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

Bu projenin finansmanı Dr. Colleen M. McDowell'ın ihtiyati fonları aracılığıyla sağlandı. Bu çalışma kısmen Research to Prevent Blindness, Inc.'den UW Madison Oftalmoloji ve Görsel Bilimler Bölümü'ne sınırsız bir hibe ile desteklenmiştir. Dr. Abbot F. Clark ve Weiming Mao'ya perfüzyon organ kültürü modelindeki teknik yardımları için teşekkür ederiz. Lions Göz Nakil ve Araştırma Enstitüsü'ne (Tampa, FL) insan donör gözlerini sağladığı için teşekkür ederiz.

Gözler, insan dokusunu içeren araştırmalar için Helsinki Bildirgesi hükümlerine göre elde edildi.
NOT: Saygın göz bankalarının gözleri (örneğin, Lions Eye Institute for Transplant, Research, Tampa FL) 6-12 saat içinde hasat edildi ve donör serum hepatit B, hepatit C ve insan immün yetmezlik virüsü 1 ve 2 için test edildi. Alındıktan sonra, gözler 24 saat içinde TAS modelinde parçalandı ve kuruldu. Dışlama kriterleri herhangi bir oküler patolojiyi içeriyordu. Göz...

İnsan ölüm sonrası dokuları, insan nörodejeneratif hastalıklarının incelenmesi için özellikle değerli bir kaynaktır, çünkü hayvan modellerinde geliştirilen potansiyel ilaçların tanımlanmasının insanlara çevrilebilir olması gerekir47. İnsan Gİb yüksekliğinin etkileri iyi belirlenmiştir, ancak anormal ONH translaminer basınç değişiklikleri üzerinde minimum araştırma gerçekleşmiştir. Birden fazla hayvan modeli ve insan ONH'nin sonlu modellemesi mevcut olsa da, t...

