Protocol
Declaração de Ética: Todos os procedimentos envolvendo animais foram conduzidos de acordo com o Código de Prática australiano para o Cuidado e Utilização de animais para fins científicos e as diretrizes da Declaração ARVO para o Uso de Animais em Oftalmologia e Vision Research, e foram aprovadas pelo Comitê de Ética Animal da Universidade Macquarie.
1. VEP Eletrodo Implantação
- Anestesiar o animal com uma injecção intraperitoneal de cetamina (75 mg / kg) e medetomidina (0,5 mg / kg).
Nota: Após a indução da anestesia, observar os reflexos de retirada (teste beliscão, reflexos da córnea e da pálpebra, etc.) e sua ausência como uma indicação para começar a cirurgia. Continuamente monitorar animais durante toda a cirurgia e administrar anestésico adicional (10% da dose inicial por cetamina top-up), se os reflexos estão presentes. Ratos adultos (> 12 semanas) são utilizados nas experiências. - Raspar a pele da área cirúrgica.Colocar o animal numa almofada de aquecimento (37 ° C) para manter a temperatura do corpo durante a cirurgia. Prepare a pele através da aplicação tópica de povidona-iodo. Aplicar drapeados cirúrgico. Aplicar pomada oftálmica tópica para prevenir o ressecamento da córnea sob anestesia geral. Manter assepsia utilizando instrumentos esterilizados.
- Faça uma incisão cutânea longitudinal na linha média da pele cabeça. Limpar o tecido conjuntivo para conseguir uma boa exposição do crânio.
- Cuidadosamente, perfurar pequenos buracos burr manualmente usando uma broca de micro mão em 7 mm para trás do bregma e 3 mm lateral à linha média.
- Eléctrodos de parafuso do implante através do crânio para o córtex (zona 17), que penetram no córtex a uma profundidade de aproximadamente 0,5 mm. Implantar um eletrodo parafuso de referência na linha média 3 mm rostral do bregma. Aplique o cimento dental para envolver e fixar os parafusos (nem sempre necessário).
- Suturar a pele da cabeça, administrar pomada antibiótica na pele e permitir que o animal recover da anestesia em uma almofada de aquecimento.
Nota: Em alternativa, os eléctrodos podem ser deixada exposta, de forma que a pele não precisa ser reaberto em cada gravação. Imediatamente após a cessação da cirurgia, mas antes da recuperação da anestesia, administrar uma droga não-esteróide anti-inflamatório (NSAID) (se não for administrado no período pré-operatório), ou um analgésico opióide. Monitorar os animais constantemente até a recuperação completa de anestésico e totalmente ambulatorial. - Permitir que pelo menos uma semana para os animais para se recuperar da cirurgia antes da gravação VEP.
2. Optic Nerve Injeção
- Anestesiar o animal, preparar a pele e aplicar drapejar como acima (1.1 e 1.2).
- Adicione um, de 1 a 1,5 cm de incisão na pele acima da órbita de um olho seleccionada aleatoriamente. Abra o tecido subcutâneo para alcançar a cavidade orbital usando íris tesoura fina. Abra a conjuntiva e anterior da cápsula de Tenon sob o microscópio de operação.
- Retrair o extraocularmúsculos e as glândulas lacrimais intraobital para expor aproximadamente 3 mm de comprimento do nervo óptico. Abra as camadas da dura e matéria aracnóide ao redor do nervo óptico longitudinalmente usando uma lâmina oftalmológica.
- Inserir a pipeta de vidro para o nervo óptico a uma distância de 2 mm posterior ao globo. A micropipeta de vidro é ligada a uma seringa Hamilton.
- Injectar 1% lisolecitina (0,4-1,0 mL, com 0,02% de azul de Evan, que não tem efeitos sobre a mielinização) lentamente no nervo aproximadamente ao longo de um período de 30 seg.
- Suturar a incisão na pele. Aplicar pomada antibiótica para prevenir a infecção. Olhos do companheiro pode ser servido como controles internos para gravações de eletrofisiologia.
- Colocar os animais numa almofada de aquecimento para recuperar da anestesia.
3. VEP Recording
- Anestesiar o animal e preparar a pele como 1.1 e 1.2.
Nota: Baixa dose de anestésico pode ser utilizado para reco electrofisiológicording (cetamina 40 mg / kg de medetomidina e 0,25 mg / kg). - Coloque o rato em um quarto escuro e deixe-a adaptar-se à escuridão por 5-30 min. Em alguns casos os ratos podem respectivamente ser escuro O adaptados / N para scotopic ou luz adequada para gravações photopic VEP 8.
