Preview

БИОМЕДИЦИНА

Расширенный поиск

Генетические и индуцированные модели животных с дегенерацией сетчатки

https://doi.org/10.33647/2074-5982-17-1-70-81

Полный текст:

Аннотация

Дегенерации сетчатки представляют собой обширную и гетерогенную группу заболеваний (дистрофий) сетчатки, которые приводят к прогрессирующей потере зрения. Одновременно с развитием новых методов экспериментальной терапии (генной и клеточной терапии, регенеративной офтальмохирургии) возрастает потребность в экспериментальных моделях. В обзоре рассматриваются различные животные модели дегенеративных заболеваний сетчатки глаза человека. Индуцированные и генетические экспериментальные модели имеют свои преимущества и недостатки, освещающиеся в обзоре. Адекватный выбор экспериментальной модели может способствовать патогенетическому подходу лечения заболеваний сетчатки.

Об авторах

С. С. Байгильдин
ФБУН Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека; ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет
Россия

Байгильдин Самат Сагадатович

450106, Уфа, ул. Степана Кувыкина, 94; 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32



Л. А. Мусина
ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет
Россия

Мусина Ляля Ахияровна - доктор биологических наук.

450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32



З. Р. Хисматуллина
ФГБОУ ВО Башкирский государственный университет
Россия

Хисматуллина Зухра Рашидовна - доктор биологических наук, профессор.

450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32



Список литературы

1. Байгильдин С.С., Мусина Л.А., Хисматуллина З.Р. Строение сетчатки глаза крыс линии WAG/Rij в раннем постнатальном онтогенезе. Морфология. 2018; 153(3):29.

2. Катаргина Л.А., Хорошилова-Маслова И.П., Майбогин А.М., Панова И.Г., Осипова Н.А. Патоморфологические особенности развития экспериментальной ретинопатии недоношенных. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017;(3-2): 190-194.

3. Кийко Ю.И. Сенильная макулярная дегенерация: Регенеративная хирургия биоматериалами аллоплант. Уфа: Здравоохранение Башкортостана. 2002:151.

4. Колоскова Е.М., Каркищенко В.Н., Езерский В.А., Петрова Н.В., Максименко С.В., Матвеенко Е.Л. Трансгенные и нокаутные кролики в биомедицине и генотерапии. CRISPR/CAS9-технологии (обзор). Биомедицина. 2019;4:12-33. DOI: 10.33647/2074-5982-15-4-12-33.

5. Милюшина Л.А., Кузнецова А.В., Александрова М.А. Экспериментальные модели дегенеративно-дистрофических заболеваний сетчатки человека: индуцированные модели. Вестник офтальмологии. 2013;3:94-97.

6. Мусина Л.А., Балхиева Л.Х., Хисматуллина З.Р., Табанакова Т.М. Экспериментальная модель пигментной дегенерации сетчатки глаза. Вестник ОГУ. 2012;12:140-143.

7. Acland G.M., Aguirre G.D., Ray J., Zhang Q., Aleman T.S., Cideciyan A.V., et al. Gene therapy restores vision in a canine model of childhood blindness. Nat. Genet. 2001;28(1):92-95. DOI:10.1038/ng0501-92.

8. Agurtzane Rivas M., Vecino E. Animal models and different therapies for treatment of retinitis pigmentosa. Histol Histopathol. 2009;24(10):1295-1322. DOI: 10.14670/HH-24.1295.

9. Ahn S.M., Ahn J., Cha S., Yun C., Park T.K., Kim Y.J., et al. The effects of intravitreal sodium iodate injection on retinal degeneration following vitrectomy in rabbits. Sci. Rep. 2019;9(1):1-10. DOI: 10.1038/s41598-019-52172-y.

10. Aplin F.P., Vessey K.A., Luu C.D., Guymer R.H., Shepherd R.K., Fletcher E.L. Retinal changes in an ATP-induced model of retinal degeneration. Front. Neuroanat. 2016;10:46. DOI: 10.3389/fnana.2016.00046.

