Обнаружение аномалий в хориоидальной сосудистой в мышиной модели возрастной макулярной дегенерации путем Время блюд Индоцианиновая Green ангиографии

Индоцианиновая Зеленый ангиография (или ICGA) осуществляется путем инъекции в хвостовую вену предоставляет ICGA время курса изображения высокого качества для характеристики отклонения в мыши сосудистой оболочки.

Индоцианиновая Зеленый ангиография (или ICGA) представляет собой метод выполняется офтальмологами для диагностики аномалий хориоидального и сосудистой сети сетчатки различных заболеваний глаз, таких как возрастной макулярной дегенерации (ВМД). ICGA особенно полезно в изображении задней сосудистой оболочки сосудистой глаза из-за его способности проникать через пигментного слоя с его инфракрасного спектра. ICGA время курс можно разделить на ранней, средней и поздней фазе. Три фазы дать ценную информацию о патологии проблемы со зрением. Хотя времени Конечно ICGA внутривенно (IV) инъекции широко используется в клинике для диагностики и лечения сосудистых проблем, ICGA интраперитонеально (IP) обычно используется в исследованиях на животных. Здесь мы продемонстрировали технику, чтобы получить ICGA время блюд изображения с высоким разрешением у мышей хвост вен инъекции и конфокальной лазерной сканирующей офтальмоскопии. Мы использовали эту технику для изображения хориоидальная леsions в мышиной модели возрастной макулярной дегенерации. Хотя это гораздо проще ввести МКГ для сосудистой мыши по IP, наши данные показывают, что трудно получить воспроизводимые время курса изображения ICGA по IP-ICGA. В противоположность этому, ICGA через инъекции в хвостовую вену обеспечивает высокое качество ICGA время блюд изображения, сравнимые с человека исследований. Кроме того, мы показали, что ICGA выполнены на белых мышей дает более четкие снимки хориоидальных сосудов, чем, что выполняется на пигментных мышей. Мы полагаем, что время-Конечно IV-ICGA должно стать стандартной практикой в ​​исследованиях AMD на основе животных моделях.

Индоцианиновая зеленый ангиография (ICGA) является диагностическим тестом проблем с репутацией, связанных с кровеносных сосудов в глазу. Спектр поглощения МКГ колеблется от 790-805 нм, а спектр излучения колеблется от 770-880 нм с пиком излучения на 835 нм ^1. Это отличается от других популярных краситель, флуоресцеин натрия, спектр которого лежит в видимой области спектра. Инфракрасный спектр позволяет ICG проникать через пигментного эпителия сетчатки (RPE), серозно-геморрагический жидкости и липидов экссудатов, все из которых могут легко блокировать визуализацию на натриево-флуоресцеин на основе флуоресцентной ангиографии (FA). МКГ 98% белком в сосудистой результате чего меньше экстравазационным, позволит укрепить визуализации хориоидальных сосудов и хориоидальных поражений ^1,2. ICGA почти единственный выбор для визуализации сосудистой оболочки глаза сосудистую, который кзади от РПЭ. Рисунок 1 показывает сравнение ICGA и ФА в визуализации сосудистой в глазах мыши. FA может бе используется для изображения сосудистой сети сетчатки, но не хориоидальная сосудистой. В противоположность этому, ICGA могут быть использованы для изображения как сетчатки и сосудистой оболочки сосудов. ICGA выполняется с высоким разрешением Systems Digital Imaging или сканирование лазерных офтальмоскопов (SLO) вместе с инфракрасным-чувствительных видеокамер, которые мы будем использовать в этом исследовании.

