Name: translaminar autonomous system model for the modulation of intraocular and intracranial pressure in human donor posterior segments
Uploaded: 2020-04-24T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Translaminar Autonomous System Model for the Modulation of Intraocular and Intracranial Pressure in Human Donor Posterior Segments at JoVE.com

המימון לפרויקט זה היה באמצעות כספים לפי שיקול דעתה של ד"ר קולין מ. מקדואל. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענק בלתי מוגבל ממחקר למניעת עיוורון, Inc. למחלקת UW מדיסון לרפואת עיניים ומדעי הראייה. אנו מודים לד"ר אבוט פ. קלארק ווימינג מאו על הסיוע הטכני שלהם במודל תרבות האיברים. אנו מודים למכון העיניים של האריות להשתלה ומחקר (טמפה, FL) על מתן עיני התורם האנושי.

העיניים הושגו על פי הוראות הצהרת הלסינקי למחקר הנוגע לרקמת אדם.
הערה: עיניים מבנקים עיניים מכובדים (למשל, מכון עיניים אריות להשתלה, מחקר, טמפה FL) נקצרו בתוך 6-12 שעות של מוות סרום תורם נבדק עבור הפטיטיס B, הפטיטיס C, ווירוס כשל חיסוני אנושי 1 ו -2. ברגע שהם התקבלו, העיניים נותחו והוק...

רקמות אנושיות לאחר המוות הן משאב בעל ערך מיוחד לחקר מחלות ניווניות אנושיות מכיוון שזיהוי תרופות פוטנציאליות שפותחו במודלים של בעלי חיים צריך להיות מתורגם לבני אדם47. ההשפעות של העלאת IOP אנושית מבוססות היטב, אבל מחקר מינימלי בוצע על שינויים חריגים בלחץ TRANSLAMINAR ONH. למרות שקיימים ?...

