Neovasküler Yaşa Bağlı Makula Dejenerasyonunun Vasküler Morfolojisinin İndosiyanin Yeşili Anjiyografi ile Karakterizasyonu
Summary
Şu anda, floresein anjiyografi (FA), koroidal neovaskülarizasyonun (KNV) hayvan modellerinde sızıntı paternlerini tanımlamak için tercih edilen yöntemdir. Bununla birlikte, FA vasküler morfoloji hakkında bilgi sağlamaz. Bu protokol, fare modellerinde lazerle indüklenen CNV’nin farklı lezyon tiplerini karakterize etmek için indosiyanin yeşili anjiyografinin (ICGA) kullanımını özetlemektedir.
Abstract
Yaşa bağlı makula dejenerasyonu (YBMD), yaşlı bireyler arasında körlüğün önde gelen nedenlerinden biridir ve yaşlanan nüfusa bağlı olarak prevalansı hızla artmaktadır. Tüm AMD vakalarının %10-20’sini oluşturan koroidal neovaskülarizasyon (KNV) veya ıslak AMD, AMD’ye bağlı körlüğün endişe verici bir şekilde %80-90’ından sorumludur. Mevcut anti-VEGF tedavileri hastaların yaklaşık %50’sinde suboptimal yanıtlar göstermektedir. KNV hastalarında anti-VEGF tedavisine direnç genellikle arteriolar KNV ile ilişkilidir, yanıt verenler ise kapiller KNV’ye sahip olma eğilimindedir. Floresein anjiyografi (FA), ıslak YBMD hastalarında ve hayvan modellerinde sızıntı paternlerini değerlendirmek için yaygın olarak kullanılırken, CNV vasküler morfolojisi (arteriolar KNV ve kapiller KNV) hakkında bilgi sağlamaz. Bu protokol, lazer kaynaklı CNV fare modellerinde lezyon tiplerini karakterize etmek için indosiyanin yeşili anjiyografinin (ICGA) kullanımını tanıtır. Bu yöntem, yaş YBMD’de anti-VEGF direncinin mekanizmalarını ve tedavi stratejilerini araştırmak için çok önemlidir. Mekanik ve terapötik çalışmalarda KNV’nin hem sızıntı hem de vasküler özelliklerinin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi için FA ile birlikte ICGA’nın dahil edilmesi önerilmektedir.
Introduction
Yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD), yaşlı bireylerde ciddi görme kaybına yol açan yaygın bir durumdur1. Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri’nde, AMD hastalarının sayısının iki katına çıkacağı ve mevcut 11 milyona kıyasla 2050 yılına kadar yaklaşık 22 milyona ulaşacağı tahmin ediliyor. Küresel olarak, tahmini AMD vaka sayısının 2040 yılına kadar şaşırtıcı bir şekilde 288 milyona ulaşması bekleniyor2.
“Islak” veya neovasküler AMD olarak da bilinen koroidal neovaskülarizasyon (CNV), merkezi retinanın altında anormal kan damarlarının oluşumu nedeniyle görme üzerinde yıkıcı etkilere sahip olabilir. Bu, kanamaya, retina eksüdasyonuna ve önemli görme kaybına yol açar. Hücre dışı VEGF’yi hedef alan anti-vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF) tedavilerinin kullanıma girmesi KNV tedavisinde devrim yaratmıştır. Bununla birlikte, bu gelişmelere rağmen, hastaların% 50’ye kadarı, sıvı birikimi ve çözülmemiş veya yeni kanamalar gibi devam eden hastalık aktivitesi ile bu tedavilere yetersiz yanıtlar sergilemektedir 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14.
Klinik çalışmalar, CNV hastalarında anti-VEGF direncinin sıklıkla büyük kalibreli dallanan arteriyoller, vasküler döngüler ve anastomoz bağlantıları ile karakterize arteriolar CNV’nin varlığına karşılık geldiğini göstermiştir9. Tekrarlanan anti-VEGF tedavisi, damar anormalizasyonuna, arteriolar KNV gelişimine ve nihayetinde anti-VEGF tedavilerine dirence katkıda bulunabilir14,15. Arteriolar KNV vakalarında, özellikle yüksek kan akımı koşulları altında, arteriyovenöz anastomoz döngülerinde yetersiz oluşturulmuş sıkı bağlantıların neden olduğu yüksek eksüdasyona bağlı kalıcı sıvı sızıntısı muhtemeldir9. Tersine, anti-VEGF tedavisine iyi yanıt veren bireyler kılcal CNV sergileme eğilimindedir.
Hayvan modellerini kullanarak yaptığımız çalışmalarda, yaşlı farelerde lazerle indüklenen CNV’nin arteriyolar CNV geliştirdiğini ve anti-VEGF tedavisine direnç gösterdiğini gösterdik16,17. Tersine, genç farelerde lazere bağlı CNV, kılcal CNV gelişimine ve anti-VEGF tedavisine yüksek yanıt verilmesine yol açar. Bu nedenle, hem mekanik hem de terapötik araştırmalar için CNV vasküler tipleri arasında ayrım yapmak çok önemlidir.
