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Method Article
Este estudo apresenta uma metodologia para a administração de terapêutica na retina e nos nervos ópticos do rato adulto. Além disso, um método exclusivo de recuperação de tecido é introduzido para uma coleção em bloco de cima para baixo do nervo óptico e da retina em um rato adulto.
A administração terapêutica no segmento posterior do olho, incluindo a retina e o nervo óptico, é complicada pela presença de barreiras hematoencefálicas e hematorretinianas. Modelos de pequenos animais, como ratos, são utilizados para estudar várias patologias oculares. Embora a entrega terapêutica no olho posterior seja desafiadora, alcançá-la é essencial para o tratamento de distúrbios oculares, muitos dos quais requerem validação em modelos de pequenos animais para relevância translacional. Portanto, duas técnicas de administração terapêutica posterior são apresentadas: injeção intravítrea (IVI) e injeção retrobulbar (RBI) para uso em ratos adultos. Além disso, um método para a remoção em bloco dos olhos e nervos ópticos é introduzido para várias técnicas de análise histológica e molecular. O protocolo de dissecção permite a observação completa do sistema neurovisual, minimizando a lesão post-mortem nos tecidos da retina e do nervo óptico. A entrega bem-sucedida da ciclosporina terapêutica na retina e no nervo óptico foi alcançada, com concentrações detectáveis observadas vinte e quatro horas após a injeção usando IVI e RBI. Além disso, amostras de retina e nervos em bloco foram extraídas com sucesso para análise histológica completa do tecido ocular, facilitando a observação abrangente da retina e do sistema neurovisual mais amplo.
A administração terapêutica na retina e no nervo óptico é incrivelmente difícil devido à complexa anatomia do olho 1,2, especificamente a presença da barreira hemato-retiniana (BRB) 3 , 4 , 5 . O BRB serve para proteger a retina da invasão da circulação sistêmica, mas é um oponente desafiador da administração terapêutica, pois a circulação terapêutica sistêmica é frequentemente bloqueada pelo BRB 6,7. Pequenas moléculas lipofílicas podem se difundir facilmente através do BRB, mas moléculas maiores e hidrofílicas têm mais dificuldade em obter acesso à retina6. As injeções intravítreas (IVI) e retrobulbares (RBI) permitem a administração de fármacos aos tecidos oculares, superando as limitações impostas pelo BRB. O IVI serve como um compromisso promissor ao administrar terapêutica no ambiente interno do olho 8,9. Esse método requer que a droga atravesse o vítreo, contornando o BRB e difundindo-se pela retina e coroide para atingir o nervo óptico7. O RBI é entregue atrás do olho no espaço retrobulbar10. A terapêutica pode ser administrada por difusão através dos tecidos e glândulas no espaço retrobulbar, afetando o nervo óptico e as estruturas circundantes sem entrar diretamente na retina, o que mantém a integridade do BRB. Ao administrar medicamentos direta ou indiretamente no olho, tanto as injeções intravítreas quanto as retrobulbares podem atingir concentrações locais mais altas do medicamento terapêutico, o que aumenta sua eficácia em comparação com a administração tópica ou sistêmica (oral ou intravenosa)2. Isso é particularmente importante para tratamentos que requerem ação rápida ou alta potência, como visto em muitas doenças oculares. A administração direcionada também limita a exposição do resto do corpo ao medicamento, o que reduz o risco de efeitos fora do alvo e ajuda a minimizar possíveis efeitos adversos que podem ocorrer quando os medicamentos são administrados topicamente, por via oral ou intravenosa11.
Outras injeções perioculares, como subconjuntival, subtenon posterior e sub-retiniana, têm seus próprios benefícios e limitações 2,5. Observou-se que as injeções de subtenon posterior fornecem altas concentrações de drogas aos tecidos oculares; no entanto, a injeção subtenoniana está mais próxima da esclera do que da vasculatura orbitária 5,12. Em contraste, o RBI coloca o terapêutico mais próximo do nervo óptico do que o subtenon posterior ou subconjuntival13. Isso pode significar que as patologias do nervo óptico favorecem a terapêutica administrada pelo RBI em relação a outros tipos de injeção periocular. As injeções de subtenon posterior têm riscos associados, incluindo estrabismo, hifema e pressão intraocular elevada5. A pressão intraocular elevada também é um fator de risco relatado em injeções de IVI, subconjuntival e sub-retiniana2. Esses tipos de injeção geralmente requerem doses repetitivas para alcançar o efeito terapêutico desejado2. Outros fatores de risco associados a injeções sub-retinianas, injeções subconjuntivais e IVI incluem formação de catarata, hemorragia retiniana, descolamento de retina e inflamação2. Essas injeções de IVI, sub-retinianas e subconjuntivais são mais invasivas do que as injeções de RBI, pois essas injeções são intraoculares2. O RBI pode ser considerado menos invasivo, pois coloca o terapêutico no espaço retrobulbar, sem entrar diretamente na agulha no globo ocular. Outras estratégias terapêuticas menos invasivas, como a administração tópica, ficam aquém da entrega suficiente do medicamento, com menos de 5% do medicamento retido na superfície ocular 2,5.