הערכות עולמיות בסקרים האחרונים מצביעות על כך ש - 285 מיליון אנשים חיים עם לקות ראייה, כולל 39 מיליון עיוורים1. בשנת 2010, ארגון הבריאות העולמי תיעד כי שלושה מתוך תשעת הגורמים המובילים הרשומים לעיוורון מתרחשים בחלק האחורי של העין1. מחלות עיניים מגזר אחורי כוללות את הרשתית, choroid, עצב הראייה2. הרשתית ועצב הראייה הם הרחבות מערכת העצבים המרכזית (CNS) של המוח. האקסונים של תאי הגנגליון ברשתית (RGC) חשופים לנזק מכיוון שהם יוצאים מהעין דרך ראש עצב הראייה (ONH) כדי ליצור את עצב הראייה3. ONH נשאר הנקודה הפגיעה ביותר עבור אקסונים RGC בגלל רשת 3D של קורות רקמת חיבור בשם lamina cribrosa (LC)4. ONH הוא האתר הראשוני של עלבון אקסונים RGC בגלאוקומה5,6,7, ושינויים ביטוי גנים בתוך ONH נחקרו בדגמי יתר לחץ דם עיניים וגלאוקומה8,9,10. האקסונים של RGC רגישים ב- ONH בשל הפרשי לחץ בין התא התוך עיני, הנקרא לחץ תוך עיני (IOP), ובתוך המרחב התת-עכבישי perioptic החיצוני, הנקרא לחץ תוך גולגולתי (ICP)11. אזור LC מפריד בין שני האזורים, שמירה על הפרשי לחץ נורמליים, עם IOP הנע בין 10-21 מ"מ כ"ג ו- ICP מ 5-15 מ"מHg12. הפרש הלחץ דרך הלמינה בין שני התאים נקרא שיפוע הלחץ הטרנסלמינארי (TLPG)13. גורם סיכון מרכזי לגלאוקומה הוא IOP14 גבוה.
IOP מוגבר מגביר את העומס בתוך ומרחב אזור למינאר6,15,16. תצפיות ניסיוניות במודלים של בני אדם ובעלי חיים מציגות את ה- ONH כאתר הראשוני של נזק אקסוני17,18. הפרדיגמה הביומכנית של מתח ומתח הקשורים ל- IOP הגורמים לנזק גלאוקומה ב- ONH משפיעה גם על הפתופיזיולוגיה של גלאוקומה19,20,21. למרות שבבני אדם שינויים הנגרמים על ידי לחץ פוגעים באופן מכני ב- RGC axons22, מכרסמים חסרי לוחות קולגן בתוך הלמינה יכולים גם לפתח גלאוקומה7,23. בנוסף, IOP גבוה נשאר גורם הסיכון הבולט ביותר בחולי גלאוקומה בזווית פתוחה ראשונית, בעוד חולי גלאוקומה מתח נורמלי לפתח נוירופתיה אופטית גלאוקומה גם ללא IOP גבוה. יתר על כן, ישנם גם תת קבוצה של חולים יתר לחץ דם עינית שאינם מראים נזק עצבי הראייה. כמו כן הוצע כי לחץ נוזל השדרתי (CSFp) עשוי לשחק תפקיד פתוגנזה גלאוקומה. הראיות מצביעות על כך ICP הוא הוריד ~ 5 מ"מ כ"ג בחולי גלאוקומה בהשוואה לאנשים רגילים, ובכך גורם ללחץ טרנסלמינארי מוגבר ולשחק תפקיד מכריע במחלה24,25. בעבר, הוכח במודל כלבים, כי על ידי שליטה בשינויי IOP ו- CSFp, יכולות להיות תזוזות גדולות של הדיסק האופטי26. העלאת CSFp בעיני חזירים הראתה גם זן עיקרי מוגבר בתוך אזור LC ורקמה עצבית רטרולמינארית. עומס מוגבר על RGCs ואזור LC תורם לחסימת תחבורה אקסונית ואובדן RGCs27. ניוון פרוגרסיבי של RGCs קושר לאובדן תמיכה טרופית28,29, גירוי של תהליכים דלקתיים/ויסות חיסוני30,31, ומשפיעים אפופטוטיים29,32,33,34,35. בנוסף, פגיעה אקסונית (איור 3) גורמת להשפעות מזיקות על ה-RGCs וגורמת לכשל רגנרטיבי36,37,38,39. למרות ההשפעות של IOP נחקרו היטב, מחקר מינימלי בוצע על שינויים חריגים בלחץ טרנסלמינארי. רוב הטיפולים לגלאוקומה מתמקדים בייצוב IOP. עם זאת, למרות שהורדת IOP מאטה את התקדמות המחלה, היא אינה הופכת אובדן שדה ראייה ומונעת אובדן מוחלט של RGCs. הבנת שינויים נוירודגנרטיביים הקשורים ללחץ בגלאוקומה תהיה חיונית למניעת מוות של RGC.
הראיות הנוכחיות מצביעות על כך אפנון לחץ translaminar עקב שינויים מכניים, ביולוגיים, או פיזיולוגיים שונים בחולים הסובלים מליקויי ראייה טראומטיים או ניווניות יכול לגרום לאובדן ראייה משמעותי. נכון לעכשיו, לא קיים מודל פלח דם פרה-אקליני אמיתי שיכול לאפשר את המחקר של נזק ביומכני גלאוקומה בתוך ONH האנושי ex vivo. תצפית וטיפול בחלק האחורי של העין הוא אתגר עצום ברפואת עיניים27. ישנם מחסומים פיזיים וביולוגיים כדי למקד את העין האחורית, כולל שיעורי חיסול גבוהים, מחסום רשתית הדם, ותגובות חיסוניות פוטנציאליות40. רוב בדיקות היעילות והבטיחות למטרות סמים חדשניות מושגות תוך שימוש במודלים של תאי במבחנה ובדגמים של בעלי חיים ב-vivo41. האנטומיה העין מורכבת, ובמחקרי במבחנה אינם מחקים במדויק את המחסומים האנטומיים והפיזיולוגיים המוצגים על ידי מערכות מודל רקמות. למרות שמודלים של בעלי חיים הם הכרח למחקרים פרמקוקינטיים, הפיזיולוגיה העיןית של העין האחורית האנושית עשויה להשתנות בין מינים שונים של בעלי חיים, כולל אנטומיה תאית של הרשתית, vasculature, ו ONH41,42.
השימוש בבעלי חיים דורש תקנות אתיות אינטנסיביות ומפורטות, מחויבות פיננסית גבוהה ושחזור יעיל43. לאחרונה, הנחיות רבות אחרות התפתחו לשימוש אתי בבעלי חיים במחקר ניסיוני44,45,46. חלופה לניסויים בבעלי חיים היא שימוש במודלים של עיניים אנושיות ex vivo כדי לחקור פתוגנזה מחלות וניתוח פוטנציאלי של תרופות להגנה על נזק ONH. רקמה אנושית לאחר המוות היא משאב בעל ערך לחקר פרדיגמות מחלות אנושיות, במיוחד במקרה של מחלות ניווניות אנושיות, מכיוון שזיהוי תרופות פוטנציאליות שפותחו במודלים של בעלי חיים דורש את הצורך להיות מתורגם לבני אדם47. רקמת התורם האנושי ex vivo כבר בשימוש נרחב לחקר הפרעות אנושיות47,48,49, ומערכות תרבות איברים מגזרי קדם אנושי סיפקו בעבר מודל ex vivo ייחודי לחקור את הפתופיזיולוגיה של IOP50,51,52.
כדי לחקור לחץ טרנסלמינארי הקשור ל- IOP ו- ICP בעיני האדם, עיצבנו ופיתחנו בהצלחה מערכת אוטונומית טרנסלמינארית דו-תאית (TAS) שיכולה לווסת באופן עצמאי את IOP ו- ICP באמצעות מקטעים אחוריים מעיני תורם אנושי. זהו המודל האנושי ex vivo הראשון לחקור לחץ טרנסלמינאר ולנצל את ההשפעות הביומכניות של TLPG על ONH.
מודל זה של Ex vivo אנושי TAS יכול לשמש כדי לגלות ולסווג שינויים תאיים ותפקודיים המתרחשים עקב העלאה כרונית של IOP או ICP. בדוח זה, אנו מפרטים את הפרוטוקול שלב אחר שלב של ניתוח, הגדרה וניטור של מודל המקטע האחורי האנושי של TAS. הפרוטוקול יאפשר לחוקרים אחרים לשחזר ביעילות את מודל הקטע האחורי האנושי החדש הזה של ex vivo כדי לחקור פתוגנזה של מחלות ביומכניות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>#122, 1-1/8&#34; Inside x 1-5/16&#34; Outside Diam, Viton O-Ring, 3/32&#34; Thick, 
			755 Durometer 50 Pack</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B07DRGPPZJ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>114 Buna-N O-Ring, 70A Durometer, Black, 5/8&#34; ID, 13/16&#34; OD, 3/32&#34; Width (Pack of 100)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B000FMYRHK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 mL Syringes without Needle</td>
			<td>Vitality Medical</td>