Klinik ortamlarda, CNV genellikle floresein anjiyografi (FA) sızıntı modellerine (örneğin, Tip 1, Tip 2) göre sınıflandırılır, eksüdasyonu izlemek ve patolojik sızıntı alanlarını belirlemek için floresein boyası kullanır. AMD araştırmalarında, CNV ağırlıklı olarak hayvan modellerinde FA kullanılarak incelenmiştir. Bununla birlikte, FA, CNV’nin vasküler morfolojisini ortaya koyamamaktadır. Ayrıca, FA sadece görünür ışık spektrumundaki görüntüleri yakalar ve retina pigment epitelinin (RPE) altındaki koroidal vaskülatürü görselleştiremez. Buna karşılık, plazma proteinleri için güçlü afinite sergileyen indosiyanin yeşili (ICG), baskın intravasküler retansiyonu kolaylaştırır ve vasküler yapının ve kan akışının görselleştirilmesini sağlar9. ICG’nin yakın kızılötesi floresan özelliğinden yararlanarak, ICG anjiyografi (ICGA) kullanılarak retina ve koroid pigmentinin görüntülenmesi mümkün hale gelir. Bu bağlamda, kapiller ve arteriolar KNV’nin gözlendiği genç ve yaşlı farelerde lazerle indüklenen koroidal neovaskülarizasyonun (KNV) sızıntısını ve vasküler morfolojisini araştırmak için FA ve ICGA’yı birleştiren bir protokol sunulmuştur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışma, lazer kaynaklı CNV’li fare modellerinde arteriolar ve kapiller koroidal neovaskülarizasyonun (CNV) vasküler morfolojisini tanımlamak için indosiyanin yeşili anjiyografinin (ICGA) kullanımını göstermiştir. İndosiyanin yeşili (ICG) boyanın hemoglobine bağlı ve kızılötesi ışık özellikleri, araştırma topluluğu tarafından kullanılan mevcut yöntem olan floresein anjiyografi (FA) kullanılarak elde edilmesi zor olan CNV morfolojisinin saptanmasını sağlamıştır.
<p class="jove…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, BrightFocus Vakfı, Retina Araştırma Vakfı, Mullen Vakfı ve YF’ye Oftalmolojide Sarah Campbell Blaffer Vakfı, Baylor Tıp Fakültesi’ne NIH çekirdek hibesi 2P30EY002520 ve Baylor Tıp Fakültesi Oftalmoloji Bölümü’ne Körlüğü Önleme Araştırmaları’ndan sınırsız hibe ile desteklenmiştir.
Materials
| 32-G Insulin Syringe | MHC Medical Products | NDC 08496-3015-01 | |
| Alexa Fluor 488 goat anti-rabbit secondary antibody | Invitrogen | A11008 | |
| Anti-α smooth muscle Actin antibody | Abcam | ab5694 | |
| Bovine Serum Albumin | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | sc-2323 | |
| C57BL/6J mice (7-9 weeks) | The Jackson Laboratory | Strain #:000664 | |
| Fluorescein Sodium Salt | Sigma-Aldrich | MFCD00167039 | |
| Gaymar T Pump Heat Therapy System | Gaymar | TP-500 | Water circulation heat pump for mouse recovery after imaging |
| GenTeal Gel | Genteal | NDC 58768-791-15 | Clear lubricant eye gel |
| GS-IB4 Alexa-Flour 568 conjugate | Invitrogen | I21412 | |
| Heidelberg Eye Explorerer | Heidelberg Engineering, Germany | HEYEX2 | |
| Indocyanine Green | Pfaultz & Bauer | I01250 | |
| Ketamine | Vedco Inc. | NDC 50989-996-06 | |
| Paraformaldehyde | Acros Organics | 416785000 | |
| Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution (0.5%) | Sandoz | NDC 61314-016-01 | |
| Spectralis Multi-Modality Imaging System Heidelberg Engineering, Germany SPECTRALIS HRA+OCT Tropicamide ophthalmic solution (1%) Bausch & Lomb NDC 24208-585-64 for dilation of pupils GenTeal Gel Genteal NDC 58768-791-15 clear lubricant eye gel Ketamine Vedco Inc NDC 50989-996-06 Xylazine Lloyd Laboratories NADA 139-236 Acepromazine Vedco Inc NDC 50989-160-11 32-G Needle Steriject PRE-32013 1-ml syringe BD 309659 Indocyanine Green Pfaltz & Bauer I01250 | Heidelberg Engineering, Germany | SPECTRALIS HRA+OCT | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-1L | |
| Tropicamide ophthalmic solution (1%) | Bausch & Lomb | NDC 24208-585-64 | For dilation of pupils |
| Xylazine | Lloyd Laboratories | NADA 139-236 |
References
- Fleckenstein, M., et al. Age-related macular degeneration. Nature Reviews Disease Primers. 7 (1), 1-25 (2021).