В клинике, ICGA был рекомендован в диагностике ряд хориоретинальных нарушения, вовлекающие сосудистой оболочки глаза сосудистую включая полипоидальной хориоидальной васкулопатия (PCV), сетчатки сонографист распространения (РПД), ангиоидные полосы, vitelliform макулярной дистрофии, центральное серозной хориоретинопатия, хориоидальной гемангиомы, кровоизлияние сетчатки артериол macroaneurysms, сосудистой оболочки опухоли и некоторые формы задний увеит ^1,3. Сочетание ICGA с ФА и оптической когерентной томографии (ОКТ) обеспечивают мощные инструменты для врачей в диагностике и лечении экссудативного возрастной макулярнойдегенерация (ВМД) ^4-10. ICGA особенно полезно для диагностики состояний, включающих сосудистой оболочки. На самом деле, ICGA считается золотым стандартом для диагностики PCV, вариант экссудативной AMD ^11-13. ПВХ характеризуется сетью ветвящихся сосудов с терминальными полипоидальной растяжений в хориоидальной сосудистой ^11-13. ПВХ часто ассоциируется с повторяющимися серозно-геморрагический отрядов ПЭС и сетчатки с утечкой и кровотечения из полипоидальной компонентов ^11,14,15. Недавно мы сообщали генерацию первой модели животных PCV по трансгенно выражения человеческого HTRA1, многофункциональный серинпротеазу, в мыши пигментного эпителия сетчатки (ПЭС) ^16. Мы показали, что увеличение HTRA1 индуцированной характерные черты PCV, например полипоидальной поражений.

Здесь мы продемонстрировали использование времени, конечно, ICGA по инъекции в хвостовую вену в области исследований AMD с помощью нашего HTRA1 модель мыши. Наши данные показывают, чтоIV-ICGA превосходит IP (или подкожной (SC))-ICGA, которые в настоящее время используется в области ^17,18 для характеристики поражений в сосудистой оболочке глаза.

Заявление по исследованиям животных

Эксперименты на животных были проведены в соответствии с протоколами, утвержденными Уходу за животными и использованию комитета (IACUC), и были проведены в соответствии с Положением ARVO для использовании животных в офтальмологической и Vision Research.

1. Подготовка инструментов

1. Процедура проводится в процедурной комнате в объекте животного.
2. Носите маски для лица, волос шляпки, хирургические халаты, стерильные фут-крышки и перчатки перед началом эксперимента.
3. Нагреть воду в стакане, в ~ 40 ° C на электрической плитке.
4. Наведите стерильный синий площадку на вершине грелку, которая будет использоваться позже для поддержания температуры тела мышки во время съемки. Включите грелку.
5. Подготовьте Imaging System:
   1. Снимите пылезащитный чехол и включите лазер.
   2. Выньте 55 ° объектив и установите его на машину.
   3. Откройте для обработки изображений с компьютера и ввода информации мыши для работы с изображениями в листе нового пациента (например, генотип, возраст, и т.д..). В разделе "типа устройства", выберите инфракрасном режиме (ИК).

Примечание: Было сообщено, что использование ое внешний двойной асферических линзы могут улучшить качество изображения ^17-20 хотя у нас нет никаких проблем в получении высокого качества изображения, IV-ICGA без использования внешних линз (см. репрезентативные результаты, рис 1-4).

2. Хвостовую вену Инъекция ICGA

1. Разбавить глаза мыши с 1% офтальмологического раствора Tropicamide и ждать 5 мин.
2. Взвесьте мыши, чтобы определить количество анестезии (кетамин / Ксилазин / Ацепромазин 65-100/10-20/1-3 мг / кг), которые необходимы.
3. Получить стерильный 1-мл шприц вместе с 32 г иглы. Введите мыши внутрибрюшинно с анестетиками (13 мг / мл кетамина, 2,6 мг / мл ксилазина, 0,3 мг / мл Ацепромазин в стерильном PBS). Подождите, пока мышь не будет полностью под наркозом (~ 5 мин).
4. Поместите хвост мыши в 40 ° C теплой водой, чтобы вызвать расширение сосудов вены.
5. Извлечение 1 мл шприц с 32 G иглы. Вывод нужное количество ICG, обычно 50 мкл 1 мг / мл ICG, который стерильно фильтруют через шприцевой фильтр 0,2 мкм в стерильную пробирку, на 25 г мыши (2 мг / кг). Будьте осторожны, чтобы не вводить любой воздух в шприц.
6. Протрите хвост с спиртовым тампоном стерилизовать область, который будет введен.
7. Держите хвост с одной стороны так, чтобы боковой хвост вены вверх. С фаской иглы должна смотреть вверх, вводить иглу ~ 2 мм в вену на минимальном угле. Будьте осторожны, чтобы не перфорировать вену. Нарисуйте назад на шприц слегка и искать следы кровотока в ступицу иглы, что указывает, что игла была успешно вставлен в вену.
8. Медленно введите МКГ в вену. Там должно быть минимальное сопротивление при введении. Удалите иглу и применять спиртовым тампоном непосредственно к месте инъекции для ~ 5-10 сек, чтобы остановить любое кровотечение. Мышь готова к визуализации. Для того, чтобы поймать раннюю фазу (0-4 мин после инъекции), это эссеntial к изображению мышь быстро.

