plexo limbal (LPC) é um novo modelo pós-trabecular com a vantagem de ter como alvo estruturas vasculares de fácil acesso, não necessitando de dissecção conjuntival outenonal 17,28. Diferentemente do modelo de cauterização de veias vórtices, um renomado modelo de OHT baseado no comprometimento cirúrgico da drenagem venosa coroide, não se espera que a congestão venosa influencie a elevação da PIO no modelo LPC, uma vez que as veias...
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecemos aos nossos técnicos de laboratório José; Nilson dos Santos, Daianne Mandarino Torres, José Francisco Tibúrcio, Gildo Brito de Souza e Luciano Cavalcante Ferreira. Pesquisa financiada pela FAPERJ, CNPq e CAPES.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Isofar | 201 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Active electrode for electroretinography | Hansol Medical Co | - | Stainless steel needle 0.25 mm × 15 mm |
Anestalcon | Novartis Biociências S/A | MS-1.0068.1087 | Proxymetacaine hydrochloride 0.5% |
Calcium chloride | Vetec | 560 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Cautery Low Temp Fine Tip 10/bx | Bovie Medical Corporation | AA00 | Low-temperature ophthalmic cautery |
Cetamin | Syntec do Brasil Ltda | 000200-3-000003 | Ketamine hydrochloride 10% |
DAKO | Dako North America | S3023 | Antifade mounting medium |
DAPI | Thermo Fisher Scientific | 28718-90-3 | diamidino-2-phenylindole; blue fluorescent nuclear counterstain; emission at 452±3 nm |
Ecofilm | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0487 | Carmellose sodium 0.5% |
EPON Resin | Polysciences, Inc. | - | Epoxy resin used for electron microscopy, composed of a mixture of four reagents: Poly/Bed 812 Resin (CAT#08791); DDSA - Dodecenylsuccinic Anhydride (CAT#00563); NMA - Nadic Methyl Anhydride (CAT#00886); DMP-30 - 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol (CAT#00553) |
Glutaraldehyde | Electron Microscopy Sciences | 16110 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Hyabak | União Química Farmacêutica Nacional S/A | MS-8042140002 | Sodium hyaluronate 0.15% |
Icare Tonolab | Icare Finland Oy | TV02 (model number) | Rebound handheld tonometer |
IgG donkey anti-mouse antibody + Alexa Fluor 555 | Thermo Fisher Scientific | A31570 | Secondary antibody solution |
LCD monitor 23 inches | Samsung Electronics Co. Ltd. | S23B550 | Model LS23B550, for electroretinogram recording |
LSM 510 Meta | Carl Zeiss | - | Confocal epifluorescence microscope |
Maxiflox | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0298.0489 | Ciprofloxacin 3.5 mg/g |
MEB-9400K | Nihon Kohden Corporation | - | System for electroretinogram recording |
monoclonal IgG1 mouse anti-Brn3a | MilliporeSigma | MAB-1585 | Brn3a primary antibody solution |
Neuropack Manager v08.33 | Nihon Kohden Corporation | - | Software for electroretinogram signal processing |
Optomotry | CerebralMechanics | - | System for optomotor response analysis |
Osmium tetroxide | Electron Microscopy Sciences | 19100 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Potassium ferrocyanide | Electron Microscopy Sciences | 20150 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Reference and ground electrodes for electroretinography | Chalgren Enterprises | 110-63 | Stainless steel needles 0.4 mm × 37 mm |
Sodium cacodylate buffer | Electron Microscopy Sciences | 12300 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Ster MD | União Química Farmacêutica Nacional S/A | MS-1.0497.1287 | Prednisolone acetate 0.12% |
Terolac | Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda | MS-1.0497.1286 | Ketorolac trometamol 0.5% |
Terramicina | Laboratórios Pfizer Ltda | MS-1.0216.0024 | Oxytetracycline hydrochloride 30 mg/g + polymyxin B 10,000 U/g |
Tono-Pen XL | Reichert Technologies | 230635 | Digital applanation handheld tonometer |
TO-PRO-3 | Thermo Fisher Scientific | T3605 | Far red-fluorescent nuclear counterstain; emission at 661 nm |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 9036-19-5 | Non-ionic surfactant |
Uranyl acetate | Electron Microscopy Sciences | 22400 | Used for electron microscopy tissue preparation (step 5) |
Xilazin | Syntec do Brasil Ltda | 7899 | Xylazine hydrochloride 2% |
Carl Zeiss | - | Stereo microscope for surgery and retinal dissection |
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