- Wong, W. L., et al. Global prevalence of age-related macular degeneration and disease burden projection for 2020 and 2040: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Global Health. 2 (2), e106-e116 (2014).
- Maguire, M. G., et al. Five-Year outcomes with anti-vascular endothelial growth factor treatment of neovascular age-related macular degeneration: the comparison of age-related macular degeneration treatments trials. Ophthalmology. 123 (8), 1751-1761 (2016).
- Yang, S., Zhao, J., Sun, X. Resistance to anti-VEGF therapy in neovascular age-related macular degeneration: a comprehensive review. Drug Design, Development and Therapy. 10, 1857-1867 (2016).
- Ehlken, C., Jungmann, S., Böhringer, D., Agostini, H. T., Junker, B., Pielen, A. Switch of anti-VEGF agents is an option for nonresponders in the treatment of AMD. Eye. 28 (5), 538-545 (2014).
- Heier, J. S., et al. Intravitreal aflibercept (VEGF trap-eye) in wet age-related macular degeneration. Ophthalmology. 119 (12), 2537-2548 (2012).
- Rofagha, S., Bhisitkul, R. B., Boyer, D. S., Sadda, S. R., Zhang, K. SEVEN-UP Study Group Seven-year outcomes in ranibizumab-treated patients in ANCHOR, MARINA, and HORIZON: a multicenter cohort study (SEVEN-UP). Ophthalmology. 120 (11), 2292-2299 (2013).
- Krebs, I., Glittenberg, C., Ansari-Shahrezaei, S., Hagen, S., Steiner, I., Binder, S. Non-responders to treatment with antagonists of vascular endothelial growth factor in age-related macular degeneration. British Journal of Ophthalmology. 97 (11), 1443-1446 (2013).
- Mettu, P. S., Allingham, M. J., Cousins, S. W. Incomplete response to Anti-VEGF therapy in neovascular AMD: Exploring disease mechanisms and therapeutic opportunities. Progress in Retinal and Eye Research. 82, 100906 (2021).
- Otsuji, T., et al. Initial non-responders to ranibizumab in the treatment of age-related macular degeneration (AMD). Clinical Ophthalmology (Auckland, N.Z). 7, 1487-1490 (2013).
- Cobos, E., et al. Association between CFH, CFB, ARMS2, SERPINF1, VEGFR1 and VEGF polymorphisms and anatomical and functional response to ranibizumab treatment in neovascular age-related macular degeneration. Acta Ophthalmologica. 96 (2), e201-e212 (2018).
- Kitchens, J. W., et al. A pharmacogenetics study to predict outcome in patients receiving anti-VEGF therapy in age related macular degeneration. Clinical Ophthalmology (Auckland, N.Z.). 7, 1987-1993 (2013).
- Rosenfeld, P. J., Shapiro, H., Tuomi, L., Webster, M., Elledge, J., Blodi, B. Characteristics of patients losing vision after 2 Years of monthly dosing in the phase III Ranibizumab clinical trials. Ophthalmology. 118 (3), 523-530 (2011).
- Spaide, R. F. Optical coherence tomography angiography signs of vascular abnormalization with antiangiogenic therapy for choroidal neovascularization. American Journal of Ophthalmology. 160 (1), 6-16 (2015).
- Lumbroso, B., Rispoli, M., Savastano, M. C., Jia, Y., Tan, O., Huang, D. Optical coherence tomography angiography study of choroidal neovascularization early response after treatment. Developments in Ophthalmology. 56, 77-85 (2016).
- Zhu, L., et al. Combination of apolipoprotein-A-I/apolipoprotein-A-I binding protein and anti-VEGF treatment overcomes anti-VEGF resistance in choroidal neovascularization in mice. Communications Biology. 3 (1), 386 (2020).
- Zhang, Z., Shen, M. M., Fu, Y. Combination of AIBP, apoA-I, and Aflibercept overcomes anti-VEGF resistance in neovascular AMD by inhibiting arteriolar choroidal neovascularization. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 63 (12), 2 (2022).
- Koehn, D., Meyer, K. J., Syed, N. A., Anderson, M. G. Ketamine/Xylazine-induced corneal damage in mice. PloS One. 10 (7), e0132804 (2015).
- Li, X. -. T., Qin, Y., Zhao, J. -. Y., Zhang, J. -. S. Acute lens opacity induced by different kinds of anesthetic drugs in mice. International Journal of Ophthalmology. 12 (6), 904-908 (2019).
- Zhou, T. E., et al. Preventing corneal calcification associated with xylazine for longitudinal optical coherence tomography in young rodents. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (1), 461-469 (2017).
- Ikeda, W., Nakatani, T., Uemura, A. Cataract-preventing contact lens for in vivo imaging of mouse retina. BioTechniques. 65 (2), 101-104 (2018).
- Kumar, S., Berriochoa, Z., Jones, A. D., Fu, Y. Detecting abnormalities in choroidal vasculature in a mouse model of age-related macular degeneration by time-course indocyanine green angiography. Journal of Visualized Experiments. 84, e51061 (2014).