Примечание: глаза мыши можно легко получить сухой и может развиваться катаракта под наркозом. Важно, чтобы держать глаз влажный с применением стерильного PBS во время процедуры. Сотрите избыток PBS со стерильным ватным тампоном до записи ICGA. Другие лаборатории использовали контактные линзы, чтобы избежать обезвоживания роговицы ^17-20.

3. МКГ ангиография

1. Начните принимать изображения 30-40 сек после МКГ инъекции, что позволяет захват ранней фазе хориоидальной заполнения до сетчатки и сосудистой оболочки тиражи не при максимальной яркости (0-4 мин). Сосудистая сеть сетчатки лучше всего представима в фокус ~ 35-45 диоптрий и сосудистой оболочки сосудистой визуализируется на 10-15 диоптрий.
   
   Примечание: Во время первого рассмотрения животной модели, рекомендуется для захвата изображений со всех сторон (носовые, височной, спинной и брюшной), чтобы выявить все возможные abnormalities в сосудистой. На раннем этапе, как средние и крупные хориоидальные артерии и вены хорошо визуализируются. В животной модели, используемой в этом протоколе, сосудистой оболочки поражения (например, полипоидальной растяжений) могут начать появляться 1 мин в ранней стадии.
2. Установите фокус изображения на сосудистую. Контроль яркости и сосредоточиться помощью модуля управления и ручку фокусировки, соответственно. Эти значения являются регулируемыми в цифровом виде и легко поддерживается постоянным. Держите расстояние от мыши прицелом на постоянной объектив камеры, чтобы обеспечить качество изображения является воспроизводимым с помощью техники, которая следует.
   
   Примечание: Так как устройство может только изображение часть задней глаза, мы стараемся держать в центре внимания, яркость и расстояние между объективом камеры и глаза мыши постоянной, как мы изображение всю заднюю глаз с разных точек зрения. Ключом к этому является, чтобы выровнять форме круга, свечение, испускаемое МКГ через глаз с полем соперничаютж камеры. Это достигается путем слева-направо, вверх-вниз, и в-и-из корректировки положения камеры, пока все изображение не имеет темные области. Когда люминесценции и поле зрения камеры выстроились, расстояние от глаза до линзы будет воспроизводимым на следующий набор изображений, а также на оптимальном расстоянии для работы с изображениями качества.
3. После того, как сосудистая находится в фокусе, захватить кадров изображения, нажав черную круглую кнопку на модуле приобретения. Круглый черный кнопка также может быть использован, чтобы уменьшить или усилить сигнал МКГ для лучшего качества изображения.
4. Определить оптимальный угол обзора и глубину фокусировки для изображения хориоидальных поражений. Важно, чтобы сохранить положение глаза, фокусировки глубину и другие параметры устройства фиксируется на весь срок блюд ICGA. Изображения сохраняются нажатием кнопки приобрести в панели сенсорного экрана модуля приобретения.
5. Получение изображений в средней фазе при 6-15 мин кормеэ впрыска.
   
