In vivo Metodi per valutare la funzione e la struttura delle cellule gangliari retiniche e del nervo ottico in animali di grandi dimensioni
Summary
Qui mostriamo diversi test in vivo (potenziale evocato visivo flash, elettroretinogramma pattern e tomografia a coerenza ottica) in macaco di capra e rhesus per comprendere la struttura e la funzione del nervo ottico e dei suoi neuroni.
Abstract
Il nervo ottico raccoglie i segnali degli assoni dalle cellule gangliari retiniche e trasmette il segnale visivo al cervello. I grandi modelli animali di lesioni del nervo ottico sono essenziali per tradurre nuove strategie terapeutiche dai modelli di roditori all’applicazione clinica a causa delle loro somiglianze più strette con gli esseri umani in termini di dimensioni e anatomia. Qui descriviamo alcuni metodi in vivo per valutare la funzione e la struttura delle cellule gangliari retiniche (RGC) e del nervo ottico (ON) in animali di grandi dimensioni, tra cui il potenziale evocato visivo (VEP), l’elettroretinogramma pattern (PERG) e la tomografia a coerenza ottica (OCT). Sia la capra che il primate non umano sono stati impiegati in questo studio. Presentando questi metodi in vivo passo dopo passo, speriamo di aumentare la riproducibilità sperimentale tra diversi laboratori e facilitare l’uso di grandi modelli animali di neuropatie ottiche.
Introduction
Il nervo ottico (ON), costituito da assoni delle cellule gangliari retiniche (RGC), trasmette il segnale visivo dalla retina al cervello. Le malattie ON, come il glaucoma, la neuropatia ottica traumatica o ischemica, spesso causavano una degenerazione irreversibile di ON / RGC e una devastante perdita visiva. Sebbene attualmente ci siano molte scoperte nella rigenerazione ON e nella protezione RGC nei modelli di roditori1,2,3,4,5,6, i trattamenti clinici per la maggior parte delle malattie ON sono rimasti essenzialmente gli stessi nell’ultimo mezzo secolo con esiti insoddisfacenti7,8 . Per colmare il divario tra la ricerca di base e la pratica clinica, gli studi traslazionali che utilizzano modelli animali di grandi dimensioni di malattie ON sono spesso necessari e utili a causa della loro più stretta somiglianza anatomica con gli esseri umani rispetto ai modelli di roditori.
I macachi di capra e rhesus sono due grandi specie animali utilizzate nel nostro laboratorio per modellare la malattia ON dell’uomo. La dimensione del bulbo oculare di una capra, ON, e la struttura adiacente (cavità orbitale e nasale, base cranica, ecc.) è simile a quella di un essere umano basato sulla SCANSIONE TC del cranio9. Pertanto, il modello di capra offre l’opportunità di valutare e perfezionare i dispositivi terapeutici o le procedure chirurgiche prima dell’uso nell’uomo. Il macaco rhesus, come primate non umano (NHP), ha un sistema visivo unico simile all’uomo che non esiste in altre specie10,11. Inoltre, le risposte fisiopatologiche alle lesioni e ai trattamenti nella NHP sono molto simili a quelle degli esseri umani12.