Son anketlerdeki küresel tahminler, 39 milyon'ı görme engelli olmak üzere 285 milyon kişinin görme bozukluğuyla yaşadığını gösteriyor1. 2010 yılında, Dünya Sağlık Örgütü, listelenen dokuz önde gelen körlük nedenlerinden üçünün gözün arka segmentinde meydana geldiğini belgeledi1. Arka segment göz hastalıkları retina, koroid ve optik siniri içerir2. Retina ve optik sinir beynin merkezi sinir sistemi (CNS) uzantılarıdır. Retina ganglion hücresi (RGC) aksonları, optik siniri oluşturmak için optik sinir başlığından (ONH) gözden çıktıkları için hasara karşı savunmasızdır3. ONH, lamina cribrosa (LC)4 adı verilen bağ dokusu ışınlarının 3D mesh çalışması nedeniyle RGC aksonları için en savunmasız nokta olmaya devam etmektedir. ONH, glokomda RGC aksonlarına hakaretin ilk yeridir5,6,7 ve ONH içindeki gen ekspresyon değişiklikleri oküler hipertansiyon ve glokom modellerinde çalışılmıştır8,9,10. RGC aksonları, göz içi basıncı (Gİb) olarak adlandırılan göz içi bölmesi arasındaki basınç farkları ve intrakraniyal basınç (ICP)11 adı verilen dış perioptik subaraknoid alanı içindeki basınç farkları nedeniyle ONH'de hassastır. LC bölgesi, 10-21 mmHg ve ICP arasında değişen Gİb ile normal basınç farklarını koruyarak her iki alanı da ayırır ve 5-15 mmHg12 arasında değişen bir değere sahiptir. İki oda arasındaki lamina arasındaki basınç farkına translaminer basınç gradyanı (TLPG)13 denir. Glokomun önemli bir risk faktörü yüksek IOP14'tür.
Artan Gİb, laminar bölge içindeki ve genelindeki gerginliği artırır6,15,16. İnsanlarda ve hayvan modellerinde deneysel gözlemler ONH'yi aksonal hasarın ilk bölgesi olarak göstermektedir17,18. ONH'de glaukom hasarına neden olan Gİb ile ilgili stres ve suşun biyomekanik paradigması da glokomun patofizyolojisini etkiler19,20,21. İnsanlarda basınç kaynaklı değişiklikler RGC axons22'ye mekanik olarak zarar verse de, lamina içinde kollajen plakaları olmayan kemirgenler de glokom geliştirebilir7,23. Ayrıca, yüksek Gİb primer açık açılı glokom hastalarında en belirgin risk faktörü olmaya devam ederken, normal gerilim glokom hastalarında yüksek Gİb olmasa bile glaukom optik nöropati gelişir. Ayrıca, optik sinir hasarı göstermeyen oküler hipertansif hastaların bir alt kümesi de vardır. Ayrıca beyin omurilik sıvı basıncının (CSFp) glokom patogenezinde rol oynayabileceği ileri sürülmektedir. Kanıtlar, GLOKOM hastalarında ICP'nin normal bireylere göre ~5 mmHg'ye düşürüldüğü ve böylece translaminer basıncın artmasına neden olduğu ve hastalıkta önemli bir rol oynadığı göstermektedir24,25. Daha önce, bir köpek modelinde, Gİb ve CSFp değişikliklerini kontrol ederek, optik diskin büyük yer değiştirmeleri olabileceği gösterilmiştir26. Porcine gözlerde CSFp'nin yükseltilmesi, LC bölgesi ve retrolaminer sinir dokusunda da artmış ana zorlanma göstermiştir. RGC'ler ve LC bölgesi üzerindeki artan yük, aksonal taşıma tıkanıklığı ve RGC'lerin kaybına katkıda bulunur27. RGC'lerin progresif dejenerasyonu trofik destek kaybı28,29, inflamatuar süreçlerin/immün regülasyonun uyarılması30,31 ve apoptotik efektörler29,32,33,34,35 ile ilişkilendirilmiştir. Ek olarak, aksonal yaralanma (Şekil 3) RPC'ler üzerinde zararlı etkilere neden olur ve rejeneratif başarısızlığı tetikler36,37,38,39. Gİb'in etkileri iyi çalışılmış olsa da anormal translaminer basınç değişimleri üzerinde minimal araştırma gerçeklenmiştir. Glokom için çoğu tedavi Gİb stabilize odaklanır. Bununla birlikte, Gİb'in düşürülmesi hastalığın ilerlemesini yavaşlatsa da, görme alanı kaybını tersine çevirmez ve RGC'lerin tam kaybını önlemez. Glokomda basınca bağlı nörodejeneratif değişiklikleri anlamak RGC ölümünü önlemek için çok önemli olacaktır.
Mevcut kanıtlar, travmatik veya nörodejeneratif görme bozukluklarından muzdarip hastalarda çeşitli mekanik, biyolojik veya fizyolojik değişikliklere bağlı translaminer basınç modülasyonlarının önemli görme kaybına neden olabileceğini göstermektedir. Şu anda, ex vivo insan ONH içinde glaukomöz biyomekanik hasarın incelenmesine izin verebilecek gerçek bir preklinik insan posterior segment modeli yoktur. Gözün arka segmentinin gözlemlenmesi ve tedavisi oftalmolojide büyük bir zorluktur27. Yüksek eliminasyon oranları, kan-retina bariyeri ve potansiyel immünolojik yanıtlar da dahil olmak üzere arka gözü hedeflemek için fiziksel ve biyolojik engeller vardır40. Yeni ilaç hedefleri için çoğu etkinlik ve güvenlik testi in vitro hücresel ve in vivo hayvan modelleri kullanılarak gerçekleştirilir41. Oküler anatomi karmaşıktır ve in vitro çalışmalar doku modeli sistemlerinin sunduğu anatomik ve fizyolojik engelleri doğru bir şekilde taklit etmez. Hayvan modelleri farmakokinetik çalışmalar için bir gereklilik olsa da, insan arka gözünün oküler fizyolojisi retinanın hücresel anatomisi, vaskülat ve ONH41,42 dahil olmak üzere çeşitli hayvan türleri arasında değişebilir.
Canlı hayvanların kullanımı yoğun ve ayrıntılı etik düzenlemeler, yüksek finansal bağlılık ve etkili tekrarlanabilirlik gerektirir43. Son zamanlarda, deneysel araştırmalarda hayvanların etik kullanımı için birden fazla kılavuz ortaya çıktı44,45,46. Hayvan testlerine bir alternatif, hastalık patogenezini araştırmak için ex vivo insan gözü modellerinin kullanılması ve ONH hasarını korumak için ilaçların potansiyel analizidir. İnsan ölüm sonrası dokusu, özellikle insan nörodejeneratif hastalıkları durumunda insan hastalığı paradigmalarını incelemek için değerli bir kaynaktır, çünkü hayvan modellerinde geliştirilen potansiyel ilaçların tanımlanması insanlara çevrilebilir olma ihtiyacını gerektirir47. Ex vivo insan donör dokusu, insan bozukluklarının incelenmesi için yoğun olarak kullanılmıştır47,48,49 ve insan ön segment perfüzyon organ kültürü sistemleri daha önce yükseltilmiş Gİb50,51,52 patofizyolojisini incelemek için benzersiz bir ex vivo modeli sağlamıştır.
İnsan gözünde Gİb ve ICP ile ilgili translaminer basıncı incelemek için, insan donör gözlerinden arka segmentleri kullanarak Gİb ve ICP'yi bağımsız olarak düzenleyebilen iki odalı bir translaminer otonom sistem (TAS) tasarladık ve geliştirdik. Translaminer basıncı inceleyen ve TLPG'nin ONH üzerindeki biyomekanik etkilerinden yararlanan ilk ex vivo insan modelidir.
Bu ex vivo insan TAS modeli keşfetmek ve IOP veya ICP kronik yükseklik nedeniyle meydana gelen hücresel ve fonksiyonel modifikasyonları sınıflandırmak için kullanılabilir. Bu raporda, TAS insan posterior segment modelinin parçalanması, kurulması ve izlenmesinin adım adım protokolünü detaylandırıyoruz. Protokol, diğer araştırmacıların biyomekanik hastalık patogenezini incelemek için bu yeni eks vivo basınçlı insan posterior segment modelini etkili bir şekilde yeniden üretmelerine izin verecektir.

