Summary

Vivo에서 스펙트럼-도메인 광학 일관성 단층 촬영 스캐닝 레이저 Ophthalmoscopy와 Cx3cr1gfp/gfp 기자 쥐의 이미징

Published: November 11, 2017
doi:

Summary

이 프로토콜 스펙트럼 도메인 광학 일관성 단층 촬영 등 어떻게 고해상도 이미징 기술을 설명 하 고 스캐닝 레이저 ophthalmoscopy에 정보를 얻기 위해 안과 이미징 플랫폼 시스템을 사용 하 여 작은 설치류에 이용 될 수 있다 망막 두께 microglial 각각 유통, 셀.

Abstract

스펙트럼 도메인 광학 일관성 단층 촬영 (SD-10 월) 및 스캐닝 레이저 ophthalmoscopy (SLO) 실험 안과에 광범위 하 게 사용 됩니다. 현재 프로토콜에서 마우스 표현 녹색 형광 단백질 (gfp) Cx3cr1 의 발기인에서 (BALB/c-Cx3cr1gfp/gfp) microglia 세포에서 vivo에서 망막에 이미지를 사용 했다. Microglia 상주 세포는 망막의 고 여러 망막 질환1,2,3,4,,56에 연루 되었습니다. 이 프로토콜의 망막 B-스캔, SD-10 월과 SLO에서 vivo에서,와 함께 Cx3cr1gfp/gfp 마우스 microglia 셀 배포판의 이미징 안과 이미징 플랫폼 시스템을 사용 하는 세대에 대 한 상세한 접근을 제공 합니다. 프로토콜은 여러 기자 마우스 라인에서 사용할 수 있습니다. 그러나, 여기에 제시 된 프로토콜 몇 가지 제한이 있습니다. 첫째, SLO 및 SD-10 월, 고해상도 모드에서 사용 될 때 높은 축 해상도 측면 해상도와 데이터 수집 낮습니다 (3.5 µ m와 6 µ m, 각각). 또한, SLO에 초점 및 채도 수준을 높은 매개 변수 선택 및 눈의 올바른 정렬에 의존 합니다. 또한, 인간의 눈;에 비해 쥐에서 인간 환자는 마우스 눈의 더 높은 총 광학 힘 인 도전 위해 고안 된 장치를 사용 하 여 이 또한 다른 사람의 사이에서 마우스 렌즈에 의해 확대에 따라 확대 부정확7, 측면을 발생할 수 있습니다. 그러나, 축 검사 위치에 불구 하 고 측면 배율에 따라 달라 집니다, 그리고 축 SD 10 월 측정은 정확 하 게8.

Introduction

실험적인 안과에서 망막 병 리의 검사 일반적으로 조직학 기술을 사용 하 여 평가 합니다. 그러나, 조직학 동물 euthanization를 요구 하 고 조직의 실제 속성 변경 발생할 수 있습니다. SD-10 월과 SLO 정기적으로 사용 됩니다 임상 안과에서 진단 목적을 위해 여러 망막 질환 당뇨 황 반 부 종9, 앞쪽 허 혈 성 시 신경 병10또는 망막 화11 등의 모니터링 . SD-10 월과 SLO 추가 개입 없이 넓혀 진된 눈동자를 통해 시각화 되는 망막의 고해상도 이미지를 생성 하는 비-침략 적 기술이 있습니다. SD-10 월 SLO 입체 이미지는 망막의 생산 형광 데이터를 수집 하는 동안 망막의 단면 이미지를 만들려고 backscattering 데이터를 수집 하 여 망막 구조와 망막 두께의 정보를 제공 합니다. 요즘, 모두는 점점 작은 설치류12,13,,1415 (또는 심지어 zebrafish16,17)를 사용 하 여 실험 안과에서 사용 기술과 수 있습니다. 모두 질적 및 양적 정보12,,1718,,1920,21을 제공 합니다.

Lipofuscins 같은 내 생 fluorophores의 축적 또는 망막에 드루의 형성 자동 형광 신호 SLO에 의해 구상 될 수 있다. 이 특징은 SLO 진단 및 연령 관련 황 반 변성 등 망막 화22,23망막 질병의 모니터링을 위한 귀중 한 기술. 실험적인 안과에 자동 형광 이미징 (AF) 기자 마우스 라인에서 특정 세포 유형의 탐지에 대 한 사용할 수 있습니다. 예를 들어 마우스 Cx3cr124 의 발기인에서 gfp의 표현을 위한 heterozygous microglia/대 식 세포의 수사를 위해 정상적인 망막에 microglial 세포의 생체 내에서 시각화 한 유리는 망막 질병21역학입니다. Microglia는 조직의 항상성 및 부상1,,2526시 조직 복구에 중요 한 역할을 하는 망막의 상주 대 식 세포는. Microglia 활성화는 망막에 허 혈, 망막 부상과 변성, 망막 질병2,3,,45, 에서이 세포의 역할을 제안 보고 되었습니다. 6.