11. Bainbridge J.W., Mehat M.S., Sundaram V., Robbie S.J., Barker S.E., Ripamonti C., et al. Longterm effect of gene therapy on Leber’s congenital amaurosis. N. Engl. J. Med. 2015;372(20):1887-1897. DOI: 10.1056/NEJMoa1414221.

12. Bujakowska K.M., Fernandez-Godino R., Place E., Consugar M., Navarro-Gomez D., White J., et al. Copy-number variation is an important contributor to the genetic causality of inherited retinal degenerations. Genet. Med. 2017;19(6):643-651. DOI: 10.1038/gim.2016.158.

13. Chung C.Y., Chung C.Y. Animal Models of Retinal Degeneration. J. Ophthalmic Res. Ocular Care. 2017;1(1). DOI: 10.36959/936/562.

14. Cuenca N., Fernandez-Sanchez L., Campe llo L., Maneu V., De la Villa P., et al. Cellular responses following retinal injuries and therapeutic approaches for neurodegenerative diseases. Prog. Retin. Eye Res. 2014;43:17-75. DOI: 10.1016/j.pretey-eres.2014.07.001.

15. Di Pierdomenico J., Garria-Ayuso D., Pinilla I., Cuenca N., Vidal-Sanz M., et al. Early events in retinal degeneration caused by rhodopsin mutation or pigment epithelium malfunction: differences and similarities. Front. Neuroanat. 2017;11:14. DOI: 10.3389/fnana.2017.00014.

16. Donello J.E., Padillo E.U., Webster M.L., Wheeler L.A., Gil D.W. a2-Adrenoceptor agonists inhibit vitreal glutamate and aspartate accumulationand preserve retinal function after transient ischemia. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2001;296(1):216-223. PubMed: 11123383.

17. Dorfman A.L., Joly S., Hardy P., Chemtob S., Lachapelle P. The effect of oxygen and light on the structure and function of the neonatal rat retina. Doc. Ophthalmol. 2009;118(1):37-54. DOI: 10.1007/s10633-008-9128-7.

18. Espinosa-Heidmann D.G., Sall J., Hernandez E.P., Cousins S.W. Basal laminar deposit formation in APO B100 transgenic mice: complex interactions between dietary fat, blue light, and vitamin E. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2004;45(1):260-266. DOI: 10.1167/iovs.03-0910.

19. Fletcher E.L., Jobling A.I., Greferath U., Mills S.A., Waugh M., Ho T., et al. Studying age-related macular degeneration using animal models. Optom. Vis. Sci. 2014;91(8):878. DOI: 10.1097/OPX.0000000000000322.

20. Fontaine V., Mohand-Said S., Hanoteau N., Fuchs C., Pfizenmaier K., Eisel U. Neurodegenerative and neuroprotective effects of tumor necrosis factor (TNF) in retinal ischemia: opposite roles of TNF receptor 1 and TNF receptor 2. J. Neurosci. 2002;22(7):RC216. DOI: 20026253.

21. Grimm C., Wenzel A., Hafezi F., Yu S., Redmond T.M., Reme C.E. Protection of Rpe65-deficient mice identifies rhodopsin as a mediator of light-induced retinal degeneration. Nat. Genet. 2000;25(1):63-66. DOI: 10.1038/75614.

22. Haider N.B., Naggert J., Nishina P.M. Excess cone cell proliferation due to lack of a functional NR2E3 causes retinal dysplasia and degeneration in rd7/rd7 mice. Hum. Mol. Genet. 2001;10(16):1619-1626. DOI: 10.1093/hmg/10.16.1619.

23. Ho W.L., Leung Y., Cheng S.S., Lok C.K., Ho Y.S., Baum L., et al. Investigating degeneration of the retina in young and aged tau P301L mice. Life Sci. 2015;124:16-23. DOI: 10.1016/j.lfs.2014.12.019.

24. https://sph.uth.edu/RetNet/

25. Kageyama M., Ota T., Sasaoka M., Katsuta O., Shinomiya K. Chemical proteasome inhibition as a novel animal model of inner retinal degeneration in rats. PLoS One. 2019;14(5): e0217945. DOI: 10.1371/journal.pone.0217945.

