في الجسم الحي قراءات إصابة الأوعية الدموية في شبكية الفأر لتعزيز التكاثر
Summary
هنا ، نقدم ثلاثة بروتوكولات لتحليل البيانات لتصوير الأوعية بالفلوريسئين (FA) والتصوير المقطعي للتماسك البصري (OCT) في دراسة انسداد الوريد الشبكي (RVO).
Abstract
توفر التطورات في أدوات تصوير العيون مستوى غير مسبوق من الوصول إلى الباحثين الذين يعملون مع نماذج حيوانية لإصابات الأوعية الدموية العصبية. للاستفادة بشكل صحيح من هذه القابلية الأكبر للترجمة ، هناك حاجة إلى ابتكار طرق قابلة للتكرار لاستخلاص البيانات الكمية من هذه الصور. يمكن لتصوير التصوير المقطعي للتماسك البصري (OCT) حل أنسجة الشبكية بدقة ميكرومتر والكشف عن الاختلافات الوظيفية في تدفق الدم الوعائي. هنا ، نحدد قراءات الأوعية الدموية غير الباضعة التي نستخدمها لتوصيف الضرر المرضي بعد إهانة الأوعية الدموية في نموذج فأر محسن لانسداد الوريد الشبكي (RVO). تشمل هذه القراءات تحليل التصوير المباشر لمورفولوجيا الشبكية ، وقياس عدم تنظيم الطبقات الداخلية للشبكية (DRIL) لنقص تروية الشعيرات الدموية ، ومقاييس تصوير الأوعية بالفلوريسئين لوذمة الشبكية وكثافة الأوعية الدموية. تتوافق هذه التقنيات مباشرة مع تلك المستخدمة لفحص المرضى الذين يعانون من أمراض الشبكية في العيادة. يتيح توحيد هذه الأساليب مقارنة مباشرة وقابلة للتكرار للنماذج الحيوانية مع الأنماط الظاهرية السريرية لأمراض العيون ، مما يزيد من القوة الانتقالية لنماذج إصابات الأوعية الدموية.
Introduction
أمراض الأوعية الدموية العصبية هي مشكلة رعاية صحية رئيسية مسؤولة عن السكتات الدماغية الإقفارية ، وهي سبب رئيسي للوفيات والمراضة ، وأمراض الأوعية الدموية في شبكية العين التي تؤدي إلى فقدان البصر 1,2. لنمذجة الأمراض الوعائية العصبية ، نستخدم نموذج فأر لانسداد الوريد الشبكي (RVO). هذا النموذج غير جراحي ويستخدم تقنيات تصوير مماثلة لتلك المستخدمة لفحص الأشخاص المصابين بأمراض الأوعية الدموية في شبكية العين في بيئة سريرية. وبالتالي فإن استخدام هذا النموذج يزيد من إمكانات الترجمة للدراسات التي تستخدم هذا النموذج. كما هو الحال مع جميع طرز الماوس ، من الأهمية بمكان زيادة قابلية استنساخ النموذج.
أمراض الأوعية الدموية في شبكية العين هي سبب رئيسي لفقدان البصر لدى الأشخاص الذين تقل أعمارهم عن 70 عاما. RVO هو ثاني أكثر أمراض الأوعية الدموية الشبكية شيوعا بعد اعتلال الشبكية السكري3. تشمل السمات السريرية المميزة ل RVO الإصابة الإقفارية وذمة الشبكية وفقدان البصر نتيجة لفقدان الخلايا العصبية 3,4. تم تطوير نماذج الفئران من RVO باستخدام التخثير الضوئي بالليزر للأوعية الرئيسية وصقلها لتكرار الأمراض السريرية الرئيسية التي لوحظت في RVOالبشري 5،6،7. تسمح التطورات في تصوير العيون أيضا بتكرار أدوات التشخيص غير الباضعة المستخدمة في البشر ، وهي تصوير الأوعية بالفلوريسئين (FA) والتصوير المقطعي للتماسك البصري (OCT)6. يسمح تصوير الأوعية بالفلوريسئين بمراقبة التسرب بسبب انهيار حاجز الدم والشبكية (BRB) وكذلك ديناميكيات تدفق الدم في شبكية العين ، بما في ذلك مواقع الانسداد ، باستخدام حقن الفلوريسئين ، صبغة فلورسنت صغيرة 8,9. يسمح التصوير المقطعي المحوسب بالحصول على صور مقطعية عالية الدقة لشبكية العين ودراسة سمك وتنظيم طبقات الشبكية10. كان تحليل صور FA تاريخيا نوعيا إلى حد كبير ، مما يحد من إمكانية المقارنة المباشرة والقابلة للتكرار بين الدراسات. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير عدد من الطرق لتحديد سمك الطبقة في تصوير OCT ، على الرغم من عدم وجود بروتوكول تحليل موحد حاليا ويختلف موقع الحصول على صورة OCT11. من أجل الاستفادة بشكل صحيح من هذه الأدوات ، هناك حاجة إلى منهجية تحليل بيانات موحدة وكمية وقابلة للتكرار. في هذه الورقة ، نقدم ثلاث قراءات وعائية تستخدم لتقييم الضرر المرضي في نموذج فأر لتسرب RVO-fluorescein ، وسمك طبقة OCT ، وعدم تنظيم طبقات الشبكية.
