СПОСОБЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЛАУКОМНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ НЕЙРОПАТИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА КРЫСАХ
Аннотация
Использование экспериментальных моделей глаукомы in vivo позволяет расширить знания о патогенезе развития глаукомной оптической нейропатии (ГОН). Важным критерием выбора экспериментального животного является возможность экстраполяции экспериментальных данных на человека. В обзоре рассмотрены основные модели экспериментальной глаукомы на грызунах, а также особенности техники выполнения с учетом их анатомии и физиологии. Использование крыс в моделировании глаукомы обладает такими преимуществами, как доступность и быстрое прогрессирование заболевания. Различают генетические модели, основанные на врожденном нарушении гидродинамики вследствие мутации генов, и индуцированные модели, к которым относятся повышение внутриглазного давления (ВГД) и инициирование нейропатии без влияния на офтальмотонус. Методы, основанные непосредственно на воздействии на гидродинамику глаза, приводят к повышению офтальмотонуса и последующему развитию ГОН. К ним относят термическое, механическое и лазерное воздействие на пути оттока. Оптическая нейропатия без повышения ВГД может быть смоделирована с помощью механического повреждения зрительного нерва, ишемии с последующей реперфузией, эксайтотоксического фактора, а также интравитреального введения эндотелина-1 или бенгальского розового с последующей фотостимуляцией. В генетических моделях используются грызуны с врожденными изменениями в дренажной системе глаза из-за мутаций семейства DBA и α1-субъединицы коллагена I типа, синтеза измененного миоциллина, экспрессии кальцитонинподобного рецептора, что приводит к развитию стойкой ГОН. Имеющийся к настоящему моменту широкий спектр методик воспроизведения глаукомного процесса у грызунов является перспективным и важным элементом исследований in vivo, посвященных патогенезу и лечению глаукомы.
Об авторах
С. Ю. Петров
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней»
Россия
Россия
Кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник отдела глаукомы
119021, Москва, ул. Россолимо, 11А
А. М. Суббот
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней»
Россия
Россия
Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории фундаментальных исследований в офтальмологии
119021, Москва, ул. Россолимо, 11А
А. Н. Габашвили
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней»
Россия
Россия
Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории фундаментальных исследований в офтальмологии
119021, Москва, ул. Россолимо, 11А
А. В. Волжанин
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней»
Россия
Россия
Волжанин Андрей Вячеславович, ординатор
119021, Москва, ул. Россолимо, 11А
А. А. Витков
Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
Россия
Россия
Студент
119048, Москва, Малая Трубецкая ул., 8
Список литературы
1. Бауэр С.М., Товстик П.Е., Качанов А.Б. К вопросу о построении математической модели развития глаукомы. Российский журнал биомеханики 1999; 3(2):9-10.
2. Морщинина А.А., Морщинина Д.А. О математическом моделировании глаукомы. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1. Математика. Механика. Астрономия 2014; 1(1):144-151.
3. Павлюченко К.П., Сердюк В.Н., Могилевский С.Ю. Многофакторная математическая модель эффективности лечения первичной открытоугольной глаукомы. Офтальмология Восточная Европа 2014; 4(23):267-271.
4. Izzotti A., Sacca S.C., Longobardi M., Cartiglia C. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma. Arch Ophthalmol 2010; 128(6):724-730. doi: 10.1001/archophthalmol. 2010.87.
5. Алябьева Ж.Ю., Романова Т.Б., Липатова В.А., Ботчей В.М. Экспериментальные модели глаукомы в свете исследований новых нейропротекторов. РМЖ Клиническая офтальмология 2015; 15(3):145-149.
6. Levin L.A. Animal and culture models of glaucoma for studying neuroprotection. Eur J Ophthalmol 2001; 11 Suppl 2: S23-29.
7. Palmero M., Bellot J.L., Castillo M., Garcia-Cabanes C., Miquel J., Orts A. An in vitro model of ischemic-like stress in retinal pigmented epithelium cells: protective effects of antioxidants. Mech Ageing Dev 2000; 114(3):185-190.
