経時インドシアニングリーン血管造影による加齢黄斑変性症のマウスモデルにおける脈絡膜血管系の異常を検出する

尾静脈注射によって行われるインドシアニングリーン血管造影（またはICGA）は、マウス脈絡膜の異常を特徴付けるために、高品質のICGA経時画像を提供する。

インドシアニングリーン血管造影（またはICGA）は脈絡膜や、加齢性黄斑変性症（AMD）のような種々の眼疾患の網膜血管系の異常を診断するために眼科医によって実行される手法である。 ICGAは赤外線スペクトルで着色層を貫通するその能力に起因する眼の後脈絡膜血管系の画像に特に便利です。 ICGAの時間経過は、初期、中期、後期の段階に分けることができます。 3相目の問題の病態に関する貴重な情報を提供しています。静脈内（IV）による経時ICGAが注射が広く脈絡問題の診断および管理のために臨床で使用されているが、腹腔内注射によりICGA（IP）は、一般に、動物研究において使用される。ここでは、尾静脈注射し、共焦点走査型レーザー検眼鏡検査によってマウスにおいて高解像度ICGAの経時的画像を得るための技術を実証した。私たちは、脈絡膜ルイメージにこのテクニックを使用加齢性黄斑変性症のマウスモデルにおける排出。それはIPによるマウス脈管構造へのICGを導入することがはるかに簡単であるが、我々のデータは、それがIP-ICGAによって再現可能なICGA経時画像を得ることが困難であることを示している。対照的に、尾静脈注射を介してICGAはヒトでの研究に匹敵する高品質ICGA経時画像を提供する。加えて、我々はICGAは着色されたマウスで行っ比べ脈絡膜血管の鮮明画像を提供しますアルビノマウスで行っていることを示した。私たちは、時間経過IV-ICGAは、動物モデルに基づいてAMDの研究における標準的になってなければならないことを示唆している。

インドシアニングリーン血管造影（ICGA）は、目の血管に関連した画像の問題の診断テストです。発光スペクトルは835 nmの¹にピークを有する発光770-880 nmの範囲でありながら、ICGの吸収スペクトルは790-805 nmの範囲である。これは、そのスペクトルが可視範囲内にある他の一般的な染料、フルオレセインナトリウム、異なる。赤外スペクトルは簡単に​​ナトリウム - フルオレセインベースのフルオレセイン血管造影（FA）で可視化をブロックすることができますすべてが網膜色素上皮（RPE）、漿液血液状流体、および脂質滲出液、貫通するICGを可能にします。 ICGは脈絡膜血管や脈絡膜病変^の1,2の強化された画像化を可能にする98％のタンパク質結合少なく溢出、その結果、血管系である。 ICGAはほとんどRPEに後方で脈絡膜血管系を可視化するための唯一の選択肢となります。 図1は、マウスの眼の撮像血管系におけるICGAとFAの比較を示す。 FAはできるBイメージに網膜血管系井戸ではなく、脈絡膜血管系を使用した電子。対照的に、ICGAは、網膜および脈絡膜血管系の両方の画像に使用することができる。 ICGAを一緒に我々はこの研究で使用する赤外線感受性ビデオカメラ、高解像度のデジタル画像化システムまたは走査レーザー検眼鏡（SLO）を用いて行われる。

診療所では、ICGAはPolypoidal脈絡膜血管障害（PCV）、網膜血管腫増殖（RAP）、網膜色素線条、卵黄様黄斑ジストロフィー、中心性漿液性網脈絡膜、脈絡膜血管腫、出血、網膜などの脈絡膜血管系が関与する網脈絡膜疾患の数を診断する際に推奨されている細動脈macroaneurysms、脈絡膜腫瘍、および後部ブドウ膜炎^1,3の特定の形態。 FAと光コヒーレンストモグラフィー（OCT）とICGAの組み合わせは、滲出性加齢黄斑の診断および管理における臨床医のための強力なツールを提供変性^{（AMD）4月10日} 。 ICGAは脈絡膜を含む状態を診断するために特に有用である。実際、ICGAはPCV、滲出性AMD ^11月13日のバリアントを診断するためのゴールドスタンダードと考えられている。 PCVは、脈絡膜血管系^11-13に、端末polypoidal拡張部分で血管の分岐ネットワークによって特徴づけられる。 PCVが頻繁に漏れやpolypoidalコンポーネント^11,14,15からの出血とRPEと網膜の再発漿液血液状分遣と関連している。我々は最近、トランスジェニックマウスの網膜色素上皮^（RPE）16で、ヒトHTRA1、多官能性セリンプロテアーゼを発現することによって第PCV動物モデルの作製を報告した。我々は、増加HTRA1は、PCVの特徴、 例えば polypoidal病変を誘発することが示された。