현재의 프로토콜의 목적은 망막 이미징 및 SD-10 월를 사용 하 여 망막 두께의 측정에 대 한 사용 하 여 Cx3cr1gfp/gfp 마우스 망막 gfp 긍정적인 microglia 셀의 시각화를 위한 비교적 간단한 방법 설명 하는 SLO (하이델베르크 Spectralis HRA + 10 월 시스템). 이 프로토콜은 다양 한 마우스 라인에서 건강 또는 질병 망막의 이미징 및 두께 측정을 위해 활용할 수 있습니다. 또한, 형태학 분석 식별 및 정량화 microglia 숫자 및 SLO21을 사용 하 여 망막에 microglia 활성화에 대 한 수행할 수 있습니다. Microglia 세포 망막27,,2829를 포함 하 여 중앙 신경 시스템 (CNS)에 퇴행 성 질환과 연결 됩니다. 따라서, 현재 프로토콜에서 사용 하는 두 가지 방법을 조합 하 여 microglia 유통 및 망막 변성의 상관 관계 만들 수 있는 모니터링 질병의 심각도 촉진할 수 있다 또는 vivo에서접근의 치료 효과.

Protocol

모든 절차, BALB/c 성인 남성 및 여성 쥐 Cx3cr1의 발기인에서 gfp 익스프레스 누가 사용된 24 했다. 마우스 ARVO 성명에 따르면 안과 및 비전 연구에 있는 동물의 사용에 대 한 치료 하 고 모든 절차는 동물 복지에 스위스 연방 규정에 따르면 스위스 정부에서 승인 했다. 마우스는 medetomidine 염 산 염 (0.75 mg/kg)과 케 타 민 (45 mg/kg)의 피하 주입에 의해 취 했다. 적절 한 마 취 호흡 ?…

Representative Results

여기에 제시 된 프로토콜을 사용 하 여, SD-10 월 스캔 하 고 SLO 이미지 같은 이미징 세션에 Cx3cr1gfp/gfp 마우스에서 입수 했다. 그림 3 에 대표 SD-10 월 단일 검사는 30 °와 55 ° 렌즈 (그림 3A) 또는 대표 SLO 이미지 얻은 gfp 긍정적인 microglia 셀 시각화는 55 ° 또는 102 ° 렌즈와 함께 얻은 포함 되어 있습니다. 맥락 막의 ?…

Discussion

현재 문서에서는 망막 B-스캔의 수집과 같은 이미징 세션에서 마우스 망막에 gfp 긍정적인 microglia 분포의 이미징에 대 한 프로토콜을 보여 줍니다. SD-10 월과 SLO는 점점 사용 망막 질환의 동물 모델에서10,,1417,18,21이상 망막 변경의 정보를 제공 하. 이 프로토콜, Cx3cr1gfp/g…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 스위스 국립 과학 재단 (SNSF, #320030_156019)의 교부 금에 의해 지원 되었다. 저자는 하이델베르크 엔지니어링 GmBH, 독일에서에서 비재무 지원을 받았다.

Materials

Spectralis Imaging system (HRA+OCT) Heidelberg Engineering, Germany N/A ophthalmic imaging platform system
Heidelberg Eye Explorer Heidelberg Engineering, Germany N/A Version 1.9.13.0
78D standard ophthalmic non-contact slit lamp lens Volk Optical Inc., Ohio, USA V78C
Spectralis wide angle 55° lens Heidelberg Engineering, Germany 50897-002
ultra widefield 102° lens Heidelberg Engineering, Germany 50117-001
medetomidine hydrochloride 1 mg/mL (Domitor) Provet AG, Lyssach, Switzerland Swissmedic Nr. 50'590 – ATCvet: QN05CM91 anesthetic/analgesic
ketamine 50mg/ml (Ketalar) Parke-Davis, Zurich, Switzerland 72276388 anesthetic
tropicamide 0.5% + phenylephrine HCl 2.5% (Augentropfen mix) ISPI, Bern, Switzerland N/A pupil dilation
Omnican Insulin-50 0.5 ml G30 0.3 x 12mm B. Braun Mesungen AG, Carl-Braun-Straße, Germany 9151125
hydroxypropylmethylcellulose (Methocel 2%) OmniVision, Neuhausen, Switzerland N/A
+4 dpt rigid gas permeable contact lens Quantum I, Bausch + Lomb Inc., Rochester, NY N/A Base Curve: 7.20 to 8.40 mm
Diameter: 9.00 / 9.60 / 10.20 mm
Power: -25.00 to +25.00 Diopters
balanced salt solution (BSS) Inselspital, Bern, Switzerland N/A
silicon forceps N/A N/A
atipamezole 5 mg/mL (Antisedan) Provet AG, Lyssach, Switzerland N/A α2 adrenergic receptor antagonist
GraphPad Prism 7 GraphPad Software, Inc, San Diego, CA, USA N/A statistical analysis software