8. Даренская Н.Г., Ушаков И.Б., Иванов И.В., Насонова Т.А., Есауленко И.Э., Попов В.И. Экстраполяция экспериментальных данных на человека в физиологии и радиологии. Воронеж: Истоки, 2004; 232 с.
9. Красовский Г.Н., Егорова Н.А., Антонова М.Г. Проблема экстраполяции результатов биотестирования на человека. Токсикологический вестник 2000; (6):13-19.
10. Каркищенко Н.Н. Экстраполяция экспериментальных данных на методику испытания лекарственных средств в клинике. Фармакология и токсикология 1982; (3):22.
11. Morrison J.C., Cepurna W.O., Johnson E.C. Modeling glaucoma in rats by sclerosing aqueous outflow pathways to elevate intraocular pressure. Exp Eye Res 2015; 141:23-32. doi: 10.1016/j. exer.2015.05.012
12. Morrison J., Farrell S., Johnson E., Deppmeier L., Moore C.G., Grossmann E. Structure and composition of the rodent lamina cribrosa. Exp Eye Res 1995; 60(2):127-135.
13. Sun D., Lye-Barthel M., Masland R.H., Jakobs T.C. The morphology and spatial arrangement of astrocytes in the optic nerve head of the mouse. J Comp Neurol 2009; 516(1):1-19. doi: 10.1002/ cne.22058.
14. Tehrani S., Johnson E.C., Cepurna W.O., Morrison J.C. Astrocyte processes label for filamentous actin and reorient early within the optic nerve head in a rat glaucoma model. Invest Ophthalmol Vis Sci 2014; 55(10):6945-6952. doi: 10.1167/iovs.14-14969.
15. Nguyen J.V., Soto I., Kim K.Y., Bushong E.A. et al. Myelination transition zone astrocytes are constitutively phagocytic and have synuclein dependent reactivity in glaucoma. Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108(3):1176-1181. doi: 10.1073/pnas.1013965108
16. Morrison J.C., Fraunfelder F.W., Milne S.T., Moore C.G. Limbal microvasculature of the rat eye. Invest Ophthalmol Vis Sci 1995; 36(3):751-756.
17. Kwong J.M., Vo N., Quan A., Nam M. et al. The dark phase intraocular pressure elevation and retinal ganglion cell degeneration in a rat model of experimental glaucoma. Exp Eye Res 2013; 112:21-28. doi: 10.1016/j.exer.2013.04.008.
18. Lozano D.C., Hartwick A.T., Twa M.D. Circadian rhythm of intraocular pressure in the adult rat. Chronobiol Int 2015; 32(4): 513-523. doi: 10.3109/07420528.2015.1008135.
19. Moore C.G., Johnson E.C., Morrison J.C. Circadian rhythm of intraocular pressure in the rat. Curr Eye Res 1996; 15(2):185-191.
20. Jia L., Cepurna W.O., Johnson E.C., Morrison J.C. Patterns of intraocular pressure elevation after aqueous humor outflow obstruction in rats. Invest Ophthalmol Vis Sci 2000; 41(6): 1380-1385.
21. John S.W., Hagaman J.R., MacTaggart T.E., Peng L., Smithes O. Intraocular pressure in inbred mouse strains. Invest Ophthalmol Vis Sci 1997; 38(1):249-253.
22. Jia L., Cepurna W.O., Johnson E.C., Morrison J.C. Effect of general anesthetics on IOP in rats with experimental aqueous outflow obstruction. Invest Ophthalmol Vis Sci 2000; 41(11):3415-3419.
23. Johnson T.V., Fan S., Toris C.B. Rebound tonometry in conscious, conditioned mice avoids the acute and profound effects of anesthesia on intraocular pressure. J Ocul Pharmacol Ther 2008; 24(2):175-185. doi: 10.1089/jop.2007.0114.
24. Savinova O.V., Sugiyama F., Martin J.E., Tomarev S.I. et al. Intraocular pressure in genetically distinct mice: an update and strain survey. BMC Genet 2001; 2:12.