<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

Glokom patogenez ile ilgili çeşitli patojenik paradigmaları tanımlayabilen intrakraniyal basınç (ICP) ve göz içi basıncı (Gİb) kullanarak hastalık etiyolojisi ex vivo'yu hedef alabilen yeni bir preklinik insan modeline karşılanmamış bir ihtiyaç vardır. Ex vivo insan ön segment perfüzyon organ kültürü modelleri daha önce glokom patogenezinin keşfi ve terapötiklerin test edilmesi için etkili teknolojiler olarak başarıyla kullanılmıştır ve uygulanmıştır. Ex vivo insan organ sistemleri üzerinde yapılan preklinik ilaç taraması ve araştırmaları klinik araştırmalara daha fazla çevrilebilir. Bu makalede translaminar otonom sistem (TAS) adı verilen yeni bir ex vivo insan translaminer basınç modelinin üretimi ve çalışması ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. TAS modeli, insan donör arka segmentlerini kullanarak ICP ve Gİb'i bağımsız olarak düzenleyebilir. Model, patogenezin preklinik bir şekilde incelenmesine izin verir. Oftalmik araştırmalarda canlı hayvanların kullanımını azaltabilir. In vitro deneysel modellerin aksine, optik sinir kafası (ONH) doku yapısı, karmaşıklığı ve bütünlüğü ex vivo TAS modeli içinde de korunabilir.

Translaminer otonom sistemin tasarımı ve oluşturulması Translaminer basınç diferansiyel, glokom da dahil olmak üzere çeşitli hastalıkların patogenezinde potansiyel bir anahtar mekanizmadır. Açıklanan modelin kullanım alanları arasında glokom (yüksek Gİb, belki de azalmış ICP), travmatik beyin hasarı (yüksek ICP) ve mikro yerçekimi ile ilişkili görme bozukluğuna (yükseltilmiş ICP, yükseltilmiş Gİb) uzun süreli maruz kalma çalışması yer almaktadır, ancak bunlarla s?...

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

Translaminer otonom sistemin kullanımını açıklar ve detaylandırırız. Bu sistem, glaukomöz optik nöropatinin özelliklerini taklit eden translaminer basınç gradyanı oluşturmak için segmentin içindeki basıncı (göz içi) ve optik siniri (intrakraniyal) çevreleyen basıncı bağımsız olarak düzenlemek için insan arka segmentini kullanır.

İnsan Donör Arka Segmentlerinde Göz İçi ve İntrakraniyal Basıncın Modülasyonu için Translaminer Otonom Sistem Modeli

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

Küçük Molekül İndüksiyon Pluripotent İnsan Embriyonik Kök Hücreleri İnsan Nöronal atalarıdır ve Nöronlar Verimli türetilmesi

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

Bir Model Olarak Koku Sistemi Akson Büyüme Modelleri ve Morfoloji Eğitim için<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

İnsan Donör Gözler gelen Bruch Membran zenginleştirilmesi

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

Sinir Sistemi Yeniden Yapılanma, Modülasyon ve Modelleme için Anatomik olarak İlham Almış Üç Boyutlu Mikro-Dokulu Mühendisli Sinir Ağları

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

Özerk ve şarj edilebilir Microneurostimulator endoskopik submukoza implante

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

Sinirsel aktivite ve bağlanırlığı İntrakraniyal EEG veri SPM yazılım programıyla analiz

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

Yenidoğanlarda Görsel Etkinlikle İlgili Güvenilir Potansiyeller Nasıl Elde Edilene

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

Siyatik Sinir Ezilme Hasarının Sıçan Modelinde Fonksiyonel Değerlendirme için 3D Kinematik Analiz

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

Beyin Dilimlerinde Afferent Yolakların Optogenetik Aktivasyonu ve Uçucu Anesteziklerle Yanıtların Modülasyonu

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