Protocol
Representative Results
Discussion
يقدم تصوير شبكية القوارض غير الباضعة وسيلة لدراسة علم الأمراض وتطوير التدخلات. طورت الدراسات السابقة وحسنت نموذجا للفأر من RVO ، مما حد من التباين وسمح بترجمة موثوقة للأمراض السريرية الشائعة في شبكية العين5،7،13. تسمح التطورات في تكنولوجيا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من خلال منحة برنامج زمالة أبحاث الخريجين التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF-GRFP) DGE – 1644869 (إلى CKCO) ، والمعهد الوطني للعيون (NEI) 5T32EY013933 (إلى AMP) ، والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (RO1 NS081333 ، R03 NS099920 إلى CMT) ، ووزارة الدفاع الجيش / القوات الجوية (DURIP إلى CMT).
Materials
| AK-Fluor 10% | Akorn | NDC: 17478-253-10 | light-sensitive |
| Carprofen | Rimadyl | NADA #141-199 | keep at 4 °C |
| GenTeal | Alcon | 00658 06401 | |
| Image J | NIH | ||
| InSight 2D | Phoenix Technology Group | OCT analysis software | |
| Ketamine Hydrochloride | Henry Schein | NDC: 11695-0702-1 | |
| Phenylephrine | Akorn | NDCL174478-201-15 | |
| Phoenix Micron IV | Phoenix Technology Group | Retinal imaging microscope | |
| Phoenix Micron Meridian Module | Phoenix Technology Group | Laser photocoagulator software | |
| Phoenix Micron Optical Coherence Tomography Module | Phoenix Technology Group | OCT imaging software | |
| Phoenix Micron StreamPix Module | Phoenix Technology Group | Fundus imaging and acquisition targeting | |
| Photoshop | Adobe | ||
| Refresh | Allergan | 94170 | |
| Tropicamide | Akorn | NDC: 174478-102-12 | |
| Xylazine | Akorn | NDCL 59399-110-20 |
References
- Tong, X., et al. The burden of cerebrovascular disease in the united states. Preventing Chronic Disease. 16, 180411 (2019).
- Nakahara, T., Mori, A., Kurauchi, Y., Sakamoto, K., Ishii, K. Neurovascular interactions in the retina: physiological and pathological roles. Journal of Pharmacological Sciences. 123 (2), 79-84 (2013).
- Jaulim, A., Ahmed, B., Khanam, T., Chatziralli, I. Branch retinal vein occlusion: epidemiology, pathogenesis, risk factors, clinical features, diagnosis, and complications. An update of the literature. Retina. 33 (5), 901-910 (2013).
- Ho, M., Liu, D. T. L., Lam, D. S. C., Jonas, J. B. Retinal vein occlusions, from basics to the latest treatment. Retina. 36 (3), 432-448 (2016).
- Zhang, H., et al. Development of a new mouse model of branch retinal vein occlusion and retinal neovascularization. Japanese Journal of Ophthalmology. 51 (4), 251-257 (2007).