References

  1. Madeira, M. H., Boia, R., Santos, P. F., Ambrosio, A. F., Santiago, A. R. Contribution of microglia-mediated neuroinflammation to retinal degenerative diseases. Mediators Inflamm. , 673090 (2015).
  2. Ng, T. F., Streilein, J. W. Light-induced migration of retinal microglia into the subretinal space. Invest Ophthalmol Vis Sci. 42 (13), 3301-3310 (2001).
  3. Langmann, T. Microglia activation in retinal degeneration. J Leukoc Biol. 81 (6), 1345-1351 (2007).
  4. Joly, S., et al. Cooperative phagocytes: resident microglia and bone marrow immigrants remove dead photoreceptors in retinal lesions. Am J Pathol. 174 (6), 2310-2323 (2009).
  5. Arroba, A. I., Alvarez-Lindo, N., van Rooijen, N., de la Rosa, E. J. Microglia-mediated IGF-I neuroprotection in the rd10 mouse model of retinitis pigmentosa. Invest Ophthalmol Vis Sci. 52 (12), 9124-9130 (2011).
  6. Zhang, C., Lam, T. T., Tso, M. O. Heterogeneous populations of microglia/macrophages in the retina and their activation after retinal ischemia and reperfusion injury. Exp Eye Res. 81 (6), 700-709 (2005).
  7. Geng, Y., et al. Optical properties of the mouse eye. Biomed Opt Express. 2 (4), 717-738 (2011).
  8. Lozano, D. C., Twa, M. D. Development of a rat schematic eye from in vivo biometry and the correction of lateral magnification in SD-OCT imaging. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54 (9), 6446-6455 (2013).
  9. Vaz-Pereira, S., et al. Optical Coherence Tomography Features Of Active And Inactive Retinal Neovascularization In Proliferative Diabetic Retinopathy. Retina. 36 (6), 1132-1142 (2016).
  10. Kokona, D., Haner, N. U., Ebneter, A., Zinkernagel, M. S. Imaging of macrophage dynamics with optical coherence tomography in anterior ischemic optic neuropathy. Exp Eye Res. , (2016).
  11. Makiyama, Y., et al. Macular cone abnormalities in retinitis pigmentosa with preserved central vision using adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy. PLoS One. 8 (11), e79447 (2013).
  12. Paques, M., et al. High resolution fundus imaging by confocal scanning laser ophthalmoscopy in the mouse. Vision Res. 46 (8-9), 1336-1345 (2006).
  13. Joshi, R., et al. Spontaneously occurring fundus findings observed using confocal scanning laser ophthalmoscopy in wild type Sprague Dawley rats. Regul Toxicol Pharmacol. 77, 160-166 (2016).
  14. Muraoka, Y., et al. Real-time imaging of rabbit retina with retinal degeneration by using spectral-domain optical coherence tomography. PLoS One. 7 (4), e36135 (2012).
  15. Fischer, M. D., et al. Noninvasive, in vivo assessment of mouse retinal structure using optical coherence tomography. PLoS One. 4 (10), e7507 (2009).
  16. Bell, B. A., et al. Retinal vasculature of adult zebrafish: in vivo imaging using confocal scanning laser ophthalmoscopy. Exp Eye Res. 129, 107-118 (2014).
  17. Bailey, T. J., Davis, D. H., Vance, J. E., Hyde, D. R. Spectral-domain optical coherence tomography as a noninvasive method to assess damaged and regenerating adult zebrafish retinas. Invest Ophthalmol Vis Sci. 53 (6), 3126-3138 (2012).
  18. Huber, G., et al. Spectral domain optical coherence tomography in mouse models of retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 50 (12), 5888-5895 (2009).
  19. Dysli, C., Enzmann, V., Sznitman, R., Zinkernagel, M. S. Quantitative Analysis of Mouse Retinal Layers Using Automated Segmentation of Spectral Domain Optical Coherence Tomography Images. Transl Vis Sci Technol. 4 (4), 9 (2015).
  20. Sim, D. A., et al. A simple method for in vivo labelling of infiltrating leukocytes in the mouse retina using indocyanine green dye. Dis Model Mech. 8 (11), 1479-1487 (2015).
  21. Bosco, A., Romero, C. O., Ambati, B. K., Vetter, M. L. In vivo dynamics of retinal microglial activation during neurodegeneration: confocal ophthalmoscopic imaging and cell morphometry in mouse glaucoma. J Vis Exp. (99), e52731 (2015).
