RSS订阅

动物模型

您现在的位置:首页>研究进展>动物模型

脉络膜和视网膜新生血管动物模型

2016年09月12日 浏览量: 评论(0) 来源:Published in final edited form as: Prog Retin Eye Res. 2010 November ; 29(6): 500–519. doi:10.1016/j.preteyeres.2010.05.003. 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:CNV和RNV是动态发展过程。玻璃膜的断裂和缺陷对CNV的发展是必要的。缺血是视网膜新生血管形成的主要原因。本综述总结了CNV和RNV动物模型一般的类别和具体实例。
摘要:目前已有很多的脉络膜新生血管(CNV)和视网膜新生血管(RNV)动物模型。当评价和利用这些模型时,了解CNV和 RNV病理是很重要的。CNV和RNV是动态发展过程。玻璃膜的断裂和缺陷对CNV的发展是必要的。用激光诱导,通过手术或转基因小鼠的设置。一些转基因小鼠模型自发发展为RNV和或视网膜血管瘤增殖(RAP)样病变。RNV发病机制是众所周知的,一般是与缺血性视网膜病变相关。氧诱导的视网膜病变模型(OIR)与早产儿视网膜病变(ROP)类似。链脲佐菌素(STZ)大鼠模型发展的后期类似于糖尿病视网膜病变。本综述总结了CNV和RNV动物模型一般的类别和具体实例。没有完美的CNV或RNV模型,鼓励研究者根据各自需求选择最适宜的动物模型。
 
关键词:脉络膜新生血管  视网膜新生血管  动物模型
 
介绍:脉络膜新生血管(CNV)和视网膜新生血管(RNV)动物模型的发展促成对这些条件下生物学的理解。这些模型也被开发以测试新的治疗。虽然模型概括了许多人类的CNV 和RNV的临床表现,但模型发展的时间,病程进展,大小和外观的病变各不相同。具体介绍了各CNV和 RNV动物模型的优势和劣势。这个评论是全面的,而不是百科。
 
脉络膜动物模型:脉络膜新生血管(CNV)是对特定刺激的非特异性反应。众多的脉络膜视网膜疾病中CNV是一个具有启动、维护和退化阶段的动态过程。退行期的特点是减少相关的疤痕和纤维化的细胞因子的产生。CNV可能出现在新的或在不活跃的CNV区域被重新激活。CNV患者与年龄相关性黄斑变性每月增长约0.2盘区(DAs).CNV的发展开始于玻璃膜的断裂或缺损。这可能是继发性创伤性断裂,一个退化的过程,组织牵引和/或炎症。当这种情况发生时,脉络膜毛细血管内皮细胞,周细胞,成纤维细胞和炎性细胞进入视网膜色素上皮细胞(RPE)和/或视网膜下间隙。有炎症,血管生成和CNV的细胞外基质成分。由周围的细胞外基质细胞和内皮细胞生长和覆盖(ECM)介导的血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍生生长因子(PDGF)似乎是CNV形成所必不可少的。CNV的形成可分为三大类:炎症、血管生成和蛋白水解。这些系统是相互关联的。几个炎症系统在CNV中有牵连,包括补体系统,细胞因子和趋化因子。促血管生成因子在CNV刺激血管内皮细胞增殖,包括血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和血小板衍生生长因子(PDGF)。蛋白水解组件包括一个临时的纤维蛋白基质奠定地,该地区将成为CNV的物理位置。纤维蛋白作为CNV生长支架。纤维蛋白来自循环纤维蛋白原的转化。组织因子(TF)受体是一种丝氨酸的共激活物,促进凝血酶和纤维蛋白的蛋白酶。TF也参与炎症反应,细胞粘附和血管内皮生长因子分泌。虽然凝血酶敏感蛋白有抗血管生成特性,它也增强了促血管生成的分子释放。细胞对CNV发病机制是关键的包括巨噬细胞和RPE巨噬细胞出现在这个过程中发挥关键作用,因为他们表达血管生成细胞因子(VEGF)和肿瘤坏死因子。RPE是过程的一个重要的调节器,由于它表达VEGF、MCP-1和IL-8,所有这些调节单核细胞和内皮细胞招募。
 
