비증식 및 증식 망막증을 가진 마우스의 전체 산 망막에 있는 혈관 매개변수의 정량화
Summary
이 문서에서는 전체 마운트 망막 제제및 증식 및 비증식 망막병에서 자주 변경되는 혈관 매개 변수의 정량적 측정에 필요한 프로토콜에 대해 잘 확립되고 재현 가능한 렉틴 얼룩 분석법에 대해 설명합니다.
Abstract
망막병증은 눈의 신경 감각 조직에 영향을 미치는 질병의 이질적인 그룹입니다. 그(것)들은 신경 변성, 글리오오스 및 혈관 기능 및 구조물에 있는 진보적인 변경에 의해 특징입니다. 망막증의 발병은 시각적 지각에 있는 미묘한 교란에 있는 특징이더라도, 혈관 신경병의 수정은 임상의에 의해 검출된 첫번째 표시입니다. 신생 혈관화의 부재 또는 존재는 망막병증이 비 증식 (NPDR) 또는 증식 (PDR)으로 분류되는지 여부를 결정합니다. 이러한 의미에서, 몇몇 동물 모형은 각 단계의 특정 혈관 특징을 모방하기 위하여 망막에서 일어나는 내피성 변경, 신경 죽음 및 그밖 사건에 관련되었던 근본적인 기계장치를 결정하기 위하여 시도했습니다. 본 기사에서는 산후일(P)17시에 성인 및 조기 출생 마우스의 망막 혈관 파라미터 측정에 필요한 절차에 대한 완전한 설명을 제공할 것입니다. 우리는 나중에 현미경 시각화를위한 전체 마운트에 이솔록틴 GSA-IB4와 망막 혈관 염색을 수행하는 프로토콜을 자세히 설명합니다. Image J Fiji 소프트웨어로 이미지 처리를 위한 주요 단계도 제공되므로 독자는 혈관 밀도, 직경 및 불법성, 혈관 분기뿐만 아니라 혈관 및 외반 영역을 측정할 수 있습니다. 이러한 도구는 비증식 및 증식 성 망막병모두에서 혈관 변화를 평가하고 정량화하는 데 매우 유용합니다.
Introduction
눈은 두 개의 arterio 정맥 시스템에 의해 양육된다: choroidal 혈관 분과, 망막 색소 상피 및 광수용체를 관성 외부 혈관 네트워크; 및 신경망막 혈관분과 는 신경절 세포 층과 망막1의 내부 핵 층을 관개합니다. 망막 혈관은 망막 세포에 영양분과 산소를 전달하고 적절한 시각적 신호 전달을 보장하기 위해 폐기물을 수확하는 혈관의 조직된 네트워크입니다. 이 혈관분피는 자율적 인 내적 눈부기의 부족, 본질적인 망막 메커니즘에 의한 혈관 톤의 조절 및 복잡한 망막 혈액 장벽2의 소유를 포함하여 몇 가지 뚜렷한 특징을 가지고 있습니다. 따라서 망막 혈관증은 발달 중 혈관 발생뿐만 아니라 이러한 혈관이 질병에서 겪는 변화 및 병리학 적 혈관 신생을 광범위하게 연구한 많은 연구자의 초점이었습니다3. 망막병증에서 관찰되는 가장 흔한 혈관 변화는 혈관 팽창, 난혈관화, 혈관 절단 손실 및 망막 주요 혈관의 변형으로 인해 더 지그게4,5,6입니다. 설명된 변경의 하나 이상은 임상의에 의해 검출될 초기 표시입니다. 혈관 시각화는 신속하고 비침습적이며 저렴한 스크리닝 방법을 제공합니다7. 혈관 나무에서 관찰 된 변경의 광범위한 연구는 망막증이 비 증식 또는 증식 및 추가 치료인지 여부를 결정합니다. 비 증식 망막병증은 비정상적인 혈관 형태, 감소 된 혈관 밀도, 세포 세포 모세 혈관, 백혈구 죽음, 황반 부종, 다른 사람의 사이에서 자신을 나타낼 수 있습니다. 또한, 증식성 망막병증은 또한 혈관 투과성, 세포외 리모델링 및 혈관 터프트의 형성을 쉽게 분해하거나 망막 분리를 유도하는 유리체 구멍을 향한 형성을 개발한다8.
