כמותי הפונדוס autofluorescence עבור הערכת מחלות רשתית
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
אפיתל הפיגמנט ברשתית (RPE) תומך בפונקציה של הרשתית החושית באמצעות תהליכים רבים 1. גיל ניוון מקולרי הקשור (AMD) היא הסיבה החשובה ביותר של עיוורון חשוכת במדינות המתועשות ומאופיין שינויים הרשתית, כולל הפסד של פיגמנט, אובדן תפקוד וניוון. ב AMD וב הזדקנות נורמלית, הרשתית מצטברת פלורסנט, אברונים הנגזרים ליזוזום המכיל שברי קולטי אור phagocytosed, המכונים גרגרי lipofuscin. הצטברות של lipofuscin הרשתית כבר חשבתי להצביע חמצוני בתפקוד 1, אך מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי המורפולוגיה הרשתית נותר תקין בעיני בני עם רמות lipofuscin גבוהה 2. עם זאת, דפוסים חריגים של הפצת lipofuscin, לאובדן מסוים של lipofuscin, הם סמנים מתועדים להתקדמות AMD ו- AMD, הוא היסטולוגית וקליני 3,4
למחזור פגוםלשיר של lipofuscin הרשתית גם הוכח להתרחש מחלות רשתית תורשתיות מסוימות. חולים שסובלים ממחלות Stargardt (STGD) לצבור lipofuscin ב הרשתית בגיל צעיר, בסופו של דבר לפתח אובדן חזון דומה לזה לראות AMD 5. ממצאים אלה הציעו הצטברות lipofuscin עצמו עשוי להיות רעיל ולנסוע רשתית תפקוד 6,7. עם זאת, מחקר הדמיה מפורט של נושאים עם STGD לאורך זמן לא לאשר מוקדים כי הצטברות lipofuscin הובילה לאובדן רשתית לאחר 8. לפיכך, למרות חריגות lipofuscin הם סמנים עבור מחלות רשתית, תפקיד לרעילות ישירה של lipofuscin לא הוכח.
הרשתית היא השכבה אחורית התא ביותר של הרשתית, אבל מייצרת את רוב אות ניאון מן הפונדוס העיני. הדור וזיהוי של autofluorescence (AF) נגזר הרשתית יכול להתבצע באמצעות אופטלמוסקופיה לייזר סריקה confocal (cSLO), המאפשר visualization של הפריסה המרחבית של AF הפונדוס. מחלות רשתית מסוימים להפגין דפוסים ייחודיים של הפונדוס AF, ועזרי הדמיה AF באבחון וניטור של תנאים אלה. למרות הדמית AF הסטנדרטית היא חשיבות קלינית, AF כמותית (qAF) הפך אמצעי חשוב בהערכת בריאות רשתית. אנחנו ואחרים פתחנו גישה סטנדרטית שיכול לקבוע qAF רמות מהימנות במקומות ספציפיים ברשתית 9. יש qAF יישומים פוטנציאליים באבחנה ובמעקב של תנאי רשתית, וייתכן שיש גם שירות ריבוד הפרוגנוזה והסיכון. בנוסף, יכול האבחון של qAF גם תואר הפרעות ברשתית מסוימות 10-12. כאן, אנו מספקים פרטים מבחינת צעד לביצוע הטכניקה שלנו מלווה בהדגמה ויזואלית של היישום שלה בהערכת עיני בריאות וחולות.
Protocol
Representative Results
Discussion
הפצת lipofuscin רשתית חריגה, אם רמות גבוהות או נמוך, הוא סמן רגיש של מחלת רשתית והיא קשורה בדרך כלל עם אובדן תפקוד רשתית חושי. כאן אנו מתארים יישום של qAF להערכת lipofuscin רשתית. התאגדות של התייחסות ניאון פנימית לתקן רגישות כוח גלאי ליזר משתנית 9 לצד טכניקת דימות הסטנדרטית ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות משתפי פעולה שלנו, פרנסואה Delori, תומס בורק, וטוביאס Duncker.
לתשתיות למחקר: NIH / ניי R01 EY015520 (RTS, JPG), וקרנות בלתי מוגבל של מחקר כדי למנוע עיוורון (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).