CNV的动态阶段(起始、维持和退化)取决于在过程中细胞信号被打开或关闭。这些反对的信号包括促和抗炎,血管生成和蛋白水解。氧化损伤炎症激发年龄相关性黄斑变性,在CNV的血管生成中有免疫相关机制。年龄相关性黄斑区退化最广泛研究的炎症级联反应是补体途径,竞争性的蛋白增强或抑制这些途径。VEGF是CNV血管生成的主要发起者。血管生成因素包括血管生成素1和2,碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、血小板源性生长因子(PDGF),KDR/Flt-1及其他。 内源性血管生成抑制剂包括PEDF,血管抑素和内皮抑素。色素上皮衍生因子(PEDF)是一种天然的抗血管生成蛋白质。通过调节巨噬细胞活性,PEDF还具有抗发炎的特性。
 
激光和光诱导的CNV模型:大鼠和小鼠: CNV的第一模型在灵长类动物上建成后,Dobi, 1989年创建了一个大鼠CNV模型。通过放大的瞳孔和角膜上的盖玻片,作者创造了氩激光光凝斑(647nm、100μM  50至100兆瓦,0.1s)。通过破坏玻璃膜创造了一个点有中央气泡形成或无视网膜内或脉络膜出血。创建24% CNV荧光素血管造影证据。通过光镜和电子显微镜对摘除的眼睛进行检查,显示CNV 60%病变的病理学证据。Frank和同事在1989年也开发了一个大鼠模型。该模型采用氪激光(蓝绿色或绿色的波长,500μM 50MW,0.02s)在玻璃膜及CNV制造破坏。采用氪激光诱导C57BL6小鼠,采用修改后的设置,包括一个较小的光斑尺寸,更高的强度,较短的持续时间(蓝色绿色或绿色的波长,50um  50至350μ400mW 0.05s)导致更高的CNV发生率(100%)。大鼠激光诱导CNV模型被用来研究组织金属蛋白酶抑制剂3和组织因子在CNV形成中的作用。它也被用于药物干预实验。在小鼠模型中血管内皮生长因子已被证明是CNV的主要刺激因素。在这个模型中免疫组织化学染色,特别是在转基因小鼠中,已被用来研究CNV的各种组成成分包括碱性成纤维细胞生长因子2(FGF2)和基质金属蛋白酶。Albert和他同事用循环光诱导CNV大鼠模型。在这个模型中,大鼠被暴露在3000-lux循环光照下,1,3,或6个月。结果表明:1个月时出现微观RPE新生血管,3个月时视网膜新生血管延伸到外视网膜,6个月时与视网膜血管相关联的多个区域组织出现新生血管。光暴露下动物的视网膜免疫组化染色HNE,衡量ω- 6多不饱和脂肪酸的过氧化指示氧化应激。
 