ここでは、私たちのHTRA1のマウスモデルを用いて、AMD研究の尾静脈注射による経時ICGAの使用を実証した。我々のデータは示唆しているIV-ICGAは現在、脈絡膜病変を特徴づけるためのフィールド^17,18に使用されるIP（又は皮下（SC））ICGAよりも優れている。

動物研究に関する声明

動物実験は、施設内動物管理使用委員会（IACUC）によって承認されたプロトコールに従って実施され、眼科と視覚研究における動物の使用に関するARVO声明に従って行った。

1。楽器の準備

1. 手順は、動物施設で手術室で行われる。
2. 実験を開始する前に、フェイスマスク、ヘアボンネット、手術用ガウン、無菌フットカバー、手袋を着用してください。
3. ホットプレート上でビーカーを〜40℃の熱水。
4. 撮影時のマウスの体温を維持するために後で使用します加熱パッドの上に無菌青パッドを配置。加熱パッドをオンにします。
5. イメージングシステムを準備します。
   1. ダストカバーを外して、レーザーをオンにします。
   2. 55°レンズを取り出し、マシンにマウントします。
   3. コンピュータと入力、新しい患者のシートの下にイメージングのためのマウスの情報（ 例えば 、遺伝子型、年齢など ）からイメージングソフトウェアを開きます。 「デバイスの種類」の下では、赤外線（IR）モードを選択します。

注：これは、報告されているoを使用我々は（ 図1-4、代表的な結果を参照）、外部のレンズを用いることなく、IV-ICGAことにより、高品質の画像を得ることに問題はないものの、外部の二重非球面レンズfの画質^を向上させることができる^17-20。

2。 ICGAの尾静脈注射

1. 1％トロピカミド点眼液をマウスの眼を拡張し、5分待ちます。
2. 必要に応じて麻酔（ケタミン/キシラジン/アセプロマジン65-100/10-20/1-3 mg / kg）の量を決定するために、マウスを秤量する。
3. 32 Gの針と一緒に、滅菌1 mLの注射器を取り出す。麻酔薬（13 mg / mlのケタミン、2.6 mg / mlのキシラジン、滅菌PBS中の0.3 mg / mlのアセプロマジン）を腹腔内にマウスを注入する。マウスが完全に麻酔されるまで待ちます（約5分）。
4. 静脈の血管拡張を引き起こすために40℃の温水中にマウスの尾を置きます。
5. 32 Gの針を1ミリリットルの注射器を取り出す。 ICの所望の量を撤回G、1 mg / mlの25gのマウス（2 mg / kg）のために、無菌のチューブに0.2μMのシリンジフィルターで無菌濾過しICG、典型的に50μl。シリンジ内に空気を導入しないように注意してください。
6. 注入されるべき領域を殺菌するアルコール綿で尾を拭きます。
7. 外側尾静脈が上になるように、片手で尻尾を持ちます。針のベベルを上に向けて、最小限の角度で静脈に針〜2ミリメートルを注入する。静脈を穿孔しないように注意してください。少しシリンジに引くと針が正常に静脈に挿入されたことを示す針ハブ、への血流の痕跡を探します。
8. ゆっくり静脈にICGを注入する。注入する際、最小の抵抗があるはずです。針を外して、任意の出血を止めるために〜5月10日秒間注入部位に直接アルコール綿を適用します。マウスは、撮影のための準備ができる。初期段階（注入後0-4分）をキャッチするためには、ESSEですすぐにイメージにマウスをntial。

注：マウスの眼は、簡単に乾燥得ることができますし、麻酔下で白内障を開発することができます。これは、手術中の滅菌PBSを適用することにより、しっとり目を離さないことが重要です。 ICGA記録する前に、滅菌綿棒で過剰のPBSを拭き取る。他のラボは、角膜^17から20の脱水を避けるために、コンタクトレンズを使用している。

3。 ICG血管造影

1. 網膜と脈絡膜の循環が最大輝度（0-4分）であるまで、イメージを脈絡膜の充填の初期段階の捕獲を許可するICG注入後30〜40秒を取るために開始します。網膜血管は、最良の焦点〜35〜45ジオプトリーで可視化され、脈絡膜血管系10〜15ジオプトリーで可視化される。
   
