Name: oxygen-induced retinopathy model for ischemic retinal diseases in rodents
Uploaded: 2020-09-16T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Oxygen-Induced Retinopathy Model for Ischemic Retinal Diseases in Rodents at JoVE.com

Мы благодарим Марианну Карлсберг, Анн Мари Хаапаниеми, Пёйви Партанен и Анну Канккунен за отличную техническую поддержку. Эта работа финансировалась Академией Финляндии, Фондом Пяйвикки и Сакари Солбергом, Фондом Тампере Туберкулеза, Финским медицинским фондом, Районным исследовательским фондом больницы Пирканмаа и Фондом исследований больницы Университета Тампере.

Описанный здесь протокол был одобрен Национальным комитетом по этике животных Финляндии (протокол ESAVI/9520/2020 и ESAVI/6421/04.10.07/2017).
1. Экспериментальные животные и мышь OIR модель индукции
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте спариваемых во времени животных, например, обычно ис?...

Тяжесть фенотипа заболевания зависит как от штамма, так и даже от поставщика как в моделях мыши, так и от крыс OIR23. Это говорит о том, что в развитии патологии существует широкая генотипическая изменчивость. В целом у пигментированных грызунов развивается более тяжелый фено?...

Надежные и воспроизводимые экспериментальные модели необходимы для изучения патологии ангиогенных заболеваний глаз и разработки новых терапевтических средств для этих разрушительных заболеваний. Патологический ангиогенез является отличительной чертой для мокрой возрастной макулярной дегенерации (AMD) и для многих ишемических заболеваний сетчатки, среди них ретинопатия недоношенности (ROP), пролиферативная диабетическая ретинопатия (PDR) и окклюзия сетчатки вен (RVO)1,2,3,4. Сетчатки человека и грызунов следуют аналогичной модели развития, так как и сетчатка человека, и сетчатка грызунов являются одними из последних тканей, которые сосудизируются. До того, как сосуды сетчатки полностью развились, сетчатка получает питательные вещества из гиалоидной сосудоуго роста, которая, в свою очередь, регрессирует, когда сосуды сетчаткиначинают развиваться 1,2. У человека развитие сосудов сетчатки завершается до рождения, тогда как у грызунов рост сосудов сетчатки происходит после рождения. Так как развитие сосудов сетчатки происходит постнатально у грызунов, она обеспечивает идеальную модельную систему для изученияангиогенеза 2,3. Новорожденные грызуны имеют аваскулярную сетчатку, которая развивается постепенно до полного развития сосудистой сетчатки достигается к концу третьей послеродовой недели4. Растущие кровеносные сосуды неонатальной мыши являются пластиковыми, и они проходят регрессию во время гипероксиистимул 5.
ROP является основной причиной детской слепоты в западных странах, так как она затрагивает почти 70% недоношенных детей с весом при рождении до 1250 г6,7. ROP происходит у недоношенных детей, которые рождаются до того, как сосуды сетчатки завершают свой нормальный рост. ROP прогрессирует в два этапа: в фазе I, преждевременные роды задержки роста сетчатки сосудов, где после фазы II, незавершенная васкуляризация развивающейся сетчатки вызывает гипоксию, которая вызывает выражение ангиогенных факторов роста, которые стимулируют новый и ненормальный рост кровеносныхсосудов 8. Модель OIR была широко используемой моделью для изучения патофизиологии ROP и других ишемических ретинопатий, а также для тестирования новыхкандидатов наркотиков 2,3,9. Он широко рассматривается в качестве воспроизводимой модели для проведения доказательных исследований для потенциальных антиангиогенных препаратов для глазных, а также неглазных заболеваний. Две модели грызунов, т.е. мышь и крыса OIR отличаются по своей модели индукции и фенотипа болезни. Модель крысы имитирует фенотип ROP более точно, но модель мыши обеспечивает более надежную, быструю и воспроизводимую модель неоваскуляризации сетчатки (NV). В модели мыши, NV развивается к центральной сетчатке. Это патологическое считывание имеет важное значение в фармакологических исследованиях эффективности для многих ишемических ретинопатий, таких как PDR, RV и экссудативных AMD, а также для неглазных, ангиогенных заболеваний, таких как рак. Кроме того, наличие генетически манипулируемых (трансгенных и нокаут) мышей делает модель мыши OIR более популярным вариантом. Однако ни мышь, ни крысиная модель OIR не создают фиброз сетчатки, что характерно для заболеваний человека.
