İn vivo Tekrarlanabilirliği Artırmak için Fare Retinasında Vasküler Yaralanma Okumaları
Summary
Burada, Retinal Ven Tıkanıklığı (RVO) çalışmasında floresein anjiyografi (FA) ve optik koherens tomografi (OCT) görüntüleri için üç veri analizi protokolü sunulmuştur.
Abstract
Oftalmik görüntüleme araçlarındaki gelişmeler, nörovasküler hasarın hayvan modelleriyle çalışan araştırmacılara benzeri görülmemiş bir erişim seviyesi sunmaktadır. Bu daha büyük çevrilebilirlikten düzgün bir şekilde yararlanmak için, bu görüntülerden nicel veriler çizmek için tekrarlanabilir yöntemler tasarlamaya ihtiyaç vardır. Optik koherens tomografi (OKT) görüntüleme, retina histolojisini mikrometre çözünürlükte çözebilir ve vasküler kan akımındaki fonksiyonel farklılıkları ortaya çıkarabilir. Burada, retinal ven tıkanıklığının (RVO) optimize edilmiş bir fare modelinde vasküler hakaret sonrası patolojik hasarı karakterize etmek için kullandığımız noninvaziv vasküler okumaları tanımladık. Bu okumalar arasında retina morfolojisinin canlı görüntüleme analizi, retinal iç tabakaların düzensizliği (DRIL) kılcal iskemi ölçümü ve retina ödemi ve vasküler yoğunluğun floresein anjiyografi ölçümleri yer almaktadır. Bu teknikler doğrudan klinikte retina hastalığı olan hastaları incelemek için kullanılanlara karşılık gelir. Bu yöntemlerin standartlaştırılması, hayvan modellerinin oftalmik hastalığın klinik fenotipleri ile doğrudan ve tekrarlanabilir bir şekilde karşılaştırılmasını sağlayarak vasküler yaralanma modellerinin translasyonel gücünü arttırır.
Introduction
Nörovasküler hastalık, mortalite ve morbiditenin önde gelen nedenlerinden biri olan iskemik inmelerden ve görme kaybına yol açan retinal vasküler hastalıklardan sorumlu önemli bir sağlık sorunudur 1,2. Nörovasküler hastalığı modellemek için, retinal ven tıkanıklığının (RVO) bir fare modelini kullanıyoruz. Bu model noninvazivdir ve retinal vasküler hastalığı olan kişileri klinik ortamda incelemek için kullanılanlara benzer in vivo görüntüleme tekniklerini kullanır. Bu modelin kullanılması, bu modeli kullanan çalışmaların çeviri potansiyelini arttırmaktadır. Tüm fare modellerinde olduğu gibi, modelin tekrarlanabilirliğini en üst düzeye çıkarmak çok önemlidir.
Retinal damar hastalıkları 70 yaşın altındaki kişilerde görme kaybının önemli bir nedenidir. RVO, diyabetik retinopatiden sonra en sık görülen ikinci retinal vasküler hastalıktır3. RVO’nun karakteristik klinik özellikleri arasında iskemik hasar, retina ödemi ve nöronal kaybın bir sonucu olarak görme kaybıyer alır 3,4. Büyük damarların lazer fotokoagülasyonunu kullanan RVO’nun fare modelleri, insan RVO 5,6,7’de gözlenen temel klinik patolojileri çoğaltmak için geliştirilmiş ve rafine edilmiştir. Oftalmik görüntülemedeki gelişmeler ayrıca insanlarda kullanılan noninvaziv tanı araçlarının, yani floresein anjiyografi (FA) ve optik koherens tomografinin (OCT)6 replikasyonuna da olanak sağlamaktadır. Floresein Anjiyografi, kan-retinal bariyerin (BRB) parçalanmasının yanı sıra retinadaki kan akış dinamiklerinin yanı sıra, küçük bir floresan boya olan floresein enjeksiyonu kullanılarak tıkanma bölgeleri de dahil olmak üzere kan akış dinamiklerinin gözlenmesine izin verir 8,9. OCT görüntüleme, retinanın yüksek çözünürlüklü kesitsel görüntülerinin elde edilmesine ve retina katmanlarının kalınlığının ve organizasyonunun incelenmesine olanak tanır10. FA görüntülerinin analizi tarihsel olarak büyük ölçüde nitel olmuştur, bu da çalışmalar arasında doğrudan ve tekrarlanabilir karşılaştırma potansiyelini sınırlar. Son zamanlarda, OCT görüntülemede katman kalınlığının ölçülmesi için bir dizi yöntem geliştirilmiştir, ancak şu anda standartlaştırılmış bir analiz protokolü yoktur ve OCT görüntü elde etme yeri11’e kadar değişmektedir. Bu araçlardan düzgün bir şekilde yararlanmak için standartlaştırılmış, nicel ve çoğaltılabilir veri analizi metodolojisine ihtiyaç vardır. Bu yazıda, RVO-floresein kaçağı, OCT tabakası kalınlığı ve retina tabakalarının düzensizliğinin bir fare modelinde patolojik hasarı değerlendirmek için kullanılan üç vasküler okuma sunulmuştur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Noninvaziv kemirgen retinal görüntüleme, patolojiyi incelemek ve müdahaleler geliştirmek için bir yol sunar. Önceki çalışmalar, değişkenliği sınırlayan ve murin retinadaki yaygın klinik patolojilerin güvenilir bir şekilde çevrilmesine izin veren bir RVO fare modeli geliştirmiş ve optimize etmiştir 5,7,13. Oftalmik görüntüleme teknolojisindeki gelişmeler, deney hayvanlarında FA ve OCT gibi klinik in…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Burs Programı (NSF-GRFP) hibe DGE – 1644869(CKCO’ya), Ulusal Göz Enstitüsü (NEI) 5T32EY013933 (AMP’ye), Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü (RO1 NS081333, R03 NS099920 CMT’ye) ve Savunma Bakanlığı Ordusu / Hava Kuvvetleri (DUP’tan CMT’ye) tarafından desteklenmiştir.
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).