   Примечание: Оба хориоидальная и сосуды сетчатки становятся менее четкими. Choroidal сосудистую появляется как диффузное свечение. Хориоидальной поражения, обладающие гиперфлуоресценции появляться в отличие от выцветания окружающей нормальной фоновой флуоресценции.
6. Получение изображений в поздней фазе на 17-25 мин после инъекции.
   
   Примечание: гиперфлуоресценции исчезает. не Оба хориоидальные и сосуды сетчатки не видны. Зрительного нерва становится черным. Hyperfluorescent хориоидальные поражения имеют максимальную контраст с замиранием фоне.
7. После окончания приобретение изображений, применять четкую смазка гель для глаз, чтобы глаза мыши и оставить мышь на грелку для восстановления.
8. Вернуться мышей в их клетки и холдинга области. Экспорт изображений в виде файлов Tiff или JPEG для дальнейшего анализа.

Примечание: сроки каждого этапа не является абсолютным. Мы нашли, что сроки еач фаза может измениться в зависимости от количества МКГ введенного. Более МКГ стремится продлить каждый этап. Лучший способ определить фазу является в соответствии с ключевых особенностей каждого этапа, перечисленных выше.

Мы провели ICGA время курс в HTRA1 трансгенных мышей и контрольных WT помета, оба из которых находятся на CD1 фоне. Альбинос фон CD1 был выбран для облегчения Индоцианиновая зеленый ангиографии (ICGA) изображений (см. обсуждение). Некоторые аневризма как растяжений стали появляться в начале фазы в HTRA1 мыши (рис. 2, красная стрелка указывает на расширение на кончике сосуд и красный круг указывает на тип кластера полипоидальной поражения). Хориоидальной сосуды хорошо видны как в WT и HTRA1 мышей во время этой ранней заполнения в стадии красителя МКГ. В средней фазе hyperfluorescent поражения в ранней фазе стало яснее и больше поражений начали появляться в то время как хориоидальные суда начали исчезать в HTRA1 мыши (желтые круги свидетельствуют о появлении более поражений). В конце фазы, сосудистой оболочки поражения HTRA1 мыши стали более "отличается" как все сосуды исчезла на второй план. Зрительный нерв Глава было темно как в WT и HTRA1 мышей (зеленые стрелки). Ключевыми особенностями трех фаз похожи на время конечно ICGA у больных человека AMD (в начале фазы, 0-3 мин; поздней стадии, 18-22 мин; среднего фазовых, 5-15 мин) ^1.

Рисунок 1. Сравнение ФА и ICGA в сетчатке глаза изображений мыши и сосудистой оболочки сосудов. Мышей WT CD1 были обследованы на IV-ФА и IV-ICGA с помощью Multi-метода визуализации системы. Сосудов сетчатки можно увидеть и в FA и ICGA. Хориоидальной сосуды можно увидеть только в ICGA. Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

/ 51061fig2highres.jpg "Первоначально" / files/ftp_upload/51061/51061fig2.jpg "/>
Рисунок 2. ICGA время курс HTRA1 трансгенных мышей путем инъекции IV. Управления WT и HTRA1 трансгенной мыши были обследованы на ICGA (с инъекции в хвостовую вену). Красная стрелка указывает на расширение на кончике судна (один полип) и красный круг указывает на тип кластера полипоидальной поражения, которая появилась в Ранняя фаза. Желтые круги указывают несколько поражений, которые появились в средней фазе. Зеленые стрелки указывают на темном зрительного нерва и в WT и HTRA1 мышей. Обратите внимание, что полипоидальной поражения появляются в ранней фазе ICGA и стать более отчетливыми в средней фазе, как и в исследованиях на людях ^21-24. Дискретная поражения точка появится в средней фазе и стало ясно в конце фазы (например, самый большой желтый круг с указанием три точечных поражений). Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

Рисунок 3. Временной ход ICGA из HTRA1 трансгенных мышей путем инъекции IP. HTRA1 трансгенных мышей были обследованы 5, 12 и 20 мин после IP инъекции МКГ. Образы двух рядов панели были взяты из двух разных мышей HTRA1 трансгенных. Обратите внимание, что хориоидальная сосудистую основном невидимым даже через 5 мин после инъекции (12 мин для мыши в нижних панелей). Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

Рисунок 4. ICGA время курс пигментаред (C57BL6) и альбинос (CD1) мыши с помощью инъекции IV. Обратите внимание на разницу в ясности хориоидальной сосудистой между пигментированные и на белых мышей. Нажмите здесь, чтобы увеличить изображение .

