Im lebenden Organismus Methoden zur Beurteilung der Funktion und Struktur retinaler Ganglienzellen und Sehnerven bei Großtieren
Summary
Hier demonstrieren wir mehrere In-vivo-Tests (Flash Visual Evoked Potential, Muster-Elektroretinogramm und optische Kohärenztomographie) an Ziegen- und Rhesusaffen, um die Struktur und Funktion des Sehnervs und seiner Neuronen zu verstehen.
Abstract
Der Sehnerv sammelt Axonsignale von den retinalen Ganglienzellen und überträgt visuelle Signale an das Gehirn. Große Tiermodelle der Sehnervenverletzung sind aufgrund ihrer engeren Ähnlichkeit mit Menschen in Größe und Anatomie unerlässlich, um neuartige therapeutische Strategien von Nagetiermodellen auf die klinische Anwendung zu übertragen. Hier beschreiben wir einige In-vivo-Methoden zur Bewertung der Funktion und Struktur der retinalen Ganglienzellen (RGCs) und des Sehnervs (ON) bei großen Tieren, einschließlich des visuell evozierten Potentials (VEP), des Musterelektroretinogramms (PERG) und der optischen Kohärenztomographie (OCT). In dieser Studie wurden sowohl Ziegen als auch nichtmenschliche Primaten eingesetzt. Durch die schrittweise Präsentation dieser In-vivo-Methoden hoffen wir, die experimentelle Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Labors zu erhöhen und die Verwendung von Großtiermodellen optischer Neuropathien zu erleichtern.
Introduction
Der Sehnerv (ON), der aus Axonen der retinalen Ganglienzellen (RGC) besteht, überträgt visuelle Signale von der Netzhaut an das Gehirn. ON-Erkrankungen wie Glaukom, traumatische oder ischämische Optikusneuropathie verursachten häufig eine irreversible ON/ RGC-Degeneration und einen verheerenden Sehverlust. Obwohl es derzeit viele Durchbrüche bei der ON-Regeneration und dem RGC-Schutz in Nagetiermodellen gibt1,2,3,4,5,6, blieben die klinischen Behandlungen für die meisten ON-Erkrankungen im letzten halben Jahrhundert im Wesentlichen gleich mit unbefriedigendem Ergebnis7,8 . Um die Lücke zwischen Grundlagenforschung und klinischer Praxis zu schließen, sind translationale Studien mit Großtiermodellen von ON-Krankheiten oft notwendig und vorteilhaft, da sie anatomisch näher am Menschen sind als Nagetiermodelle.
Ziegen- und Rhesusmakaken sind zwei große Tierarten, die in unserem Labor verwendet werden, um die ON-Krankheit des Menschen zu modellieren. Die Größe des Augapfels einer Ziege, ON und der angrenzenden Struktur (Orbital- und Nasenhöhle, Schädelbasis usw.) ähnelt der eines Menschen basierend auf dem Schädel-CT-Scan9. Als solches bietet das Ziegenmodell die Möglichkeit, therapeutische Geräte oder chirurgische Verfahren vor der Anwendung beim Menschen zu bewerten und zu verfeinern. Der Rhesusaffe hat als nichtmenschlicher Primat (NHP) ein menschenähnliches einzigartiges visuelles System, das bei anderen Arten nicht existiert10,11. Darüber hinaus sind die pathophysiologischen Reaktionen auf Verletzungen und Behandlungen bei NHP denen beim Menschen sehr ähnlich12.
In-vivo-Tests zur Beurteilung der Struktur und Funktion von ON und RGC in Längsrichtung sind in Großtierstudien wichtig. Das Musterelektroretinogramm (PERG) wurde verwendet, um die RGC-Funktion zu bewerten. Flash Visual Evoked Potential (FVEP) spiegelt die Integrität des retino-geniculo-kortikalen Weges im visuellen System wider. Somit kann PERG in Kombination mit FVEP die ON-Funktion9,13,14 widerspiegeln. Die retinale optische Kohärenztomographie (OCT) kann die Netzhautstruktur mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zeigen, was die Messung der Dicke des retinalen Ganglienkomplexes (GCC) ermöglicht9,15. Für elektrophysiologische Untersuchungen in dieser Studie ist die Überwachung der Vitalparameter (Hitzerate, Bruchrate, Blutdruck) und des Sauerstoffsättigungsgrades (SpO2) vor dem Test von entscheidender Bedeutung, da diese Parameter starke Auswirkungen auf den Augenblutfluss und damit auf die Funktion des visuellen Systems haben. Der Einfachheit halber haben wir jedoch die Vitalfunktionen bei der OCT-Netzhautbildgebung nicht überwacht. Laut unserer vorherigen Studie9 ist die GCC-Dicke, die durch OCT-Netzhautbildgebung gemessen wurde, ziemlich stabil, mit einem Variationskoeffizienten zwischen den Sitzungen in der Nähe von 3%. Diese In-vivo-Tests an Ziegen- und Rhesusaffen wurden in unserer vorherigen Studie ausführlich beschrieben9. Hier stellen wir diese Methoden vor, um die experimentelle Transparenz und Reproduzierbarkeit zu erhöhen.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie stellen wir ein Protokoll von VEP, PERG und OCT bei Ziegen und Rhesusaffen vor. Diese In-vivo-Methoden können in großen Tiermodellen verschiedener Optikusneuropathien wie Glaukom, ischämische oder traumatische Optikusneuropathie und Optikusneuritis9 angewendet werden.
PVEP ist stabiler und empfindlicher als FVEP17; es kann jedoch nicht in Ziege9 ausgelöst werden. Daher wird FVEP bei Ziegen und…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde durch die folgenden Zuschüsse finanziert: National Key R&D Program of China (2021YFA1101200); Medizinisches Forschungsprojekt von Wenzhou (Y20170188), National Key R&D Program of China (2016YFC1101200); Nationale Naturwissenschaftliche Stiftung Chinas (81770926;81800842); Wichtiges F&E-Programm der Provinz Zhejiang (2018C03G2090634); und Key R&D Program des Wenzhou Eye Hospital (YNZD1201902). Der Sponsor oder die Förderorganisation hatte keine Rolle bei der Gestaltung oder Durchführung dieser Forschung.
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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