Понимание того, что высокие уровни кислорода способствуют развитию РОП в 1950-хгодах 10,11 привело к развитию животных моделей. Первые исследования о влиянии кислорода на сосуды сетчатки были проведены в 1950году 12,13,14 и до 1990-х годов было много уточнений в модели OIR. Исследование Смита и др. в 1994 году установить стандарт для текущей модели мыши OIR, которая отделяет hyaloidopathy от ретинопатии15. Широкое принятие метода количественно вазо-уничтожения и патологических NV Коннор и др. (2009) еще больше увеличила свою популярность16. В этой модели, мыши помещаются на 75% кислорода (O2) в течение 5 дней на P7, а затем 5 дней в нормоксических условиях. Гипероксия от P7 до P12 вызывает сетчатки сосудов регрессировать в центральной сетчатке. По возвращении к нормоксическим условиям, аваскулярная сетчатка становится гипоксической(рисунок 1A). Из-за гипоксических стимулов аваскулярной центральной сетчатки, некоторые из кровеносных сосудов сетчатки прорастают к стекловидной, образуя предретинальные NV, называемые предретинальными пучками2,3. Эти пучки незрелые, и гиперпроницаемы. Количество NV достигает пика на P17, после чего регрессирует. Сетчатка полностью реваскуляризирована и NV полностью регрессирует P23 - P25(рисунок 2A)2,3.
Крыса OIR модель (с использованием различных уровней O2) был впервые описан в 1990-х годов показывает, чторазличные уровни O 2 на 80% и 40% вызывают более выраженным NV, чем под 80% O2 постоянное воздействие 17. Позже было обнаружено, что прерывистая модель гипоксии, где O2 циклически от гипероксии (50%) гипоксии (10-12 %), вызывает даже больше NV, чем 80/40% O2 модель18. В модели 50/10%, крысы щенки подвергаются воздействию 50% в течение 24 часов, а затем 24 часов в 10% O2. Эти циклы продолжаются до P14, когда щенки крыс возвращаются в нормоксические условия(рисунок 1B). Как и у пациентов ROP человека, в модели крысы сосудистые области развиваются на периферии сетчатки из-за незрелого сосудистого сплетения сетчатки(рисунок 3).
В обеих моделях основными параметрами, которые обычно количественно, являются размеры AVA и NV. Эти параметры обычно анализируются с плоских крепления сетчатки, где эндотелиальные клеткипомечены 4,16. Ранее количество предретинальных NV оценивалось из поперечных сечений сетчатки путем подсчета кровеносных сосудов или ядер сосудистых клеток, простирающихся до стекловидного оболочки над внутренней ограничивающей мембраной. Основным ограничением такого подхода является то, что невозможно количественно оценить АВА.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>33 gauge, Small Hub RN Needle</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>7803-05, 10mm, 25&#176;, PS4</td>
			<td>For intravitreal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adobe Photoshop</td>
			<td>Adobe Inc.</td>
			<td></td>
			<td>For image analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air pump air100</td>
			<td>Eheim GmbH &#38; Co. KG.</td>
			<td>143207</td>
			<td>For inhalation anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaesthesia unit 410 AP</td>
			<td>Univentor Ltd.</td>
			<td>2360309</td>
			<td>For inhalation anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AnalaR NORMAPUR Soda lime</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>22666.362</td>
			<td>For CO2 control during model induction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Attane Vet 1000 mg/g</td>
			<td>VET MEDIC ANIMAL HEALTH OY</td>
			<td>vnr 17 05 79</td>
			<td>For inhalation anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brush</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For preparation of flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon dioxide gas</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For sacrifice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celeris D430 ERG system</td>
			<td>Diagnosys LLC</td>
			<td>121</td>
			<td>For in vivo ERG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture dishes</td>
			<td>Greiner Bio-One International GmbH</td>
			<td>664 160</td>
			<td>For preparation of flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cepetor Vet 1 mg/mL</td>
			<td>VET MEDIC ANIMAL HEALTH OY</td>
			<td>vnr 08 78 96</td>
			<td>For anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover slips</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>15165452</td>
			<td>For preparation of flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2 Controlled InVivo Cabinet, Aninal Filtrarion System and Dehumidifier</td>
			<td>Coy Laboratory Products</td>
			<td></td>
			<td>Closed system for disease model induction, optional for semi-closed system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E702 O2 sensor</td>
			<td>BioSphenix, Ltd.</td>
			<td>E207, 1801901</td>
			<td>For oxygen level measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Envisu R2200 Spectral Domain Optical Coherence Tomograph (SD-OCT)</td>