25. Johnson T.V., Tomarev S.I. Rodent models of glaucoma. Brain Res Bull 2010; 81(2-3):349-358. doi: 10.1016/j.brainresbull. 2009.04.004.
26. Filippopoulos T., Matsubara A., Danias J., Huang W. et al. Predictability and limitations of non-invasive murine tonometry: comparison of two devices. Exp Eye Res 2006; 83(1):194-201. doi: 10.1016/j.exer.2005.12.005.
27. Saeki T., Aihara M., Ohashi M., Araie M. The efficacy of TonoLab in detecting physiological and pharmacological changes of mouse intraocular pressure comparison with TonoPen and microneedle manometery. Curr Eye Res 2008; 33(3):247-252. doi: 10.1080/ 02713680801919716.
28. Pease M.E., Hammond J.C., Quigley H.A. Manometric calibration and comparison of TonoLab and TonoPen tonometers in rats with experimental glaucoma and in normal mice. J Glaucoma 2006; 15(6):512-519. doi: 10.1097/01.ijg.0000212276.57853.19.
29. Morrison J.C., Moore C.G., Deppmeier L.M., Gold B.G., Meshul C.K., Johnson E.C. A rat model of chronic pressure-induced optic nerve damage. Exp Eye Res 1997; 64(1): 85-96. doi: 10.1006/exer. 1996.0184.
30. Johnson E.C., Cepurna W.O., Jia L., Morrison J.C. The use of cyclodialysis to limit exposure to elevated intraocular pressure in rat glaucoma models. Exp Eye Res 2006; 83(1):51-60. doi: 10.1016/j. exer.2005.10.032.
31. Shareef S.R., Garcia-Valenzuela E., Salierno A., Walsh J., Sharma S.C. Chronic ocular hypertension following episcleral venous occlusion in rats. Exp Eye Res 1995; 61(3):379-382.
32. Laquis S., Chaudhary P., Sharma S.C. The patterns of retinal ganglion cell death in hypertensive eyes. Brain Res 1998; 784(1-2): 100-104.
33. Roubeix C., Godefroy D., Mias C., Sapienza A. et al. Intraocular pressure reduction and neuroprotection conferred by bone marrow-derived mesenchymal stem cells in an animal model of glaucoma. Stem Cell Res Ther 2015; 6:177. doi: 10.1186/ s13287-015-0168-0.
34. Ruiz-Ederra J., Verkman A.S. Mouse model of sustained elevation in intraocular pressure produced by episcleral vein occlusion. Exp Eye Res 2006; 82(5):879-884. doi: 10.1016/j.exer.2005.10.019
35. Gaasterland D., Kupfer C. Experimental glaucoma in the rhesus monkey. Invest Ophthalmol 1974; 13(6):455-457.
36. Gross R.L., Ji J., Chang P., Pennesi M.E. et al. A mouse model of elevated intraocular pressure: retina and optic nerve findings. Trans Am Ophthalmol Soc 2003; 101:163-169; discussion 169-171.
37. Ueda J., Sawaguchi S., Hanyu T., Yaoeda K. et al. Experimental glaucoma model in the rat induced by laser trabecular photocoagulation after an intracameral injection of India ink. Jpn J Ophthalmol 1998; 42(5):337-344.
Рецензия
Для цитирования:
Петров С.Ю., Суббот А.М., Габашвили А.Н., Волжанин А.В., Витков А.А. СПОСОБЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЛАУКОМНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ НЕЙРОПАТИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ НА КРЫСАХ. Национальный журнал Глаукома. 2017;16(4):79-85.
For citation:
Petrov S.Yu., Subbot A.M., Gabashvili A.N., Volzhanin A.V., Vitkov A.A. RAT MODELS OF GLAUCOMATOUS OPTIC NEUROPATHY. National Journal glaucoma. 2017;16(4):79-85. (In Russ.)
Просмотров: 641
Послать статью по эл. почте 