Количественный Fundus автофлюоресценции для оценки заболеваний сетчатки
Summary
The retinal pigment epithelium (RPE) supports the sensory retina through recycling visual cycle byproducts, which accumulate as lipofuscin. These products are autofluorescent and can be qualitatively imaged in vivo. Here, we describe a method to quantitatively image RPE lipofuscin using confocal scanning laser ophthalmoscopy.
Abstract
The retinal pigment epithelium (RPE) is juxtaposed to the overlying sensory retina, and supports the function of the visual system. Among the tasks performed by the RPE are phagocytosis and processing of outer photoreceptor segments through lysosome-derived organelles. These degradation products, stored and referred to as lipofuscin granules, are composed partially of bisretinoids, which have broad fluorescence absorption and emission spectra that can be detected clinically as fundus autofluorescence with confocal scanning laser ophthalmoscopy (cSLO). Lipofuscin accumulation is associated with increasing age, but is also found in various patterns in both acquired and inherited degenerative diseases of the retina. Thus, studying its pattern of accumulation and correlating such patterns with changes in the overlying sensory retina are essential to understanding the pathophysiology and progression of retinal disease. Here, we describe a technique employed by our lab and others that uses cSLO in order to quantify the level of RPE lipofuscin in both healthy and diseased eyes.
Introduction
Пигментный эпителий сетчатки глаза (ПЭС) поддерживает функцию сенсорной сетчатки через многочисленные процессы 1. Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) является наиболее важной причиной слепоты неизлечимой в промышленно развитых странах и характеризуется изменениями в ПЭС, включая потерю пигмента, потеря функции и атрофия. В AMD и при нормальном старении, ПЭС накапливает флуоресцентные, лизосом полученные органеллы, содержащие фрагменты фагоцитированы фоторецепторов, именуемых липофусциновых гранул. Накопление ПЭС липофусцина, как считалось, указывают на окислительные дисфункции 1, но недавние исследования показали , что морфология РПЭ остается нормальным в возрасте от глаз с высокими уровнями липофусциновых 2. Тем не менее, аномальные закономерности распределения липофусцина, в частности , потери липофусцина, являются документированные маркеры для AMD и AMD прогрессии, как гистологически и клинически 3,4
Дефектные процеспеть РПЭ липофусцина также было показано, происходит в некоторых наследственных дегенерации сетчатки. Пациенты , страдающие от болезни Stargardt (STGD) накапливаются липофусцина в ПЭС в молодом возрасте, в конце концов развивается потеря зрения подобное тому , которое наблюдалось в 5 драмов. Эти результаты свидетельствуют о том , что накопление липофусцина само по себе может быть токсичным и привод RPE дисфункции 6,7. Однако детальное изучение изображений предметов с STGD с течением времени не подтвердили , что накопление липофусцина фокусного привело к последующей потерей РПЭ 8. Следовательно, хотя липофусциновых аномалии являются маркерами дегенерации сетчатки, роль для прямой токсичности липофусцина остается недоказанной.
ПЭС является наиболее задний слой клеток сетчатки, но генерирует большинство флуоресцентного сигнала от глазного дна. Генерация и обнаружение автофлуоресцентной (AF), полученный из ПЭС может быть выполнена с использованием сканирующей конфокальной лазерной офтальмоскопии (cSLO), что позволяет VIsualization пространственного распределения фундус AF. Некоторые дегенерации сетчатки глаза демонстрируют отличительные закономерности фундус автофокусировки и вспомогательные средства визуализации AF в диагностике и мониторинге этих условий. Хотя стандарт визуализации AF является клинически важным, количественная АФ (Каф) стала важным средством оценки состояния здоровья ППД. Мы и другие разработали стандартизированный подход , который может достоверно определить уровни Каф в определенных местах сетчатки глаза 9. Каф имеет потенциальное применение в диагностике и мониторинг состояния сетчатки глаза, а также может иметь применение в прогнозе и риска стратификации. Кроме того, диагностические возможности Каф также были описаны для некоторых заболеваний сетчатки 10-12. Здесь мы предлагаем пошаговый детали для выполнения нашей техники сопровождается наглядной демонстрацией его применения в оценке здоровых и больных глаз.