			<td>Bioptigen, Inc.</td>
			<td>BPN000668</td>
			<td>For in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye spears</td>
			<td>Beaver-Visitec International, Inc.</td>
			<td>0008685</td>
			<td>For intravitreal injection and in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexilux 600LL Cold light source</td>
			<td>Mikron</td>
			<td>11140</td>
			<td>For intravitreal injection or tissue collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein sodium salt</td>
			<td>Merck KGaA</td>
			<td>F6377-100G</td>
			<td>For in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Exhaust unit (+Double 3-way valve, mouse and rat face masks, UNOsorb filter)</td>
			<td>UNO Roestvaststaal BV</td>
			<td>GEX 17015249</td>
			<td>For inhalation anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass syringe, Model 65 RN</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>7633-01</td>
			<td>For intravitreal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HRA2 Retina angiograph (FA)</td>
			<td>Heidelberg Engineering GmbH</td>
			<td>Spec-KT-05488</td>
			<td>For in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolectin GS-IB4, Alexa Fluor 488 Conjugate</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>I21411</td>
			<td>For labeling retinal vasculature on flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketaminol Vet 50 mg/mL</td>
			<td>Intervet International B.V.</td>
			<td>vnr 51 14 85</td>
			<td>For anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medicinal Oxygen gas</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For disease model induction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice C57BL/6JRj</td>
			<td>Janvier Labs</td>
			<td></td>
			<td>Also other strains possible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>J1800AMNZ</td>
			<td>For preparation of flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minims Povidone Iodine 5% (unit)</td>
			<td>Bausch &#38; Lomb U.K Limited</td>
			<td>vnr 24 11 304</td>
			<td>For intravitreal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For disease model induction (rat)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oftan Chlora 10 mg/g</td>
			<td>Santen Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>vnr 55 01 11</td>
			<td>For intravitreal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oftan Metaoksedrin 100 mg/ml</td>
			<td>Santen Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>vnr 55 03 43</td>
			<td>For in vivo ERG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oftan Obucain 4 mg/ml</td>
			<td>Santen Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>vnr 55 03 50</td>
			<td>For intravitreal injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oftan Tropicamid 5 mg/ml</td>
			<td>Santen Pharmaceutical Co., Ltd.</td>
			<td>vnr 04 12 36</td>
			<td>For in vivo imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProOx Model 110 O2 controller and animal chamber</td>
			<td>BioSphenix, Ltd.</td>
			<td>803</td>
			<td>For disease model induction, semi-closed system, optional for closed system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ProOx Model P360 O2 controller and animal chamber</td>
			<td>BioSphenix, Ltd.</td>
			<td>538</td>
			<td>For disease model induction, semi-closed system, optional for closed system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rats CD(SD)</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td></td>
			<td>Also other strains possible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Revertor 5 mg/mL</td>
			<td>VET MEDIC ANIMAL HEALTH OY</td>
			<td>vnr 13 04 97</td>
			<td>For anaesthesia reversal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>For humidity control during model induction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Systane Ultra 10ml</td>
			<td>Alcon</td>
			<td>Tamro 2050250</td>
			<td>For hydration of the eye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Systane Ultra unit 0.7ml</td>
			<td>Alcon</td>
			<td>Tamro 2064871</td>
			<td>For hydration of the eye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transfer pipette</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>1343-9108</td>
			<td>For preparation of flat mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VENTI-Line VL 180 PRIME Drying oven</td>
			<td>VWR</td>
			<td>VL180S 170301</td>
			<td>For drying silica gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VisiScope SZT350 Stereomicroscope</td>
			<td>VWR</td>
			<td>481067</td>
			<td>For intravitreal injection or tissue collection</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