   注意：動物モデルの最初の検査中に、それはすべての可能なABNOを識別するために、全ての角度（鼻、時間的、背側と腹側）から画像をキャプチャすることをお勧めします血管系におけるrmalities。初期段階で、中規模および大規模脈絡膜動脈と静脈の両方がよく可視化する。このプロトコルで使用される動物モデルにおいて、脈絡膜病変（ 例えば、polypoidalの拡張部分）は初期段階中に1分間現れ始めることができる。
2. 血管系の画像のフォーカスを設定します。明るさ制御と、それぞれ、制御モジュールおよびフォーカスノブを使用して焦点を合わせる。これらの値は、デジタル的に調整可能であり、容易に一定に保たれる。画像品質は、以下の技術を用いて再現可能であることを保証するためにカメラのレンズ定数にマウスの眼からの距離を保つ。
   
   注：デバイスは、イメージ後部の目の部分を、我々は、フォーカス、明るさを維持しようとすると、カメラのレンズと我々の画像を異なる角度からの全体の後部の目のような一定のマウスの眼の間の距離ができるからである。このための鍵は、VIEの分野で目ICGにより放出された円形の発光を揃えることですカメラのW。これは、全体のイメージは、暗い領域を有しなくなるまで、左から右、上下、及びカメラ位置の調整·アンド·アウトすることによって達成される。発光とカメラの視野が並んでいる場合には、レンズの眼からの距離は、次の画像の集合だけでなく、品質の画像のための最適な距離でのための再現可能になります。
3. 脈管構造に焦点が合っていると、取得モジュールに丸い黒ボタンを押すことによって画像フレームをキャプチャする。黒い丸ボタンも最高の画像品質のためのICGの信号を低減または増強するために使用することができる。
4. 画像脈絡膜病変に対する最適な画角や焦点深度を決定します。それは、目の位置、焦点深度、全体の経時ICGA固定他のデバイスの設定を維持することが重要である。画像が取得モジュールのタッチスクリーンパネルの[取得]ボタンを押すと、保存されます。
5. 6月15日分の後方で中間相での画像を取得ER注入。
   
   注意：脈絡膜および網膜血管の両方があまり明確ななる。脈絡膜血管系は、拡散蛍光として表示されます。 hyperfluorescenceを示す脈絡膜病変は、通常のバックグラウンド蛍光を取り囲むフェージングとは対照的に現れる。
6. 注射後の17〜25分で後期相での画像を取得する。
   
   注意：Hyperfluorescenceはフェード。脈絡膜および網膜血管の両方が表示されなくなり。視神経頭が黒くなります。 Hyperfluorescent脈絡膜病変は、フェージング背景に最大限のコントラストを持っています。
7. 画像の取得が終了した後、マウスの眼に明確な潤滑アイジェルを適用し、回復のための加熱パッド上でマウスを残す。
8. ケージや保持領域にマウスを返します。さらに分析するために、TIFFやJPEGファイルとして書き出す画像。

注：各フェーズのタイミングが絶対的なものではない。我々が発見したEAのタイミングCh相は、注入されたICGの量に応じて変更される可能性があります。より多くのICGは、各相を延長する傾向がある。位相を定義するための最良の方法は、上記の各フェーズの主な機能に応じてある。

私たちは、CD1の背景が、どちらも、HTRA1トランスジェニックマウスと対照WT同腹仔でICGAタイムコースを実施した。アルビノのCD1背景がインドシアニングリーン血管造影（ICGA）イメージング（説明を参照）を容易にするように選択した。拡張部分のようないくつかの動脈瘤がHTRA1マウスにおける初期段階で表示されるようになった（ 図2、赤い矢印は、容器の先端に拡張を示し、赤い円は、クラスタ型polypoidal病変を示す）。脈絡膜の血管は、この初期のフィルインICG色素の段階でWT及びHTRA1マウスの両方にはっきりと見える。中間相では、初期段階でのhyperfluorescent病変はより明確になり、脈絡膜血管が（黄色の円は、より病変の出現を示す）HTRA1マウスをフェードインし始めながら、より病変が現れ始めた。すべての血管が背景に消えとして後期では、HTRA1マウスの脈絡膜病変は、より「明瞭な」となりました。視神経ヘッドは、WTおよびHTRA1マウス（緑の矢印）の両方で暗かった。 3相の主な機能は、人間のAMD患者（;中間相、5〜15分間、初期段階、0-3分後期、18〜22歳分）でICGAの時間経過に似ています^1。

図1。イメージングマウスの網膜と脈絡膜血管系におけるFAとICGAの比較 WT CD1マウスは、IV-FAとマルチモダリティイメージングシステムを使用して、IV-ICGAによって画像化した。網膜血管は、FAとICGAの両方で見ることができます。脈絡膜血管のみICGAで見ることができます。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください 。