일단 검출되면, 망막병증은 혈관 변경을 통해 감시될 수 있습니다9,10. 병리학의 진행은 질병의 단계를 명확하게 정의하는 혈관의 구조적 변화를 통해 따를 수 있습니다11. 이 모형에 있는 혈관 변경의 정량화는 혈관 변경 및 신경 죽음을 상관연관하고 질병의 다른 단계에서 환자를 위한 약리학 치료를 시험하는 것을 허용했습니다.
위의 진술에 비추어 볼 때, 우리는 혈관 변경의 인식과 정량화가 망막 병증 연구에서 근본적이라고 생각한다. 이 작품에서는 다양한 혈관 매개 변수를 측정하는 방법을 보여줍니다. 이를 위해 두 가지 동물 모델을 사용할 것입니다. 그 중 하나는 미숙아의 망막병증과 증식 당뇨병 성 망막증의 일부 측면을 모방 산소 유발 망막병마우스 model12입니다13,14. 이 모델에서는 혈관 영역, 난바혈관 지역 및 주요 선박의 팽창 및 불법성을 측정합니다. 우리의 실험실에서, 신진 대사 증후군 (MetS) 마우스 모델이 개발되었습니다, 이는 비 증식 성 망막증을 유도15. 여기에서 혈관 밀도와 분기를 평가합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
망막병증의 동물 모델은 혈관 발달, 리모델링 또는 병리학 적 혈관 신생을 연구하기위한 강력한 도구입니다. 현장에서 이러한 연구의 성공은 생체 내 및 사후 마우스26,27에서 데이터를 제공하는 다양한 기술을 수행 할 수있는 조직에 쉽게 접근할 수 있습니다. 더욱이, 생체 내 연구와 임상 분석 사이에 큰 상관관계가 발견되어 이러?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
카를로스 마스, 마리아 필라르 크레스포, CEMINCO의 세실리아 삼페드로(센트로 드 마이크로 이 나노스코피아 코르도바, 코니스트-UNC, 코르도바, 아르헨티나)에게 공초점 현미경 검사법을 지원해 주셔서 감사합니다. 우리는 또한 빅터 디아즈 (FCQ의 기관 커뮤니케이션의 프로 장관)와 원고의 비판적 인 읽기 및 언어 개정에 대한 폴 홉슨에게 감사드립니다.
이 문서는 Secretaría de Ciencia y Tecnología의 보조금에 의해 지원되었으며, 유니버시다드 나시오날 드 코르도바 (SECyT-UNC) 콘솔더 2018-2021, 폰도 파라 라 Investigación Científica y Tecnológica (FONCyT), 프로익토 데 Investigación en Ciencia y Tecnología (PICT) 2015..C N4.