26. Karan G., Lillo C., Yang Z., Cameron D.J., Locke K.G., Zhao Y., et al. Lipofuscin accumulation, abnormal electrophysiology, and photoreceptor degeneration in mutant ELOVL4 transgenic mice: a model for macular degeneration. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005;102(11):4164-4169. DOI: 10.1073/pnas.0407698102.

27. Kozhevnikova O.S., Telegina D.V., Devyatkin V.A., Kolosova N.G. Involvement of the autophagic pathway in the progression of AMD-like retinopathy in senescence-accelerated OXYS rats. Biogerontology. 2018;19(3-4):223-235. DOI: 10.1007/s10522-018-9751-y.

28. LaVail M.M., Gorrin G.M., Repaci M.A. Strain differences in sensitivity to light-induced photoreceptor degeneration in albino mice. Curr. Eye Res. 1987;6(6):825-834. DOI: 10.3109/02713688709034850.

29. LaVail M.M., Nishikawa S., Steinberg R.H., Naash M.I., Duncan J.L., Trautmann N., et al. Phenotypic characterization of P23H and S334ter rhodopsin transgenic rat models of inherited retinal degeneration. Exp. Eye Res. 2018;167:56-90. DOI: 10.1016/j.exer.2017.10.023.

30. Leinonen H., Keksa-Goldsteine V., Ragauskas S., Kohlmann P., Singh Y., et al. Retinal degeneration in a mouse model of CLN5 disease is associated with compromised autophagy. Sci. Rep. 2017;7:1597. DOI: 10.1038/s41598-017-01716-1.

31. Lyzogubov V.V., Bora N.S., Bora P.S. Polyethylene Glycol (PEG) Induced Mouse Model of Dry Age Related Macular Degeneration (AMD). Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2014;55(13):1181. DOI: 10.1016/j.exer.2014.07.021.

32. Maguire A.M., Simonelli F., Pierce E.A., Pugh Jr E.N., Mingozzi F., Bennicelli J., et al. Safety and efficacy of gene transfer for Leber’s congenital amaurosis. N. Engl. J. Med. 2008;358(21):2240-2248. DOI: 10.1056/NEJMoa0802315.

33. Makelainen S., Godia M., Hellsand M., Viluma A., Hahn D., Makdoumi K., et al. An ABCA4 loss-of-function mutation causes a canine form of Stargardt disease. PLoS Genet. 2019;15(3):e1007873. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007873.

34. Miyake T., Nishiwaki A., Yasukawa T., Ugawa S., Shimada S., Ogura Y. Possible implications of acid-sensing ion channels in ischemia-induced retinal injury in rats. Jpn. J. Ophthalmol. 2013;57(1):120-125. DOI: 10.1007/s10384-012-0213-9.

35. Muraleva N.A., Kozhevnikova O.S., Fursova A.Z., Kolosova N.G. Suppression of AMD-Like Pathology by Mitochondria-Targeted Antioxidant SkQ1 Is Associated with a Decrease in the Accumulation of Amyloid в and in mTOR Activity. Antioxidants (Basel). 2019;8(6):177. DOI: 10.3390/antiox8060177.

36. Nishimura D.Y., Fath M., Mullins R.F., Searby C., Andrews M., Davis R., et al. Bbs2-null mice have neurosensory deficits, a defect in social dominance, and retinopathy associated with mislocalization of rhodopsin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004;101(47): 16588-16593. DOI: 10.1073/pnas.0405496101.

37. Niwa M., Aoki H., Hirata A., Tomita H., Green P.G., Hara A. Retinal cell degeneration in animal models. Int. J. Mol. Sci. 2016;17(1):110. DOI: 10.3390/ijms17010110.

38. Noell W.K. Experimentally induced toxic effects on structure and function of visual cells and pigment epithelium. Am. J. Ophthalmol. 1953;36(6):103-116. DOI: 10.1016/0002-9394(53)90159-7.