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図2。静脈内注射によるHTRA1トランスジェニックマウスのICGA時間経過。 WT対照とHTRA1トランスジェニックマウス（尾静脈注射で）ICGAにより画像化した。赤い矢印は容器の先端の拡張（シングルポリープ）を示し、赤い丸がで登場したクラスタ型polypoidal病変を示し、初期段階。黄色の円は、中間相で登場し、いくつかの病変を示している。緑の矢印は、WT及びHTRA1マウスの両方で、暗い視神経乳頭を指す。 polypoidal病変がICGAの初期段階で表示され、ヒトの研究^21〜24のように、中間相でより明確ななることに注意してください。離散ドット病変は中盤に表示され、後期（3ドットの病変を示す例えば最大の黄色の丸）で明らかになっています。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください 。

図3。腹腔内注射によりHTRA1トランスジェニックマウスのICGA時間経過。HTRA1トランスジェニックマウスを12、5をイメージして、ICGのIP注射後20分であった。 2つのパネルの行の画像は、2つの異なるHTRA1ジェニックマウスから採取した。脈絡膜血管系に注射した後であっても5分（下パネル内のマウス用12分）、ほとんど見えないことに注意してください。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください 。

図4。顔料のICGA時間経過ED（のC57Bl6）およびIV注射によるアルビノ（CD1）マウス。着色およびアルビノマウスとの間脈絡膜血管系の透明度の違いに注意してください。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください 。

本研究では、HTRA1トランスジェニックマウスにおける画像脈絡膜病変ICGAの使用を実証した。私達のマウスモデルにおける初期、中期、及びICGAの後期相の特徴は、ヒトの研究¹でよく時間経過と一致する。これは、AMDのような脈絡膜に関連する症状の病態生理学的メカニズムと治療戦略の研究に貴重であるヒト病理と動物の表現型の間のよりよい比較を行うことが重要です。

まず、IP注射によりマウスにおいてICGAを行い、時間経過は、マウスからマウスへの、おそらく腹部体腔からICG色素の可変吸収（ 図3）に対して高度に可変であることがわかった。これは、困難なIV注入により行わヒトの研究と比較することができる。加えて、IV-ICGAの異なる段階の血管造影特徴が動物における脈絡膜病変の異なるタイプを特徴付けるために非常に有用であるモデル。ほとんどの人は、（マウスの尾静脈は小さいです）尾静脈注射を実施する技術的課題にマウス用（FAにおけるEG）IV注射を避けるために選択します。しかし、努力は、当この技術の再現性の性質及び得られる情報量を考慮に費やされる。我々は、尾静脈注射の技術を習得した後、他のステップは、IP-ICGAにかなり類似している。それは1つすべてが非常に短い初期段階（0-4分）を捕捉するために（ 例えば、イメージングシステム）、予め用意始める必要があることを言及する価値がある。我々は、様々なHTRA1トランスジェニックマウスを研究するためのIV-ICGA対IP-ICGAを比較した。私たちは、それぞれの方法のために約100匹のマウスを行っている。結論は、IV-ICGAは脈絡膜の病変を特徴づけるためのIP-ICGAより優れているということです。時間経過IV-ICGAは、AMDのマウスモデルを調べるために私達の標準的な慣行となっています。同じ理由で、我々は研究者が動物の研究のためのIV-FAの実行を検討すべきことを示唆している。

FAは、AMDの動物モデルで、より広く使用されていますが、ICGAは脈絡膜血管系の異常を検出するのに不可欠です。リアルタイムで高解像度でマウス脈絡膜血管系を観察する能力が大幅にAMDのマウスモデルを特徴付けるにし、組織病理学的データと相関の研究者を助けることができる。 ICGA、FAと10月の組み合わせは、ヒト患者におけるAMDの診断のように、AMDモデルの表現型を特徴付けるに非常に有用であろう。マウスは現在、AMDの研究^26〜29に最も広く使用されている動物モデルであることから、時間経過IV-ICGAは、研究コミュニティでより広い役割を担うことができる。

YFは本研究で使用したAMDのマウスモデルに関連する2出願中の特許の発明者である。 SK、ZB、及びADJは、開示することは何もありません。

この作品は、失明（RPB）を防止するためにNIHの助成金1R01EY022901、リサーチからキャリア開発賞によってサポートされていました、CMReeves＆MAリーブス財団、視覚障害者のためのE.マチルダチーグラー財団、テンプル騎士団アイ財団、学科への無制限の助成金RPBからのユタ大学の眼科。 私たちは、原稿議論やコメントのためのSpectralisマルチモダリティイメージングシステムとタオ張に関する技術支援をBalamurali Ambatiに感謝します。