Protocol
Representative Results
Discussion
Аномальные РПЭ распределение липофусцина, является ли увеличиваться или уменьшаться, является чувствительным маркером заболевания сетчатки и, как правило, связана с потерей сенсорной функции сетчатки глаза. Здесь мы опишем применение Каф для оценки ПЭС липофусцина. Включение внутре?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить наших соавторов, Франсуа Delori, Томас Берк, и Tobias Дункер.
Поддержка Исследования: NIH / NEI R01 EY015520 (РТС, JPG), и свободные средства от исследований, чтобы предотвратить слепоту (RTB).
Materials
| Spectralis HRA + OCT | Heidelberg Engineering | n/a | |
| 0.5% tropicamide ophthalmic solution | n/a | n/a | Any brand can be used |
| 2.5% phenylephrine ophthalmic solution | n/a | n/a | Any brand can be used |
| Internal fluorescent reference | Heidelberg Engineering | n/a | |
| IGOR Pro software | WaveMetrics | n/a |
References
- Strauss, O. The retinal pigment epithelium in visual function. Physiological reviews. 85, 845-881 (2005).
- Ach, T., et al. Quantitative autofluorescence and cell density maps of the human retinal pigment epithelium. Investigative ophthalmology & visual science. 55, 4832-4841 (2014).
- Ach, T., et al. Lipofuscin redistribution and loss accompanied by cytoskeletal stress in retinal pigment epithelium of eyes with age-related macular degeneration. Investigative ophthalmology & visual science. 56, 3242-3252 (2015).
- Schmitz-Valckenberg, S., Jorzik, J., Unnebrink, K., Holz, F. G., Group, F. A. M. S. Analysis of digital scanning laser ophthalmoscopy fundus autofluorescence images of geographic atrophy in advanced age-related macular degeneration. Graefe’s archive for clinical and experimental ophthalmology = Albrecht von Graefes Archiv fur klinische und experimentelle Ophthalmologie. 240, 73-78 (2002).
- Weng, J., et al. Insights into the function of Rim protein in photoreceptors and etiology of Stargardt’s disease from the phenotype in abcr knockout mice. Cell. 98, 13-23 (1999).
- Holz, F. G., et al. Inhibition of lysosomal degradative functions in RPE cells by a retinoid component of lipofuscin. Investigative ophthalmology & visual science. 40, 737-743 (1999).
- Sparrow, J. R., Nakanishi, K., Parish, C. A. The lipofuscin fluorophore A2E mediates blue light-induced damage to retinal pigmented epithelial cells. Investigative ophthalmology & visual science. 41, 1981-1989 (2000).
- Smith, R. T., et al. Lipofuscin and autofluorescence metrics in progressive STGD. Investigative ophthalmology & visual science. 50, 3907-3914 (2009).
- Delori, F., et al. Quantitative measurements of autofluorescence with the scanning laser ophthalmoscope. Investigative ophthalmology & visual science. 52, 9379-9390 (2011).
- Burke, T. R., et al. Quantitative fundus autofluorescence in recessive Stargardt disease. Investigative ophthalmology & visual science. 55, 2841-2852 (2014).
- Duncker, T., et al. Quantitative fundus autofluorescence and optical coherence tomography in best vitelliform macular dystrophy. Investigative ophthalmology & visual science. 55, 1471-1482 (2014).
- Duncker, T., et al. Quantitative fundus autofluorescence distinguishes ABCA4-associated and non-ABCA4-associated bull’s-eye maculopathy. Ophthalmology. 122, 345-355 (2015).
- Greenberg, J. P., et al. Quantitative fundus autofluorescence in healthy eyes. Investigative ophthalmology & visual science. 54, 5684-5693 (2013).
- Delori, F. C., Goger, D. G., Dorey, C. K. Age-related accumulation and spatial distribution of lipofuscin in RPE of normal subjects. Investigative ophthalmology & visual science. 42, 1855-1866 (2001).
- Sparrow, J. R., et al. Quantitative fundus autofluorescence in mice: correlation with HPLC quantitation of RPE lipofuscin and measurement of retina outer nuclear layer thickness. Investigative ophthalmology & visual science. 54, 2812-2820 (2013).
- Delori, F. C., Webb, R. H., Sliney, D. H. Maximum permissible exposures for ocular safety (ANSI 2000), with emphasis on ophthalmic devices. Journal of the Optical Society of America. A, Optics, image science, and vision. 24, 1250-1265 (2007).