- Ebneter, A., Agca, C., Dysli, C., Zinkernagel, M. S. Investigation of retinal morphology alterations using spectral domain optical coherence tomography in a mouse model of retinal branch and central retinal vein occlusion. PLoS One. 10 (3), 0119046 (2015).
- Fuma, S., et al. A pharmacological approach in newly established retinal vein occlusion model. Scientific Reports. 7, 43509 (2017).
- Cavallerano, A. Ophthalmic fluorescein angiography. Clinical Optometry. 5 (1), 1-23 (1996).
- Laatikainen, L. The fluorescein angiography revolution: a breakthrough with sustained impact. Acta Ophthalmologica Scandinavica. 82 (4), 381-392 (2004).
- Huang, D., et al. Optical coherence tomography. Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).
- Oberwahrenbrock, T., et al. Reliability of intra-retinal layer thickness estimates. PLoS One. 10 (9), 0137316 (2015).
- Avrutsky, M. I., et al. Endothelial activation of caspase-9 promotes neurovascular injury in retinal vein occlusion. Nature Communications. 11 (1), 3173 (2020).
- Colón Ortiz, C., Potenski, A., Lawson, J., Smart, J., Troy, C. Optimization of the retinal vein occlusion mouse model to limit variability. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (174), e62980 (2021).
- Schmidt-Erfurth, U., et al. Guidelines for the management of retinal vein occlusion by the European society of retina specialists (EURETINA). Ophthalmologica. 242 (3), 123-162 (2019).
- Yoshimura, T., et al. Comprehensive analysis of inflammatory immune mediators in vitreoretinal diseases. PLoS One. 4 (12), 8158 (2009).
- Mezu-Ndubuisi, O. J. In vivo angiography quantifies oxygen-induced retinopathy vascular recovery. Optometry and Vision Science. 93 (10), 1268-1279 (2016).
- Hui, F., et al. Quantitative spatial and temporal analysis of fluorescein angiography dynamics in the eye. PLoS One. 9 (11), 111330 (2014).
- Berry, D., Thomas, A. S., Fekrat, S., Grewal, D. S. Association of disorganization of retinal inner layers with ischemic index and visual acuity in central retinal vein occlusion. Ophthalmology. Retina. 2 (11), 1125-1132 (2018).
- Nicholson, L., et al. Diagnostic accuracy of disorganization of the retinal inner layers in detecting macular capillary non-perfusion in diabetic retinopathy. Clinical & Experimental Ophthalmology. 43 (8), 735-741 (2015).
- Obrosova, I., Chung, S., Kador, P. Diabetic cataracts: mechanisms and management. Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 26 (3), 172-180 (2010).
- Hegde, K., Henein, M., Varma, S. Establishment of the mouse as a model animal for the study of diabetic cataracts. Ophthalmic Research. 35 (1), 12-18 (2003).
- Takahashi, H., et al. Time course of collateral vessel formation after retinal vein occlusion visualized by OCTA and elucidation of factors in their formation. Heliyon. 7 (1), 05902 (2021).
- Haj Najeeb, B., et al. Fluorescein angiography in diabetic macular edema: A new approach to its etiology. Investigation Ophthalmology & Visual Science. 58 (10), 3986-3990 (2017).
- Alam, M., et al. Quantitative optical coherence tomography angiography features for objective classification and staging of diabetic retinopathy. Retina. 40 (2), 322-332 (2020).
- Uddin, M., Jayagopal, A., McCollum, G., Yang, R., Penn, J. In vivo imaging of retinal hypoxia using HYPOX-4-dependent fluorescence in a mouse model of laser-induced retinal vein occlusion (RVO). Investigation Ophthalmology & Visual Science. 58 (9), 3818-3824 (2017).
- Qiang, W., Wei, R., Chen, Y., Chen, D. Clinical pathological features and current animal models of type 3 macular neovascularization. Frontiers in Neuroscience. 15, 734860 (2021).
- Park, J., et al. Imaging laser-induced choroidal neovascularization in the rodent retina using optical coherence tomography angiography. Investigation Ophthalmology & Visual Science. 57 (9), 331 (2016).
- Chen, J., Qian, H., Horai, R., Chan, C., Caspi, R. Use of optical coherence tomography and electroretinography to evaluate retinal pathology in a mouse model of autoimmune uveitis. PLoS One. 8 (5), 63904 (2013).