39. Ofri R., Reilly C.M., Maggs D.J., Fitzgerald P.G., Shilo-Benjamini Y., Good K.L., et al. Characterization of an early-onset, autosomal recessive, progressive retinal degeneration in Bengal cats. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2015;56(9):5299-5308. DOI: 10.1167/iovs.15-16585.

40. O’steen W.K., Donnelly J.E. Chronologic analysis of variations in retinal damage in two strains of rats after short-term illumination. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1982;22(2):252-255. PMID: 7056638.

41. Rezaie T., McKercher S.R., Kosaka K., Seki M., Wheeler L., Viswanath V., et al. Protective effect of carnosic acid, a pro-electrophilic compound, in models of oxidative stress and light-induced retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2012;53(12):7847-7854. DOI: 10.1167/iovs.12-10793.

42. Rosch S., Johnen S., Mataruga A., Muller F., Pfarrer C., Walter P. Selective photoreceptor degeneration by intravitreal injection of N-methyl-N-nitrosourea. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2014;55(3):1711-1723. DOI: 10.1167/iovs.13-13242.

43. Schwartz S.D., Tan G., Hosseini H., Nagiel A. Subretinal transplantation of embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium for the treatment of macular degeneration: an assessment at 4 years. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2016;57(5):ORSFc1-9. DOI: 10.1167/iovs.15-18681.

44. Takahashi V.K., Takiuti J.T., Jauregui R., Tsang S.H. Gene therapy in inherited retinal degenerative diseases, a review. Ophthalmic Genet. 2018;39(5):560-568. DOI: 10.1080/13816810.2018.1495745.

45. Tanna P., Strauss R.W., Fujinami K., Michaelides M. Stargardt disease: clinical features, molecular genetics, animal models and therapeutic options. Br. J. Ophthalmol. 2017;101(1):25-30. DOI: 10.1136/bjophthalmol-2016-308823.

46. Ueda K., Nakahara T., Mori A., Sakamoto K., Ishii K. Protective effects of TGF—в inhibitors in a rat model of NMDA-induced retinal degeneration. Eur. J. Pharmacol. 2013;699(1-3):188-193. DOI: 10.1016/j.ejphar.2012.11.054.

47. Wang Y., Zhao L., Lu F., Yang X., Deng Q., Ji B., et al. Retinoprotective effects of bilberry anthocyanins via antioxidant, anti-inflammatory, and anti-apoptotic mechanisms in a visible light-induced retinal degeneration model in pigmented rabbits. Molecules. 2015;20(12):22395-22410. DOI: 10.3390/molecules201219785.

48. Yamashita H., Hoenerhoff M.J., Peddada S.D., Sills R.C., Pandiri A.R. Chemical exacerbation of light-induced retinal degeneration in F344/n rats in National Toxicology Program rodent bioassays. Toxicol Pathol. 2016;44(6):892-903. DOI: 10.1177/0192623316650050.

49. Zhang C., Lei B., Lam T.T., Yang F., Sinha D., Tso M.O. Neuroprotection of photoreceptors by minocycline in light-induced retinal degeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2004;45(8):2753-2759. DOI: 10.1167/iovs.03-1344.

50. Zhang Y., Stanton J.B., Wu J., Yu K., Hartzell H.C., Peachey N.S., et al. A.D. Suppression of Ca2+ signaling in a mouse model of Best disease. Hum. Mol. Genet. 2010;19(6):1108-1118. DOI: 10.1093/hmg/ddp583.


Для цитирования:


Байгильдин С.С., Мусина Л.А., Хисматуллина З.Р. Генетические и индуцированные модели животных с дегенерацией сетчатки. БИОМЕДИЦИНА. 2021;17(1):70-81. https://doi.org/10.33647/2074-5982-17-1-70-81

For citation:


Baygildin S.S., Musina L.A., Khismatullina Z.R. Conflict of interest: the authors declare no conflict of interest. Journal Biomed. 2021;17(1):70-81. (In Russ.) https://doi.org/10.33647/2074-5982-17-1-70-81

Просмотров: 133


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-5982 (Print)
ISSN 2713-0428 (Online)