灵长类、兔、猪:Ryan和同事研发了实验性CNV的灵长类动物模型, "视网膜下新生血管",是第一个CNV动物模型。原始工作室将胶原酶经巩膜和玻璃体注入视网膜下间隙。这导致在机械或酶破坏玻璃膜。这些微创技术导致CNV发生率低,开启了激光破坏玻璃膜的发展。Ryan用用氩激光(488nm和514nm,50 200μm,200-950mw,0.1~0.5s)破裂玻璃膜诱导短尾猴CNV。猴CNV约40%有血管造影证据。约90%有超微结构改变证据。这些研究提供了早期缺血作用的实验证据(后来的研究表明为血管内皮生长因子在缺血),炎症包括:巨噬细胞和RPE在CNV形成中的作用。CNV灵长类动物几个模型在发展光动力疗法过程中发挥重要作用。Criswell及同事用新世界猴创建CNV模型并同用旧世界食蟹猴创建的CNV 模型相比较。优化其激光参数能引起65%新世界猴纤维血管组织出现激光斑点,而37%的旧世界猴出现激光斑点。这些CNV病灶扩大超出了原来光凝点包括弥漫性视网膜下纤维血管组织。灵长类动物模型的优点包括猴子的视网膜和黄斑,药物在灵长类动物的眼睛的传递研究接近人类。缺点包括动物使用、饲养的费用,当小鼠和大鼠是可靠的模型时,使用灵长类动物的伦理问题。位于啮齿类和灵长类动物之间的模型已被开发,即激光诱导的CNV兔模型。该模型避免了灵长类动物模型的费用和伦理问题,兔子没有黄斑,兔子的视网膜是由一个髓射线提供的,不同于灵长类和啮齿类动物的视网膜有血管供应。该模型利用视网膜下激光光凝治疗来创建CNV。另一个中间激光CNV模型是猪。Saishin和同事用激光二极管(75μm,400MW,0.1s)创建玻璃膜缺陷的猪模型,建立CNV病灶的组织学证据100%。组织学图像分析部分被用来评价药物对CNV的治疗。
 
手术诱导的CNV模型:大鼠和小鼠:大鼠和小鼠模型的视网膜或脉络膜新生血管由免疫和机械引起,主要通过注射合成肽、血管内皮生长因子、细胞和惰性合成材料的病毒载体。Spilbury和同事进行的大鼠视网膜下注射重组腺病毒载体表达大鼠VEGF164由CMV启动子驱动。发现荧光素血管造影和病理性证据高达80%,虽然不能排除穿刺玻璃膜有助于诱导CNV。Baffi和同事注射5到10μl表达VEGF165腺病毒载体到大鼠眼视网膜下间隙。荧光血管造影,组织学和电子显微镜检查显示大部分眼睛出现CNV。作者用FITC标记的葡聚糖视网膜铺片,现已成为标准操作。Wang 和同事进行了类似的研究,使用注射2μL表达人血管内皮生长因子(或GFP)腺病毒载体与CMV启动子到大鼠视网膜下。通过广泛研究RPE血管内皮生长因子的表达和血管造影、CNV的组织学证据发现约90%的大鼠出现CNV。视网膜电图(ERG)、CNV大鼠b波降低约50%与对照组相比。可能是视网膜下注射本身造成的玻璃膜创伤足够引起CNV。
 
兔:早期的研究表明,视网膜下注射诱导视网膜色素上皮增殖,兔眼显微镜下观察到CNV。Tamai和同事发现视网膜下注射12.5到25ul(LHP)到视网膜下的空间诱导兔眼CNV。血管造影发现有46%兔出现CNV,并发现TNFα、PDGF、VEGF,TGFβ,bFGF和IL1α上调。Ni和同事经玻璃体注入视网膜下空隙50 uL内毒素,生长因子、肝素珠、FGF-2、100ng LPS 50μg肝素琼脂糖。荧光素血管造影,眼相干断层扫描(CT)和组织学表现100%的眼睛出现CNV生长。原发性脉络膜新生血管长入视网膜下腔及损伤玻璃膜,在注射部位2周可见,在注射后3个月稳定。继发CNV从注射部位延伸到视网膜下空间,均在注射后8个月的眼睛,CNV长达3年。CNV特征阶段是引发、增长和维护,类似于人类的CNV,皮下地塞米松可得到抑制。Qui和同事进行经玻璃体注射10μl基质胶和750μg VEGF到兔眼视网膜下空间。除了荧光素血管造影和组织学外,他们用OCT显示接种后1~9周100%眼出现CNV。免疫组织化学和电子显微镜。ICG造影和电子显微镜显示在模型内脉络膜的变化。
 