- Manter a temperatura do corpo a 37 ± 0,5 ° C, segundo o sistema de cobertor Homeotérmica com uma sonda do termómetro rectal.
- Dilatar as pupilas com 1,0% tropicamide colírio. Abra a pele sobre o crânio para aceder ao pré-colocada em eléctrodos de parafuso situ.
- Ligar o parafuso ao longo do córtex visual do olho contralateral estimulada e o parafuso de referência para o amplificador. Insira um eletrodo de agulha na cauda como o chão. Medir e manter a impedância do eléctrodo inferior a 5 kW.
- Coloque um estimulador mini-Ganzfeld diretamente sobre a pele ao redor das pálpebras para fornecer isolamento superior de olho 7. A iluminação do estimulador necessita de ser calibrado de antemãopor um fotómetro.
- Entregar fotostimulação através de flashes de luz 100 vezes a uma frequência de 1 Hz, com configurações de filtro passa-banda de baixa e alta de 1 e 100 Hz, respectivamente. A taxa de amostragem de sinal é a 5 kHz.
Nota: devem ser sujeitos a amostragem Sinais de, pelo menos, a cerca de 250-300 Hz para assegurar que mais que duas amostras são recolhidas durante cada ciclo. - Suturar a pele para trás e manter os animais em uma almofada de aquecimento para se recuperar da anestesia. A gravação pode ser repetidamente gravado em animais individuais para monitorar as alterações funcionais ao longo de um período de tempo.
- No ponto final, administrar uma injecção sobredosagem de pentobarbitona de sódio (100 mg / kg, ip) de sacrificar o animal. Confirme a eutanásia por parada cardíaca, parada respiratória e diminuição da temperatura corporal.
4. Preparação de tecidos e Histologia
- Remova os nervos ópticos de animais sacrificados sob o microscópio e fixar o tecido em paraformaldeído 1% O / N. <li> Lavar cuidadosamente o tecido com solução salina. Tratar o tecido em um processador de tecido automático e incorporar em parafina. Seções de corte (5-10 um) usando um micrótomo rotativo.
- Incubar seções em 0,1% rápida solução de azul, como Luxol (em 95% de etanol) O / N a 56 ° C. Diferenciar as secções em 0,05% de carbonato de lítio durante 30 seg e em seguida etanol a 70% durante mais 30 seg. Finalmente, contracoloração em solução violeta de cresilo a 0,1% durante 30 s antes de montar as secções. Utilizar a coloração com azul rápido para identificar mielina no nervo óptico 5.
Nota: Para o estudo imuno-histoquímica, fixar o tecido em paraformaldeído a 1%, lavou-se com solução salina e incubar com 30% de sacarose S / N. Tecido incorporar em outubro incorporação médio e fazer criosecções usando um criostato.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vestígios VEP intra-sessões reprodutíveis são mostrados na Figura 1 e um atraso significativo na latência N1 pode ser visto depois da injecção do nervo óptico. Lesões do nervo óptico parciais de desmielinização pode ser observado em secções histológicas utilizando coloração com azul rápido Luxol 5. A Figura 2 mostra uma secção representativa com uma pequena lesão demyelinated focal no centro do nervo óptico. Note-se que a secção transversal não representa volume total da lesão. A área de desmielinização pode ser medido em cada secção transversal do nervo consecutivo para deduzir o volume da lesão utilizando a reconstrução tridimensional. Nós demonstramos uma forte correlação entre o atraso de latência e volume da lesão utilizando este modelo nos nossos estudos anteriores e não houve VEP atraso de latência nos controlos injectados com soro fisiológico 5.
Acredita-se que os componentes seguintes a VEP primeiros flash iluminação são mais estáveis 7 5. Por isso, recomendamos que N1 latência deve ser utilizado para análise de dados e para o monitoramento VEP longitudinal para avaliar o impacto das terapias de remielinização. A amplitude de VEP, embora mais variáveis em comparação com a latência, é mais indicativa de função dos axónios do nervo óptico 6. Scaling à base de eletroencefalograma pode ser considerada para a análise amplitude 9.