  22. Acton, J. H., Cubbidge, R. P., King, H., Galsworthy, P., Gibson, J. M. Drusen detection in retro-mode imaging by a scanning laser ophthalmoscope. Acta Ophthalmol. 89 (5), e404-e411 (2011).
  23. Greenstein, V. C., et al. Structural and functional changes associated with normal and abnormal fundus autofluorescence in patients with retinitis pigmentosa. Retina. 32 (2), 349-357 (2012).
  24. Jung, S., et al. Analysis of fractalkine receptor CX(3)CR1 function by targeted deletion and green fluorescent protein reporter gene insertion. Mol Cell Biol. 20 (11), 4106-4114 (2000).
  25. Wang, X., et al. Requirement for Microglia for the Maintenance of Synaptic Function and Integrity in the Mature Retina. J Neurosci. 36 (9), 2827-2842 (2016).
  26. Ebneter, A., Casson, R. J., Wood, J. P., Chidlow, G. Microglial activation in the visual pathway in experimental glaucoma: spatiotemporal characterization and correlation with axonal injury. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51 (12), 6448-6460 (2010).
  27. Ebneter, A., Kokona, D., Schneider, N., Zinkernagel, M. S. Microglia Activation and Recruitment of Circulating Macrophages During Ischemic Experimental Branch Retinal Vein Occlusion. Invest Ophthalmol Vis Sci. 58 (2), 944-953 (2017).
  28. Lin, Y. L., Potter-Baker, K. A. Using theoretical models from adult stroke recovery to improve use of non-invasive brain stimulation for children with congenital hemiparesis. J Neurophysiol. , (2017).
  29. Combadiere, C., et al. CX3CR1-dependent subretinal microglia cell accumulation is associated with cardinal features of age-related macular degeneration. J Clin Invest. 117 (10), 2920-2928 (2007).
  30. Bermudez, M. A., et al. Time course of cold cataract development in anesthetized mice. Curr Eye Res. 36 (3), 278-284 (2011).
  31. Toth, C. A., et al. A comparison of retinal morphology viewed by optical coherence tomography and by light microscopy. Arch Ophthalmol. 115 (11), 1425-1428 (1997).
  32. Ebneter, A., Kokona, D., Jovanovic, J., Zinkernagel, M. S. Dramatic Effect of Oral CSF-1R Kinase Inhibitor on Retinal Microglia Revealed by In Vivo Scanning Laser Ophthalmoscopy. Transl Vis Sci Technol. 6 (2), 10 (2017).
  33. Gabriele, M. L., et al. Reproducibility of spectral-domain optical coherence tomography total retinal thickness measurements in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci. 51 (12), 6519-6523 (2010).
  34. Nakao, S., et al. Wide-field laser ophthalmoscopy for mice: a novel evaluation system for retinal/choroidal angiogenesis in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54 (8), 5288-5293 (2013).
  35. Wang, N. K., et al. Origin of fundus hyperautofluorescent spots and their role in retinal degeneration in a mouse model of Goldmann-Favre syndrome. Dis Model Mech. 6 (5), 1113-1122 (2013).
  36. Wang, N. K., et al. Cellular origin of fundus autofluorescence in patients and mice with a defective NR2E3 gene. Br J Ophthalmol. 93 (9), 1234-1240 (2009).
  37. Thanos, S. Sick photoreceptors attract activated microglia from the ganglion cell layer: a model to study the inflammatory cascades in rats with inherited retinal dystrophy. Brain Res. 588 (1), 21-28 (1992).
  38. Hughes, E. H., et al. Generation of activated sialoadhesin-positive microglia during retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci. 44 (5), 2229-2234 (2003).
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Kokona, D., Jovanovic, J., Ebneter, A., Zinkernagel, M. S. In Vivo Imaging of Cx3cr1gfp/gfp Reporter Mice with Spectral-domain Optical Coherence Tomography and Scanning Laser Ophthalmoscopy. J. Vis. Exp. (129), e55984, doi:10.3791/55984 (2017).

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