			<td>302832</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Way Stopcock, 2 Female Luer Locks, Swivel Male Luer Lock, Vented Cap</td>
			<td>QOSINA</td>
			<td>2C6201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-40 X 1/2 PH PAN MS SS/CHROME &#38; appropriate sized phillips screwdriver</td>
			<td>Brikksen Stainless Steel Fastners</td>
			<td>PPMSSSCH4C.5</td>
			<td>&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ANPROLENE 16 LARGE AMPULE</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9085343</td>
			<td>&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Purdue</td>
			<td>PUR1815001EACH</td>
			<td>&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning 100 x 20mm tissue-culture treated culture dishes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS430167-100EA</td>
			<td>&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corning&#160;L-glutamine Solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MT25005CI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Covidien 3033 Curity Gauze Sponge, 4&#34; x 4&#34;, 12-Ply, Sterile, 1200/CS</td>
			<td>Med Plus Medical Supply</td>
			<td>COV-3033-CS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dressing Forceps Delicate Curved (serrated)</td>
			<td>Katena</td>
			<td>K5-4010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 - Fine Forceps</td>
			<td>F.S.T.</td>
			<td>11254-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye Scissors Standard Curved</td>
			<td>Katena</td>
			<td>K4-7410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon 150 x 15mm Plain Sterile Disposable Petri Dishes</td>
			<td>Capitol Scientific</td>
			<td>351058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand 4 oz. Specimen Containers</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>16-320-730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Instant Sealing Sterilization Pouches</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-812-54</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Instant Sealing Sterilization Pouches</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-812-55</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Instant Sealing Sterilization Pouches</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-812-58</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyClone Dulbecco&#39;s Modified Eagles Medium</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SH3024302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HyClone Penicillin Streptomycin 100X Solution</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SV30010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrophilic Filter with Female Luer Lock Inlet, Male Luer Slip Outlet, Blue and Clear</td>
			<td>Qosina</td>
			<td>28217</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrostatic pressure transducers, DELTRAN &#174; II, Catalog # DPT-200 with a 3CC/HR flow rate</td>
			<td>AD instruments</td>
			<td>DPT-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JG15-0.5HPX 15 Gauge 0.5&#34; NT Premium Series Dispensing Tip 50/Box</td>
			<td>Jenson Global</td>
			<td>JG15-0.5HPX 15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keyence B2&#8208;X710 microscope</td>
			<td>Keyence</td>
			<td>B2-X710</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabChart 8</td>
			<td>AD instruments</td>
			<td>LabChart 8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leica ST5020 Multi-stainer</td>
			<td>Leica</td>
			<td>ST5020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-Vented Universal Luer Lock Cap, White</td>
			<td>QOSINA</td>
			<td>65811</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Octal Bridge Amp (Model # FE228)</td>
			<td>AD instruments</td>
			<td>FE228</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pharmco Products ETHYL ALCOHOL, 200 PROOF</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC1675398</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Solution (PBS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8537-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerLab 8/35 (Model # PL3508)</td>
			<td>AD instruments</td>
			<td>PL3508</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProLong Gold Antifade Mountant with DAPI</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>P36935</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push-to-Connect Tube Fitting for Air and Water&#160;Straight Adapter, 1/8&#34; Tube OD x 1/8 NPT Male</td>
			<td>McMAster-Carr</td>
			<td>7880T113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push-to-Connect Tube Fitting with Universal Thread&#160;for Air and Water, Adapter, 1/8&#34; Tube OD x 1/8 Pipe</td>
			<td>McMAster-Carr</td>
			<td>51235K101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saint-Gobain Tygon S3 E-3603 Flexible Tubing 500 ft.</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-171-268</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superblock T20</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>PI37536</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Scissors - Sharp-Blunt</td>
			<td>F.S.T.</td>
			<td>14001-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Forceps Delicate 1x2 Teeth Curved</td>
			<td>Katena</td>
			<td>K5-4110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Translaminar Autonomous System (TAS)</td>
			<td>University of North Texas Health Science Center</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USA Size 030 O-ring Buna-N, B1000, 70 Durometer, Black, Buna-N 
			(NBR, Nitrile, Buna)</td>
			<td>Marco Rubber &#38; Plastics</td>
			<td>B1000-030</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