I test in vivo per valutare longitudinalmente la struttura e la funzione dell’ON e dell’RGC sono importanti negli studi su animali di grandi dimensioni. L’elettroretinogramma di pattern (PERG) è stato utilizzato per valutare la funzione RGC. Il potenziale evocato visivo flash (FVEP) riflette l’integrità della via retino-genicolo-corticale nel sistema visivo. Pertanto, PERG combinato con FVEP può riflettere la funzione ON9,13,14 . La tomografia a coerenza ottica retinica (OCT) può mostrare la struttura retinica con un’elevata risoluzione temporale e spaziale, che consente la misurazione dello spessore del complesso gangliare retinico (GCC)9,15. Per gli esami elettrofisiologici in questo studio, il monitoraggio dei segni vitali (tasso di calore, tasso di violazione, pressione sanguigna) e del livello di saturazione di ossigeno (SpO2) prima del test sono cruciali poiché questi parametri hanno potenti impatti sul flusso sanguigno oculare e quindi sulla funzione del sistema visivo. Tuttavia, non abbiamo monitorato i segni vitali durante l’esecuzione dell’imaging retinico OCT per motivi di semplicità. Secondo il nostro studio precedente9, lo spessore del GCC misurato dall’imaging retinico OCT è abbastanza stabile, con un coefficiente di variazione intersessione vicino al 3%. Questi test in vivo nel macaco di capra e rhesus sono stati descritti in dettaglio nel nostro studio precedente9. Qui presentiamo questi metodi per contribuire ad aumentare la trasparenza sperimentale e la riproducibilità.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo studio, presentiamo un protocollo di VEP, PERG e OCT in capra e macaco rhesus. Questi metodi in vivo possono essere applicati in modelli animali di grandi dimensioni di varie neuropatie ottiche, come il glaucoma, la neuropatia ottica ischemica o traumatica e la neurite ottica9.
PVEP è più stabile e sensibile di FVEP17; tuttavia, non può essere suscitato in goat9. Come tale, FVEP viene eseguito in capr…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato finanziato dalle seguenti sovvenzioni: National Key R&D Program of China (2021YFA1101200); Progetto di ricerca medica di Wenzhou (Y20170188), National Key R&D Program of China (2016YFC1101200); Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina (81770926; 81800842); Programma chiave di ricerca e sviluppo della provincia di Zhejiang (2018C03G2090634); e Key R & D Program del Wenzhou Eye Hospital (YNZD1201902). Lo sponsor o l’organizzazione di finanziamento non ha avuto alcun ruolo nella progettazione o nella conduzione di questa ricerca.
Materials
| 47.6 x 26.8 cm monitors | DELL Inc. | E2216HV | The visual stimuli of contrast-reversal black-white checkerboards were displayed on screens |
| 6.0 mm tracheal tube | Henan Tuoren Medical Device Co., Ltd | PVC 6.0 | ensure the airway |
| alligator clip | |||
| atropine | Guangdong Jieyang Longyang Animal pharmaceutical Co.,Ltd. | reduce bronchial secretion and protect heart from vagal nerve activation | |
| Carbomer Eye Gel | Fabrik GmbH Subsidiary of Bausch & Lomb | moisten the cornea and stabilize the recording electrodes | |
| ERG-Jet recording electrodes | Roland Consult Stasche&Finger GmbH | 2300 La Chaux-De-Fonds | ERG recording |
| eye speculum | Shanghai Jinzhong Medical Device Co., Ltd | ZYD020 | open palpebral fissure |
| Heidelberg Spectralis OCT system | Heidelberg Engineering | OCT system | |
| Imaging | (https://www.heidelbergengineering.com/media/e-learning/Totara-US/files/pdf-tutorials/2238-003_Spectralis-Training-Guide.pdf) | ||
| isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd | R510-22 | isoflurane anesthesia |
| male Saanen goats | Caimu Livestock Company, country (Hangzhou, China) | The male Saanen goats, aged from 4 to 6 months with weight of 19–23 kg | |
| needle electrode | Roland Consult Stasche&Finger GmbH | U51-426-G-D | use for FVEP ground electrode and PERG reference electrodes |
| periphery venous catheter intravenously | BD shanghai Medical Device Co., Ltd | 383019 | intravenous access for atropine and propofol |
| propofol | Xian Lipont Enterprise Union Management Co.,Ltd. | induce Isoflurane anesthesia in goat | |
| Tropicamide Phenylephrine Eye Drops | SANTEN OY, Japan | 5% tropicamide and 5% phenylephrine hydrochloride | |
| visual electrophysiology device | Gotec Co., Ltd | GT-2008V-III | use for FVEP & PERG |
| xylazine | Huamu Animal Health Products Co., Ltd. | xylazine anesthesia: intramuscular injection of xylazine 3mg/kg | |
| zoletil50 | Virbac | induce Isoflurane anesthesia in monkey |
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