A IVI é uma técnica proeminente em modelos pré-clínicos que é usada por sua capacidade de fornecer agentes terapêuticos diretamente no segmento posterior do olho. A IVI entrega o medicamento diretamente no humor vítreo, tornando-se uma técnica de entrega preferida para tratamento localizado14. A técnica IVI permite que a terapêutica contorne a barreira hematorretiniana, que é um obstáculo comum à penetração da droga na retina14. O IVI introduz a oportunidade de inflamação e danos às estruturas oculares, portanto, a adesão meticulosa ao procedimento deve ser empregada14. Para minimizar o descolamento de retina e a formação de catarata, Chiu et al. descrevem uma abordagem IVI que enfatiza uma inserção e injeção chanfrada de 45 graus no nível da par plana, evitando o cristalino, a retina, o músculo ocular e os vasos15. Nessa técnica, uma agulha de 30 G é inserida na esclera nasal para administração terapêutica15. O IVI ainda está associado a riscos devido à sua natureza invasiva. Os riscos potenciais incluem descolamento de retina, formação de catarata, endoftalmite ou hemorragia16. A natureza invasiva das técnicas de IVI também aumenta a pressão intraocular, como mostrado em um experimento com olhos suínos realizado por Ikjong Park et al.16. O estudo mostra mudanças na pressão intraocular durante diferentes estágios de inserção da agulha e injeção de fluido. Eles relatam variação substancial na pressão intraocular durante o procedimento16.
Os RBIs foram utilizados com sucesso em estudos anteriores como meio de entrega terapêutica a roedores. Um desses estudos comparou os efeitos de vários análogos da prostaglandina administrados via RBI17. Os ratos albinos receberam um RBI com uma agulha 26 G de 0,1 mL injetado inserida através da área lateral do fórnice inferior em um ângulo de 45 graus17. O protocolo utilizado neste estudo foi adaptado de um método previamente descrito, no qual os ratos foram anestesiados por injeção intraperitoneal (IP) de cloralite18. Outro estudo realizado em ratos comparou gotas tópicas com injeções retrobulbares19. Os ratos foram anestesiados por meio de injeção IP de cetamina/xilazina, e o RBI foi administrado por agulha 30 G19. Em contraste com os métodos de sedação discutidos anteriormente, um estudo que observou os efeitos do RBI na gordura orbital usou isoflurano inalatório para sedar os ratos antes do RBI20. Embora esses estudos forneçam informações sobre quais anestésicos e especificações de agulhas podem ser bem-sucedidos, o posicionamento e o manuseio dos animais durante o procedimento não são discutidos.
Vários estudos em camundongos também conduzem RBIs para métodos de entrega terapêutica. Um estudo comparou RBI com injeção de veia caudal lateral para induzir com sucesso a síndrome nefrótica21. Um segundo estudo também comparou as mesmas duas técnicas de injeção na administração de meios de contraste para imagenscardíacas 22. Os camundongos foram anestesiados com isoflurano inalatório e injetados no lado medial do olho22. Ambos os estudos adaptaram seu método RBI de um protocolo escrito anteriormente. É importante notar que este protocolo nomeou sua injeção como retro-orbital, mas descreveu o local da injeção como o espaço retrobulbar atrás do olho. Os autores desse protocolo utilizaram o isoflurano inalatório como método de sedação preferido, observando o rápido tempo de ativação e recuperação dos camundongos23. Para um RBI, o olho foi parcialmente projetado da órbita aplicando pressão na pele ao redor do olho23. Em seguida, a agulha foi introduzida no chanfro medial com o lado chanfrado para baixo em um ângulo de 30 graus e foi inserida até atingir a base do olho23. Deve-se ter cuidado ao aplicar pressão no animal, pois pode ocorrer bloqueio acidental do fluxo sanguíneo ou colapso traqueal23. O injetor também é cego para a ponta da agulha após a inserção e, portanto, danificar o olho é um risco associado. 23 Danificar o olho após a administração terapêutica é um risco crítico neste experimento, pois causar lesões adicionais prejudica diretamente os resultados do estudo. Deve-se notar também que a técnica de posicionamento e manuseio descrita anteriormente foi realizada em camundongos e não incluiu comentários sobre a aplicabilidade em ratos.