translaminar autonomous system model for the modulation of intraocular and intracranial pressure in human donor posterior segments

קיים צורך בלתי ממומש עדכני במודל אנושי פרה-אקליני חדש שיכול להתמקד באטיולוגיה של מחלות אקס ויו באמצעות לחץ תוך גולגולתי (ICP) ולחץ תוך עיני (IOP) שיכול לזהות פרדיגמות פתוגניות שונות הקשורות לפתוגנזה הגלאוקומה. מודלים של תרבות איברים של פרגור פלח חיצוני של Ex vivo נוצלו בעבר בהצלחה ויישמו טכנולוגיות יעילות לגילוי פתוגנזה גלאוקומה ובדיקת טיפולים. הקרנת תרופות פרה-קלינית ומחקר המבוצע על מערכות איברים אנושיים ex vivo יכול להיות מתורגם יותר למחקר קליני. מאמר זה מתאר בפירוט את הדור והתפעול של מודל לחץ טרנסלמינארי אנושי חדש שנקרא המערכת האוטונומית הטרנסלמינרית (TAS). מודל TAS יכול לווסת באופן עצמאי ICP ו- IOP באמצעות מקטעים אחוריים של תורמים אנושיים. המודל מאפשר ללמוד פתוגנזה באופן פרה-אקליני. זה יכול להפחית את השימוש בבעלי חיים במחקר עיניים. בניגוד למודלים ניסיוניים במבחנה, ניתן לשמור גם על מבנה הרקמה של ראש עצב הראייה (ONH), המורכבות והשלמות במודל האקס ויוו TAS.