Materials
| Aluminuim foil | |||
| Bovine Serum Albumin | Merck | A4503 | quality |
| Calcium chloride dihydrate | Merck | C3306 | |
| Hydrochloric acid | Biopack | 9632.08 | |
| Confocal Microscope FV1200 | Olympus | FV1200 | with motorized plate |
| Covers | Paul Marienfeld GmnH & Co. | 111520 | |
| Dissecting Microscope | NIKON | SMZ645 | |
| Disodium-hydrogen-phosphate dihydrate | Merck | 119753 | |
| 200 µL tube | Merck | Z316121 | |
| Filter paper | Merck | WHA5201090 | |
| Incubator shaker GyroMini | LabNet International | S0500 | |
| Isolectin GS-IB4 From Griffonia simplicifolia, Alexa Fluor 488 Conjugate | Invitrogen | I21411 | |
| Poly(vinyl alcohol) (Mowiol 4-88) | Merck | 475904 | |
| Paraformaldehyde | Merck | 158127 | |
| pHmeter | SANXIN | PHS-3D-03 | |
| Potassium chloride | Merck | P9541 | |
| Potassium-dihydrogen phosphate | Merck | 1,04,873 | |
| Slides | Fisher Scientific | 12-550-15 | |
| Sodium chloride | Merck | S3014 | |
| Sodium hydroxide | Merck | S5881 | |
| Tris | Merck | GE17-1321-01 | |
| Triton X-100 | Merck | X100-1GA | |
| Vessel Analysis Fiji software | Mai Elfarnawany | https://imagej.net/Vessel_Analysis |
Referências
- Kur, J., Newman, E. A., Chan-Ling, T. Cellular and physiological mechanisms underlying blood flow regulation in the retina and choroid in health and disease. Progress in Retinal and Eye Research. 31 (5), 377-406 (2012).
- McDougal, D. H., Gamlin, P. D. Autonomic control of the eye. Comprehensive Physiology. 5 (1), 439-473 (2015).
- Selvam, S., Kumar, T., Fruttiger, M. Retinal vasculature development in health and disease. Progress in Retinal and Eye Research. 63, 1-19 (2018).
- Wei, Y., et al. Age-related alterations in the retinal microvasculature, microcirculation, and microstructure. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (9), 3804-3817 (2017).
- Lavia, C., et al. Reduced vessel density in the superficial and deep plexuses in diabetic retinopathy is associated with structural changes in corresponding retinal layers. PLoS One. 14 (7), 0219164 (2019).
- Rosenblatt, T. R., et al. Key factors in a rigorous longitudinal image-based assessment of retinopathy of prematurity. Scientific Reports. 11 (1), 5369 (2021).
- Edwards, A. L. Funduscopic examination of patients with diabetes who are admitted to hospital. Canadian Medical Association Journal. 134 (11), 1263-1265 (1986).
- Lechner, J., O’Leary, O. E., Stitt, A. W. The pathology associated with diabetic retinopathy. Vision Research. 139, 7-14 (2017).
- Sun, Z., et al. angiography metrics predict progression of diabetic retinopathy and development of diabetic macular edema: A prospective study. Ophthalmology. 126 (12), 1675-1684 (2019).
- Jia, Y., et al. Quantitative optical coherence tomography angiography of vascular abnormalities in the living human eye. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (18), 2395-2402 (2015).
- Pauleikhoff, D., Gunnemann, F., Book, M., Rothaus, K. Progression of vascular changes in macular telangiectasia type 2: comparison between SD-OCT and OCT angiography. Graefe’s Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 257 (7), 1381-1392 (2019).
- Gammons, M. V., Bates, D. O. Models of oxygen induced retinopathy in rodents. Methods in Molecular Biology. 1430, 317-332 (2016).
- Grossniklaus, H. E., Kang, S. J., Berglin, L. Animal models of choroidal and retinal neovascularization. Progress in Retinal and Eye Research. 29 (6), 500-519 (2010).
- Han, N., Xu, H., Yu, N., Wu, Y., Yu, L. MiR-203a-3p inhibits retinal angiogenesis and alleviates proliferative diabetic retinopathy in oxygen-induced retinopathy (OIR) rat model via targeting VEGFA and HIF-1α. Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 47 (1), 85-94 (2020).
- Paz, M. C., et al. Metabolic syndrome triggered by fructose diet impairs neuronal function and vascular integrity in ApoE-KO mouse retinas: Implications of autophagy deficient activation. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 573987 (2020).
- Connor, K. M., et al. Quantification of oxygen-induced retinopathy in the mouse: a model of vessel loss, vessel regrowth and pathological angiogenesis. Nature Protocols. 4 (11), 1565-1573 (2009).