Existem muitas maneiras pelas quais a remoção do nervo óptico e da retina foi tentada. Um desses métodos explorou a remoção de nervos ópticos e olhos em bloco, preservando um quiasma óptico intacto24. Este método é o mais comparável ao estudo atual, pois os olhos individuais e os nervos ópticos também são preservados para remoção em bloco; no entanto, o quiasma óptico é separado. Ter cautela neste procedimento seria de extrema importância devido à complexidade do procedimento. No método atual, iniciamos a dissecção através do crânio caudal e trabalhamos rostralmente para fornecer acesso de uma forma que limite os danos aos nervos ópticos e permita que todo o nervo permaneça intacto. Além disso, manter o nervo intacto e ligado ao olho é crucial para o processo de incorporação, pois o dano a cada parte do nervo pode corresponder a uma observação patológica diferente24. É importante considerar a orientação do nervo óptico, pois a forma como ele está embutido permite diferentes seções transversais, o que pode ser importante para a análise histológica.
Um dispositivo feito sob medida conhecido como mesa cirúrgica oftálmica de laboratório de pequenos animais (SALOOT, uma plataforma de cirurgia oftálmica) é composto por uma série de materiais impressos em 3D para fornecer anestesia e manter o animal em uma posição estável para injeções terapêuticas oculares. O design SALOOT permite a estabilidade da cabeça e das estruturas oculares para procedimentos oftálmicos, o que melhora a velocidade e a reprodutibilidade das operações, ao mesmo tempo em que permite a administração de anestesia com gás e a eliminação de partículas de expiração. O SALOOT é um bloco impresso tridimensional com uma redução côncava para segurar o corpo do rato com uma região mais estreita na frente para segurar a cabeça do animal em um cone de nariz com uma entrada de isoflurano. Abaixo do cone do nariz há um pequeno reservatório e uma saída de exaustão. Os seguintes métodos foram desenvolvidos para entrega ocular terapêutica e recuperação precisa do tecido ocular; Eles foram projetados para estudar tecidos após trauma ocular, por isso é crucial delinear os efeitos do trauma, injeção, tratamento e dissecção para evitar interpretações confusas dos achados.
Este artigo apresenta dois métodos de injeção terapêutica ocular, as injeções intravítreas e retrobulbares, para uso em ratos adultos. Além disso, um método de recuperação de tecido é apresentado para a remoção em bloco do nervo óptico e da retina intactos de um rato adulto. Essas técnicas permitem a investigação dos efeitos oculares e peri-oculares da patologia induzida e do tratamento.
Todos os experimentos foram conduzidos de acordo com a Declaração ARVO para o Uso de Animais em Pesquisa Oftálmica e Visual e aprovados pelo comitê institucional de cuidados e uso de animais da Ohio State University. Ratos machos da raça Sprague Dawley pesando ~200 g e com cerca de 2 meses de idade foram utilizados para este estudo25. Os detalhes dos reagentes e do equipamento utilizado estão listados na Tabela de Materiais.
1. Injeção intravítrea (IVI)
2. Injeção retrobulbar (RBI)
3. Dissecção de isolamento de tecido ocular
Experimentos piloto preliminares foram realizados em animais cadáveres usando corante de injeção (corante Evans Blue) e tinta de tatuagem (Figura 2B) para otimizar a colocação e o tamanho da agulha para RBI e IVI. A tinta da tatuagem não era diluída e, em seguida, o pó Evans Blue foi misturado em PBS até que o fluido se tornasse opaco. Concluímos que o RBI ideal apresentava uma agulha de 28 G inserida em um ângulo intermediário entre 6 e 7 horas ...
Os intrincados desafios associados à administração terapêutica da retina e do nervo óptico, principalmente devido à barreira impermeável imposta pelo BRB, ressaltam a importância deste estudo 3,4. A exploração das técnicas de IVI e RBI não apenas destaca abordagens inovadoras para superar esses obstáculos, mas também enfatiza as implicações mais amplas para os cuidados oculares e o desenvolvimento terapêutico. Es...
Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.
Este trabalho foi parcialmente financiado pelos prêmios W81XWH-15-1-0074 e W81XWH-22-1-0989 do Programa de Pesquisa de Visão do Departamento de Defesa dos EUA. As opiniões ou afirmações aqui contidas são opiniões privadas dos autores e não devem ser interpretadas como oficiais ou como refletindo as opiniões do Departamento do Exército ou do Departamento de Defesa. Esta bolsa de pesquisa foi apoiada em parte pela afiliada de Ohio do Prêmio de Bolsa de Estudo para Jovens Investigadores da Prevent Blindness para Females Scholars in Vision Research. Reconhecemos com gratidão o apoio da Fundação Ross. Os serviços foram realizados no Programa Principal de Pesquisa em Ciências da Visão da OSU sob P30EY032857. Gostaríamos de agradecer ao Laboratório e Recursos Animais da Universidade Estadual de Ohio (ULAR). Além disso, gostaríamos de agradecer aos membros do laboratório de graduação da Reilly, Michelle Mosko, Emma Lally, Sam Duckworth e Eve Howard. Também gostaríamos de agradecer a Bongsu Kim por contribuir para o design do SALOOT, bem como a Elizabeth Urbanski e Ryan Webb. A Figura 1, a Figura 2A e a Figura 3 foram criadas com 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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