oxygen-induced retinopathy model for ischemic retinal diseases in rodents

Одной из часто используемых моделей ишемической ретинопатии является модель ретинопатии, вызванной кислородом (OIR). Здесь мы описываем подробные протоколы индукции модели OIR и ее считывания как у мышей, так и у крыс. Неоваскуляризация сетчатки индуцируется в OIR путем подвергая щенков грызунов либо гипероксия (мышей) или чередующихся уровней гипероксии и гипоксии (крысы). Основными считываниями этих моделей являются размеры неоваскулярных (NV) и аваскулярных (AVA) областей сетчатки. Эта доклиническая модель in vivo может быть использована для оценки эффективности потенциальных антиангиогенных препаратов или для решения роли конкретных генов в ангиогенезе сетчатки с помощью генетически манипулируемых животных. Модель имеет некоторые деформации и поставщика конкретных изменений в индукции OIR, которые должны быть приняты во внимание при разработке экспериментов.

Основным результатом модели является сосудистый фенотип: размер АВА и количество НВ. В модели мыши OIR, вазо-облитерация происходит в центральной сетчатке(рисунок 2A), в то время как в модели крысы она развивается на периферии, т.е. похож на человека ROP22 (<strong class=...

Watch this Scientific Journal Video about Oxygen-Induced Retinopathy Model for Ischemic Retinal Diseases in Rodents at JoVE.com

Oxygen-Induced Retinopathy Model for Ischemic Retinal Diseases in Rodents

Кислород-индуцированной ретинопатии (OIR) может быть использован для моделирования ишемических заболеваний сетчатки, таких как ретинопатия недоношенных и пролиферативной диабетической ретинопатии и служить в качестве модели для доказательства концепции исследований в оценке антиангиогенных препаратов для неоваскулярных заболеваний. OIR вызывает надежную и воспроизводимую неоваскуляризацию сетчатки, которую можно количественно оценить.

Кислород-индуцированной ретинопатии Модель ишемической болезни сетчатки у грызунов

One of the commonly used models for ischemic retinopathies is the oxygen-induced retinopathy (OIR) model. Here we describe detailed protocols for the OIR ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Gene Transfer for Ischemic Heart Failure in a Preclinical Model

Перенос генов для ишемической сердечной недостаточности в доклинических моделей

Various emerging technologies are being developed for patients with heart failure. Well-established preclinical evaluations are necessary to determine ...

A Simplified Technique for Producing an Ischemic Wound Model

Упрощенный метод получения ишемической модели ран

One major obstacle in current diabetic wound research is a lack of an ischemic wound model that can be safely used in diabetic animals. Drugs that work ...

High Content Screening in Neurodegenerative Diseases

Высокая Скрининг Содержание в нейродегенеративных заболеваний

The functional annotation of genomes, construction of molecular networks and novel drug target identification, are important challenges that need to be ...

Retinal Detachment Model in Rodents by Subretinal Injection of Sodium Hyaluronate

Отслойки Модель в Грызуны по субретинальной инжекции гиалуронат натрия

Subretinal injection of sodium hyaluronate is a widely accepted method of inducing retinal detachment (RD). However, the height and duration of RD or the ...

Remote Limb Ischemic Preconditioning:  A Neuroprotective Technique in Rodents

Удаленная конечностей Ишемическая Предварительная: Нейропротекторное Техника в Грызуны

Sublethal ischemia protects tissues against subsequent, more severe ischemia through the upregulation of endogenous mechanisms in the affected tissue. ...

Performing Subretinal Injections in Rodents to Deliver Retinal Pigment Epithelium Cells in Suspension

Выполнение субретинальных инъекции грызунов для доставки пигментного эпителия сетчатки клеток в суспензии

The conversion of light into electrical impulses occurs in the outer retina and is accomplished largely by rod and cone photoreceptors and retinal pigment ...

Quantitative Fundus Autofluorescence for the Evaluation of Retinal Diseases

Количественный Fundus автофлюоресценции для оценки заболеваний сетчатки

The retinal pigment epithelium (RPE) is juxtaposed to the overlying sensory retina, and supports the function of the visual system. Among the tasks ...

An Acute Retinal Model for Evaluating Blood Retinal Barrier Breach and Potential Drugs for Treatment

Острый сетчатке Модель для оценки крови сетчатке Барьерные нарушения и потенциальных лекарственных препаратов для лечения

A low-cost, easy-to-use and powerful model system is established to evaluate potential treatments that could ameliorate blood retinal barrier breach. An ...

An Ex Vivo Tissue Culture Model for Fibrovascular Complications in Proliferative Diabetic Retinopathy

Культура ткани модель Ex Vivo сортопопуляциях осложнений в пролиферативной диабетической ретинопатии

Diabetic retinopathy (DR) is the most common microvascular complication of diabetes and one of the leading causes of blindness in working-age adults. No ...

A Murine Model of Ischemic Retinal Injury Induced by Transient Bilateral Common Carotid Artery Occlusion

Murine Модель ишемической травмы сетчатки индуцированных переходных двусторонних общих сонной артерии окклюзии

Diverse vascular diseases such as diabetic retinopathy, occlusion of retinal veins or arteries and ocular ischemic syndrome can lead to retinal ischemia. ...