Figura 1. VEP atraso após a injeção do nervo óptico. Representante VEP traça de um rato indivíduo antes e dois dias após a microinjeção nervo óptico (0,8 ul lisolecitina). VEP gravações foram repetidas no cada dia (traços intra-sessões são mostradasn na mesma cor) para demonstrar a reprodutibilidade deste protocolo gravação VEP. (Barra de escala vertical: 10 mV; barra de escala horizontal: 10 ms). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. A desmielinização no nervo óptico. Secção transversal representativas do nervo óptico de um rato após microinjecção lisolecitina. O componente de mielina é tingido de azul usando Luxol azul rápido. Uma pequena lesão focal da desmielinização pode ser visto no centro da secção. Área demyelinated pode ser medido em longitudinais série secções transversais para estimar o volume de lesão em uma escala tridimensional. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Este estudo foi apoiado pelo Instituto de Pesquisa Oftalmológica da Austrália (ORIA). Agradecemos Prof. Algis Vingrys e Dr. estrondo Bui, da Universidade de Melbourne, inicialmente para ajudar-nos a desenvolver a técnica de gravação VEP.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Ketamine 100 mg/ml (Ketamil) | Troy Laboratories | AC 116 | |
| Medetomidine 1 mg/ml (Domitor) | Pfizer | sc-204073 | |
| Tropicamide 1.0% (Mydriacyl) | Alcon | sc-202371 | |
| Homoeothermic blanket system | Harvard Apparatus | NC9203819 | |
| Impedance meter | Grass | F-EZM5 | |
| Screw electrodes | Micro Fasteners | M1.0×3mm Csk Slot M/T 304 S/S | |
| Subdermal needle electrodes | Grass | F-E3M-72 | |
| Rapid Repair | DeguDent GmbH | ||
| Light-emitting diode | Nichia | NSPG300A | |
| Bioamplifier | CWE, Inc. | BMA-400 | |
| CED system | Cambridge Electronic Design, Ltd. | Power1401 | |
| Hamilton syringe | Hamilton | 87930 | |
| Lysolecithin | Sigma | L4129 | |
| Evan’s blue | Sigma | E2129 |
References
- Balcer, L. J.
- Lassmann, H. Multiple sclerosis as a neuronal disease. Waxman, S. G. , Elsevier. 153-164 (2005).
- Fahle, M., Bach, M. Principles and practice of clinical electrophysiology of vision. Heckenlively, J., Arden, G. , MIT Press. 207-234 (2006).
- Halliday, A. M., McDonald, W. I., Mushin, J. Delayed visual evoked response in optic neuritis. Lancet. 1, 982-985 (1972).
- You, Y., Klistorner, A., Thie, J., Graham, S. L. Latency delay of visual evoked potential is a real measurement of demyelination in a rat model of optic neuritis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (9), 6911-6918 (2011).
- You, Y., Klistorner, A., Thie, J., Gupta, V. K., Graham, S. L. Axonal loss in a rat model of optic neuritis is closely correlated with visual evoked potential amplitudes using electroencephalogram based scaling. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 3662 (2012).
- You, Y., Klistorner, A., Thie, J., Graham, S. L. Improving reproducibility of VEP recording in rats: electrodes, stimulus source and peak analysis. Doc Ophthalmol. 123 (2), 109-119 (2011).
- Heiduschka, P., Schraermeyer, U. Comparison of visual function in pigmented and albino rats by electroretinography and visual evoked potentials. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 246 (11), 1559-1573 (2008).
- You, Y., Thie, J., Klistorner, A., Gupta, V. K., Graham, S. L. Normalization of visual evoked potentials using underlying electroencephalogram levels improves amplitude reproducibility in rats. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53 (3), 1473-1478 (2012).
- Levkovitch-Verbin, H. Animal models of optic nerve diseases. Eye (Lond). 18 (11), 1066-1074 (2004).
- Henry, K. R., Rhoades, R. W. Relation of albinism and drugs to the visual evoked potential of the mouse). J Comp Physiol Psychol. 92 (2), 271-279 (1978).
- Murrell, J. C., Waters, D., Johnson, C. B. Comparative effects of halothane, isoflurane, sevoflurane and desflurane on the electroencephalogram of the rat. Lab Anim. 42 (2), 161-170 (2008).
- Makela, K., Hartikainen, K., Rorarius, M., Jantti, V. Suppression of F-VEP during isoflurane-induced EEG suppression. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 100 (3), 269-272 (1996).
- Boyes, W. K., Padilla, S., Dyer, R. S. Body temperature-dependent and independent actions of chlordimeform on visual evoked potentials and axonal transport in optic system of rat. Neuropharmacology. 24 (8), 743-749 (1985).
- Hetzler, B. E., Boyes, W. K., Creason, J. P., Dyer, R. S. Temperature-dependent changes in visual evoked potentials of rats. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 70 (2), 137-154 (1988).
- Mitchell, J. The effects of lysolecithin on non-myelinated axons in vitro. Acta Neuropathol. 58 (4), 243-248 (1982).
- Meyer, R., et al. Acute neuronal apoptosis in a rat model of multiple sclerosis. J Neurosci. 21 (16), 6214-6220 (2001).
- Lachapelle, F., et al. Failure of remyelination in the nonhuman primate optic nerve. Brain Pathol. 15 (3), 198-207 (2005).