В этом исследовании мы продемонстрировали использование ICGA к фото хориоидальных поражений в трансгенных мышей HTRA1. Характеристики ранней, средней и поздней фазе ICGA в нашей модели мыши соответствовать времени курс и в исследованиях на людях ^1. Это важно, чтобы сделать лучше сравнений между патологии и животных фенотипов человека, которые имеют неоценимое значение для исследований в области патофизиологических механизмов и стратегий лечения состояний, связанных с сосудистой оболочки, такие как AMD.

Мы впервые исполнена ICGA у мышей путем инъекции IP и обнаружили, что время курс был сильно варьирует от мыши к мыши, вероятно, связано с переменной поглощения красителя МКГ из полости тела в брюшной полости (рис. 3). Это делает его трудно сравнивать с человека исследований, проведенных с помощью инъекции IV. Кроме того, ангиографические признаки различных этапах IV-ICGA очень полезны для характеристики различных типов поражений в хориоидеи животного модели. Большинство людей предпочитают, чтобы избежать инъекции IV (например, в FA) для мышей связано с технической проблемой выполнения инъекции в хвостовую вену (мыши хвост вены крошечные). Тем не менее, усилия потрачены не зря, учитывая воспроизводимый характер этой техники и количество полученной информации. Как только мы освоили технику инъекции в хвостовую вену, другие шаги довольно похож на IP-ICGA. Стоит отметить, что человек должен получить все подготовил заранее (например, Imaging System) для того, чтобы захватить очень короткий раннюю фазу (0-4 мин). Мы сравнили IP-ICGA против IV-ICGA для изучения различных HTRA1 трансгенных мышей. Мы сделали ~ 100 мышей для каждого метода. Вывод таков, что IV-ICGA превосходит IP-ICGA для характеристики поражений в сосудистой оболочке глаза. Время-Конечно IV-ICGA стал нашим стандартной практикой для изучения моделей AMD мыши. По той же причине, мы предполагаем, что исследователи должны рассмотреть выполнение IV-FA для исследований на животных.

Хотя ФА более широко используется на моделях AMD животных, ICGA имеет важное значение в выявлении отклонений в хориоидальной сосудов. Возможность наблюдать мыши сосудистой оболочки глаза сосудистую с высоким разрешением в реальном времени может сильно помочь исследователям при характеристике модели AMD мыши и в корреляции с гистопатологическими данных. Сочетание ICGA, FA и октябре будет чрезвычайно полезно для характеристики фенотип моделей AMD, как в диагностике AMD у больных человека. Поскольку мышь в настоящее время наиболее широко используется модель животного для исследования AMD ^26-29, время-Конечно IV-ICGA может играть более активную роль в научном обществе.

YF является изобретателем двух оставшихся патентов, имеющих отношение к мышиной модели AMD, используемой в этой работе. СК, ZB, и ADJ нечего раскрывать.

Эта работа была поддержана NIH грант 1R01EY022901, премии Career Development от исследований в области профилактики слепоты (RPB), CMReeves & MA Ривз Фонд, Е. Матильда Циглер Фонд для слепых, тамплиеры Фонд глаз, и неограниченный грант в Департамент Офтальмология в Университете штата Юта с РПБ. Мы благодарим Balamurali Ambati для оказания технической помощи на Spectralis многорежимные Imaging System и Тао Чжан для обсуждения и замечания по рукописи.