תכנון ויצירה של המערכת האוטונומית הטרנסלמינרית דיפרנציאל לחץ טרנסלמינארי הוא מנגנון מפתח פוטנציאלי בפתוגנזה של מחלות שונות, כולל גלאוקומה. השימושים במודל המתואר כוללים, אך אינם מוגבלים, את המחקר של גלאוקומה (IOP גבוה, אולי ירידה ICP), פגיעה מוחית טראומטית (ICP גבוה), וחשיפה ארוכת טוו...

Watch this Scientific Journal Video about Translaminar Autonomous System Model for the Modulation of Intraocular and Intracranial Pressure in Human Donor Posterior Segments at JoVE.com

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

אנו מתארים ומפרטים את השימוש במערכת האוטונומית הטרנסלמינרית. מערכת זו משתמשת במגזר האחורי האנושי כדי לווסת באופן עצמאי את הלחץ בתוך המקטע (תוך עיני) וסביב עצב הראייה (תוך גולגולתי) כדי ליצור שיפוע לחץ טרנסלמינארי המחקה תכונות של נוירופתיה אופטית גלאוקומטית.

מודל מערכת אוטונומית טרנסלמינארית לאפנולציה של לחץ תוך עיני ותוך גולגולתי במקטעים האחוריים של התורם האנושי

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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Efficient Derivation of Human Neuronal Progenitors and Neurons from Pluripotent Human Embryonic Stem Cells with Small Molecule Induction

גזירת יעיל של אבות עצב נוירונים האדם מן האדם תאים pluripotent גזע עובריים עם אינדוקציה מולקולה קטנה

There is a large unfulfilled need for a clinically-suitable human neuronal cell source for repair or regeneration of the damaged central nervous system ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

מערכת חוש הריח כמודל לחקר דפוסי axonal צמיחה ומורפולוגיה<em&gt; In vivo</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

Enrichment of Bruch's Membrane from Human Donor Eyes

העשרה של ממברנה של ברוך מעיני אדם תורמות

Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of visual impairment in the developed world. The disease manifests itself by the destruction of ...

Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue Engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling

אנטומיה השראה תלת מימדי מיקרו רקמות מתוכנן רשתות עצביות עבור שחזור מערכת העצבים, אפנון, דוגמנות

Functional recovery rarely occurs&#160;following injury or disease-induced degeneration within the central nervous system (CNS)&#160;due to the inhibitory ...

Autonomous and Rechargeable Microneurostimulator Endoscopically Implantable into the Submucosa

Microneurostimulator האוטונומי, סוללה נטענת Endoscopically מושתלת לתוך Submucosa

Gastric dysmotility can be a sign of common diseases such as longstanding diabetes mellitus. It is known that the application of high-frequency ...

Analyzing Neural Activity and Connectivity Using Intracranial EEG Data with SPM Software

ניתוח פעילות עצבית וקישוריות באמצעות נתוני EEG תוך-גולגולתי בתוכנה SPM

Measuring neural activity and connectivity associated with cognitive functions at high spatial and temporal resolutions is an important goal in cognitive ...

How to Obtain Reliable Visual Event-related Potentials in Newborns

כיצד להשיג אמין חזותי אירועים הקשורים פוטנציאל תינוקות

The present study discusses the characteristics of visual event-related potentials (VEPs) and outlines methodological steps for obtaining reliable ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D ניתוח קימטי עבור הערכה פונקציונלית במודל חולדה של פציעה העצבים הגיד מעיכה

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Optogenetic Activation of Afferent Pathways in Brain Slices and Modulation of Responses by Volatile Anesthetics

הפעלה אופטוגנטית של מסלולים אפרנטיים בפרוסות מוח וויסות תגובות על ידי הרדמה נדיפה

Anesthetics influence consciousness in part via their actions on thalamocortical circuits. However, the extent to which volatile anesthetics affect ...