Morphological and morphometric changes in rat optic nerve microvessels in a glaucoma experimental model

Abstract

Aim

To study the morphological and morphometric changes produced in the capillaries of the optic nerve (ON) head and initial portion after the experimental increase in intraocular pressure (IOP).

Material and methods

Wistar rats underwent cauterization of three episcleral veins, which produced an immediate increase in the IOP, and was maintained for 3 months. Sagittal sections of the eyeball were studied with immunohistochemical techniques, using a primary antibody to GLUT-1. The GLUT-1 positive capillaries were counted, and measurements were made of the area, perimeter and mean diameter.

Results

Microscopic examination of sections of the ON of control rats revealed a lower density and larger caliber of capillaries in the prelaminar region as compared with the other regions of the OP (p < .05). Comparison between the control and the experimental groups showed a reduction in capillary density (except in the prelaminar region) and a smaller size in all the areas of the OP studied, but less evident in the initial portion (p < .05).

Conclusions

The increase in IOP was associated with significant qualitative and quantitative changes in the capillaries of the laminar and poslaminar regions of the OP head. These changes appear to return toward parameters compatible with normality in the initial portion of the OP, an area where the vascular collapse was less evident. These findings might explain the significant reduction in ocular blood flow seen in patients with primary open-angle glaucoma.

Resumen

Objetivo

Estudiar los cambios morfológicos y morfométricos producidos en los capilares de la cabeza del nervio óptico (NO) y de su porción inicial, después de la elevación experimental de la presión intraocular (PIO).

Material y métodos

Se utilizaron ratas Wistar que fueron sometidas a cauterización de 3 venas epiesclerales, con el resultado inmediato de elevación de la PIO, manteniéndose esta durante 3 meses. Se realizaron secciones sagitales del globo ocular y se aplicaron técnicas inmunohistoquímicas, mediante un anticuerpo para GLUT-1. Se procedió al recuento de los capilares GLUT-1 positivo y se midieron área, perímetro y diámetro medio.

Resultados

El examen microscópico de las secciones del NO de las ratas controles demostró una menor densidad de capilares y un mayor caliber de los mismos en la región prelaminar, respecto a las demás regiones del NO (p < 0,05). Cuando se compararon los grupos control y experimental se observó una disminución en la densidad de capilares (excepto en la región prelaminar) y un menor tamaño de los mismos en todas las zonas del NO analizadas, menos evidente en la porción inicial (p < 0,05).

Conclusiones

El aumento de la PIO se relaciona con cambios cualitativos y cuantitativos de los capilares de las regiones laminar y poslaminar de la cabeza del NO, y parecen recuperarse hacia parámetros compatibles con la normalidad en la porción inicial del NO, donde el colapso vascular es menos evidente. Estos hallazgos podrían explicar la reducción significativa del flujo sanguíneo ocular observada en pacientes con glaucoma primario de ángulo abierto.