- Zarb, Y., et al. Ossified blood vessels in primary familial brain calcification elicit a neurotoxic astrocyte response. Brain. 142 (4), 885-902 (2019).
- Smith, L. E., et al. Oxygen-induced retinopathy in the mouse. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 35 (1), 101-111 (1994).
- Subirada, P. V., et al. Effect of autophagy modulators on vascular, glial, and neuronal alterations in the oxygen-induced retinopathy mouse model. Frontiers in Cellular Neuroscience. 13, 279 (2019).
- Lutty, G. A., McLeod, D. S. Development of the hyaloid, choroidal and retinal vasculatures in the fetal human eye. Progress in Retinal and Eye Research. 62, 58-76 (2018).
- Kim, C. B., D’Amore, P. A., Connor, K. M. Revisiting the mouse model of oxygen-induced retinopathy. Eye and Brain. 8, 67-79 (2016).
- Guaiquil, V. H., et al. A murine model for retinopathy of prematurity identifies endothelial cell proliferation as a potential mechanism for plus disease. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (8), 5294-5302 (2013).
- Mezu-Ndubuisi, O. J. In vivo angiography quantifies oxygen-induced retinopathy vascular recovery. Optometry and Vision Science: Official Publication of the American Academy of Optometry. 93 (10), 1268-1279 (2016).
- Scott, A., Powner, M. B., Fruttiger, M. Quantification of vascular tortuosity as an early outcome measure in oxygen induced retinopathy (OIR). Experimental Eye Research. 120, 55-60 (2014).
- Kim, A. Y., et al. Quantifying microvascular density and morphology in diabetic retinopathy using spectral-domain optical coherence tomography angiography. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 57 (9), 362 (2016).
- Liu, C. H., Wang, Z., Sun, Y., Chen, J. Animal models of ocular angiogenesis: from development to pathologies. FASEB Journal. 31 (11), 4665-4681 (2017).
- Grossniklaus, H. E., Kang, S. J., Berglin, L. Animal models of choroidal and retinal neovascularization. Progress in Retinal and Eye Research. 29 (6), 500-519 (2010).
- Kern, T. S., Antonetti, D. A., Smith, L. E. H. Pathophysiology of diabetic retinopathy: Contribution and limitations of laboratory research. Ophthalmic Research. 62 (4), 196-202 (2019).
- Lorenc, V. E., et al. IGF-1R regulates the extracellular level of active MMP-2, pathological neovascularization, and functionality in retinas of OIR mouse model. Molecular Neurobiology. 55 (2), 1123-1135 (2018).
- Ma, N., Streilein, J. W. Contribution of microglia as passenger leukocytes to the fate of intraocular neuronal retinal grafts. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 39 (12), 2384-2393 (1998).
- Mazzaferri, J., Larrivée, B., Cakir, B., Sapieha, P., Costantino, S. A machine learning approach for automated assessment of retinal vasculature in the oxygen induced retinopathy model. Scientific Reports. 8 (1), 3916 (2018).
- Milde, F., Lauw, S., Koumoutsakos, P., Iruela-Arispe, M. L. The mouse retina in 3D: quantification of vascular growth and remodeling. Integrative Biology: Quantitative Biosciences from Nano to Macro (Camb). 5 (12), 1426-1438 (2013).
- Yang, T., et al. Pericytes of indirect contact coculture decrease integrity of inner blood-retina barrier model in vitro by upgrading MMP-2/9 activity. Disease Markers. 2021, 7124835 (2021).
- Huang, Q., Wang, S., Sorenson, C. M., Sheibani, N. PEDF-deficient mice exhibit an enhanced rate of retinal vascular expansion and are more sensitive to hyperoxia-mediated vessel obliteration. Experimental Eye Research. 87 (3), 226-241 (2008).
- Jiang, H., Zhang, H., Jiang, X., Wu, S. Overexpression of D-amino acid oxidase prevents retinal neurovascular pathologies in diabetic rats. Diabetologia. 64 (3), 693-706 (2021).