猪:机械诱导的猪CNV模型主要是在发达国家丹麦。Sourbane和同事先前的工作表明,脉络膜上腔注射碱性成纤维细胞生长因子引起的脉络膜内血生成,但不是CNV,由于不破坏玻璃膜。Kiilgaard和同事发现,猪CNV出现在氙激光光凝术,RPE激光二极管激光光凝术和外科清创术其破坏玻璃膜分别为54%、83%、100%。确认破坏玻璃膜是CNV发展所需要的。机械模型是经玻璃体视网膜下清创与在视网膜下注射生理盐水诱导视网膜脱离后视网膜刮板。通过眼底检查,荧光素血管造影、组织学进一步对机械诱导的模型进行检查显示纤维血管组织的位置(CNV)。免疫组化显示猪CNV的细胞因子的产生和配置类似于人类的CNV。此外,猪的眼睛,像兔子的眼睛,足够大可以执行药物输送实验。缺点类似机械诱导CNV动物模型。
 
非人灵长类动物:Ryan早期通过将胶原酶和透明质酸酶注入视网膜下腔建立灵长类动物模型。Cui通过视网膜切开术将80ulVEGF明胶微球注入猕猴视网膜下间隙。通过观察眼底和血管造影发现有92%猴眼出现CNV。
 
转基因和基因敲除小鼠脉络膜新生血管模型:
 
  VEGF164RPE65 年龄相关的黄斑变性转基因小鼠,该模型只有很少的动物自发发展为CNV
 
  CCR2/CCL2缺失小鼠模型:缺陷CCL2、CCR2小鼠模型, RPE和玻璃膜不能招募该地区的巨噬细胞。这允许C5a和IgG的积累,诱导血管内皮生长因子的产生。
 
  ApoE过表达模型:高胆固醇血症小鼠在RPE区域和玻璃膜的AMD样变。Malek和同事表明ApoE4的过度表达转基因小鼠喂食高脂肪高胆固醇饮食,在65-127周发展为CNV。
 
  Cp/Heph-/Y 基因敲除鼠:铜蓝蛋白和膜铁转运辅助蛋白缺失导致转基因鼠AMD样变化。这些小鼠发生RPE和光感受器变性。
 
  自发的BST 16号染色体突变小鼠:这种小鼠自发形成视网膜病变。
 
 小结:没有理想的CNV动物模型。血管内皮生长因子的过度表达不足以支持CNV的发生。需要玻璃膜,机械或是生物诱导法来产生CNV。所有模型都需要借助玻璃膜、血管内皮生长因子的表达和炎症细胞因子的调解。
 
视网膜新生血管的动物模型:视网膜新生血管的发病机制比CNV更好理解。大量的临床和实验观察表明,缺血是视网膜新生血管形成的主要原因。视网膜血管的衰减导致视网膜缺血是每一种疾病的一个共同特征,包括糖尿病视网膜病变、早产儿视网膜病变(ROP),视网膜中央静脉闭塞,视网膜分支静脉阻塞,被称为缺血性视网膜病变。视网膜新生血管性疾病,起源于早产儿视网膜病变。
 
氧诱导的视网膜新生血管模型:氧诱导视网膜病变动物模型(OIR)已经成为主要的缺血引起的病理性血管新生模型。这一模式最早出现在猫,然后扩展到其他动物物种包括大鼠、小鼠、犬和斑马鱼。共同特点是视网膜发育早期过程中高氧暴露导致正常视网膜血管发育停滞或迟缓。这种缺血介导的病理性新生血管使OIR模型对研究其他缺血性视网膜疾病如糖尿病性视网膜病变是有用的。
 
结论:两类主要的视网膜新生血管增生是CNV和RNV。CNV起源于脉络膜的毛细血管循环,穿过玻璃膜并成长于视网膜下间隙。RNV起源于视网膜延伸到玻璃体后界面或玻璃体。CNV一般是限制,如有限的细胞扩散和RPE控制病变的大小和程度。RNV生长更为随意,扩散的血管生成细胞因子进入玻璃体。
 
相关文章
  • 没有相关内容!
点击这里给我发消息 点击这里给我发消息 点击这里给我发消息