Поведенческая оценка зрительной функции с помощью оптомоторного ответа и когнитивной функции через Y-лабиринт у крыс с диабетом

Более 463 миллионов человек живут с диабетом, что делает его одной из крупнейших глобальных эпидемий ^{заболеваний1}. Одним из серьезных осложнений, возникающих при диабете, является диабетическая ретинопатия (ДР), ведущая причина слепоты у взрослых американцев трудоспособного ^{возраста2}. В ближайшие 30 лет процент населения, подверженного риску ДР, по прогнозам, удвоится, поэтому крайне важно найти новые способы диагностики ДР на более ранних стадиях для предотвращения и смягчения развития ^ДР3. Dr традиционно считается сосудистым заболеванием4,5,6. Однако теперь, с признаками нейрональной дисфункции и апоптоза в сетчатке, который предшествует сосудистой патологии, DR определяется как имеющий нейронные и сосудистые компоненты4,5,6,7,8,9. Одним из способов диагностики ДР может быть изучение нервных аномалий в сетчатке, ткани, которая может быть более уязвимой к окислительному стрессу и метаболическому напряжению от диабета, чем другая нервная ^ткань10.

Снижение когнитивной и двигательной функции также происходит при диабете и часто коррелирует с изменениями сетчатки. Пожилые люди с диабетом II типа показывают худшие базовые когнитивные функции и показывают более усугубленное снижение когнитивных функций, чем контрольные ^{участники11}. Кроме того, сетчатка была установлена как расширение центральной нервной системы и патологии могут проявляться в ^{сетчатке12}. Клинически связь между сетчаткой и мозгом была изучена в контексте болезни Альцгеймера и других заболеваний, но обычно не исследуется при диабете12,13,14,15,16. Изменения в мозге и сетчатке во время прогрессирования диабета могут быть изучены с использованием животных моделей, включая крысу STZ (модель диабета типа I, в которой токсин, стрептозотоцин или STZ, используется для повреждения бета-клеток поджелудочной железы) и крысу Гото-Какидзаки (полигенная модель диабета типа II, при которой у животных спонтанно развивается гипергликемия примерно в возрасте около 3 недель). В этом протоколе приводится описание Y-лабиринта и оптомоторного ответа для оценки когнитивных и визуальных изменений у диабетических грызунов соответственно. Оптомоторная реакция (OMR) оценивает пространственную частоту (аналогичную остроте зрения) и контрастную чувствительность путем мониторинга характерных рефлексивных движений головы для измерения зрительных порогов для каждого ^глаза17. Пространственная частота относится к толщине или тонкости полос, а контрастная чувствительность относится к тому, насколько контрастен между полосами и фоном (рисунок 1E). Между тем, Y-лабиринт проверяет кратковременную пространственную память и исследовательскую функцию, наблюдаемую через спонтанные чередования и входы через рукава лабиринта.

Оба теста могут быть выполнены на бодрствующих, не обезболенных животных и имеют преимущество в том, что они извлекают выгоду из врожденных реакций животных, что означает, что они не требуют обучения. Оба являются относительно чувствительными, поскольку их можно использовать для выявления дефицита на ранней стадии прогрессирования диабета у грызунов, и надежными, поскольку они дают результаты, которые коррелируют с другими визуальными, сетчаточными или поведенческими тестами. Кроме того, использование OMR и Y-лабиринта в сочетании с такими тестами, как электроретинограмма и оптическая когерентная томография, может предоставить информацию о том, когда изменения сетчатки, структурные и когнитивные изменения развиваются относительно друг друга в моделях заболеваний. Эти исследования могут быть полезны для выявления нейронных дегенераций, которые возникают из-за диабета. В конечном счете, это может привести к новым диагностическим методам, которые эффективно идентифицируют ДР на ранних стадиях прогрессирования.

Системы OMR и Y-лабиринта, используемые для разработки этого протокола, описаны в Таблице материалов. Предыдущие исследования OMR, Prusky et ^al.18, и Y-лабиринта, Maurice et ^al.19, были использованы в качестве отправной точки для разработки этого протокола.