Method Article
Un protocole détaillé pour l’évaluation des afficheurs structurels et visuelles chez les rongeurs par réaction d’optocinétique et de tomographie par cohérence optique est présenté. Les résultats fournissent des indications précieuses pour la recherche ophtalmologique ainsi que neurologique.
Tomographie par cohérence optique (OCT) est une technique rapide, non invasif, interférométrique permettant une imagerie rétinienne. C’est un outil idéal pour l’étude des processus de neurodégénérescence, neuroprotection et neuro-réparation impliquant le système visuel, comme ces souvent corréler avec modifications rétiniennes. Comme une lecture fonctionnelle, œil compensatoire visuellement évoqué et mouvements de la tête sont couramment utilisés dans les modèles expérimentaux portant sur la fonction visuelle. Combinant les deux techniques permet une enquête quantitative in vivo de la structure et la fonction, qui peut être utilisée pour enquêter sur les conditions pathologiques ou pour évaluer le potentiel de nouvelles thérapeutiques. Un grand avantage des techniques présentées est la possibilité d’effectuer des analyses longitudinales permettant l’étude des processus dynamiques, en réduisant la variabilité et permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour les expériences. Le protocole décrit vise à fournir un manuel pour l’acquisition et l’analyse des scans rétiniens de haute qualité des souris et des rats en utilisant un support personnalisé faible coût avec une option pour livrer l’anesthésie par inhalation. En outre, le guide proposé vise comme un manuel d’instruction pour les chercheurs qui utilisent optocinétique analyse de la réponse (OKR) chez les rongeurs, qui peuvent être adaptés à leurs besoins et intérêts.
L’examen de la voie visuelle, dans le cadre du système nerveux central, s’est avéré pour être un point de départ efficace en abordant non seulement ophtalmologique1,2,3,4,5 , mais aussi neurologiques6,7,8,9,10,11,12,13,14 ,15,16 questions. Ces dernières années, OCT et OKR ont été identifiés comme des outils utiles analytiques, non invasif pour évaluer une grande variété de rétinopathies et rétiniennes manifestations dans divers modèles de rongeurs17,18,19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25. OCT permet de rapide et de haute résolution en vivo visualisation de la rétine morphologie et structure chez les souris et les rats, avec des résultats en bon accord avec les coupes histologiques des rétines animaux26. OKR constitue une méthode rapide et robuste pour évaluer quantitativement la fonction visuelle.
Nombreux appareils OCT permettent simultanée balayage laser ophtalmologique (cSLO) imagerie confocale avec différentes longueurs d’onde, qui fournit des informations de diagnostic concernant les pathologies rétiniennes, c'est-à-dire, la visualisation des dépôts de lipofuscine ou des altérations de la rétine pigment épithélium27. En outre, en vivo imagerie de fluorescence étiquetés cellules chez les animaux transgéniques est possible28,29,30,31,32. Toutefois, l’application des technologies de l’OCT dans les modèles de rongeurs est toujours difficile, principalement en raison de la taille de petit oeil. Plusieurs appareils disponibles dans le commerce nécessitent des adaptations, et souvent une taille différente du titulaire est nécessaire à l’image des animaux d’espèces différentes. En outre, animaux nécessite une anesthésie pour la mesure.
OKR appareils peuvent être utilisés pour évaluer la fonction visuelle chez les rongeurs. Les animaux sont placés sur une plate-forme au centre d’un cylindre réel ou virtuel affichant un déplacement grinçant, de suivre les animaux avec tête réflexive et les mouvements du cou. Cette réponse optocinétique est réduite ou éliminée dans le cas de la réduction ou la perte de la fonction visuelle.
Ce protocole vise à présenter un manuel pour le mesurage de l’épaisseur rétinienne en utilisant un dispositif OCT commercialement disponible avec un support personnalisé offrant inhalant anesthésie. Le protocole montre comment analyser les scans de volume à l’aide du logiciel fourni par le fabricant. Pour le test visuel, vise à fournir des instructions sur la façon d’utiliser un système disponible dans le commerce pour évaluer l’OKR.
Toutes les procédures d’animaux ont été effectuées conformément aux directives d’expérimentales approuvés par les autorités régionales (Agence nationale pour la Nature, l’environnement et la Protection des consommateurs ; référence numéro 84-02.04.2014.A059) et sont conformes à l’Association pour Recherche en Vision et Ophthalmology (ARVO) déclaration sur l’utilisation des animaux en ophtalmique et Vision Research et la directive européens 2010/63/ce relative à la protection des animaux utilisés à des fins scientifiques.
1. confocal Scanning Laser ophtalmologique-optical Coherence Tomography
Remarque : Le protocole de mesure cSLO-OCT est adaptable pour toutes les souches de rats et de souris de laboratoire.
2. réponse optocinétique
Remarque : Par la suite, est fourni un manuel détaillé pour les mesures OKR des souris et des rats, qui peut être adapté aux besoins spécifiques de chacun.
En utilisant l’imagerie de OCT 3rd génération peptide de la myéline oligodendrocyte glycoprotéine (MOG) induit des modèles de souris de l’encéphalomyélite allergique expérimentale (EAE), haute résolution sections morphologiques de la rétine de souris ont été obtenues. Grâce à cette technologie, les capacités de protection des différentes substances ont été démontrées17. Les valeurs d’épaisseur des couches rétiniennes internes (IRL) obtenues sont en bon accord avec le nombre de cellules ganglionnaires rétiniennes (RGC) obtenues par coloration histologique de la rétine wholemounts (Figure 4).
OKR surveillance fournit une lecture fonctionnelle de la neurodégénérescence vu par OCT. Dans ces expériences, fonction visuelle évalués comme fréquence spatiale par OKR et dystrophies dommages évalués comme IRL amincissement par OCT, étaient en corrélation étroite17. Différents protocoles peuvent être utilisés pour examiner l’acuité visuelle en changeant la fréquence spatiale ou temporelle, la sensibilité au contraste, l’orientation ou la vitesse de la grille mobile. Dans le modèle de l’EAE, une fréquence spatiale améliorée de 0,05 cycles/degré (c/d) des animaux traités avec la substance 1 a été détectée par rapport aux souris non traitées de MOG-EAE (Figure 5).
Figure 1 : support personnalisé pour la mesure de l’OCT. (A) OCT imagerie de souris C57BL/6J en utilisant le support personnalisé33 et (B) l’axe de rotation autour de le œil de rongeur. Rotation dans le plan transversal (à gauche) et dans le plan axial (à droite) est démontrée. Ce chiffre a été modifié par Dietrich, M. Al.33. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : OCT après analyse de l’acquisition. « 1, 2, 3 mm » grille ETDRS sur le protocole de volume B-scan 25 (à gauche). L’épaisseur des couches rétiniennes est fournie pour les différents secteurs rétiniens par le logiciel (à droite). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : mesure OKR des souris et des stimulus paramètres. Haut (A) découvre à travers la caméra analyse une souris C57BL/6J sur la plate-forme dans la chambre. (B) l’interface utilisateur et les paramètres du logiciel OKR. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : souris C57BL/6J avec MOG EAE montrent une évolution de la maladie atténué lorsque traitée avec substance 1 par rapport aux témoins non traités. (A), la dégénérescence des couches rétiniennes internes est réduite (B) et la clinique score EAE est atténuée au cours de l’EAE lorsqu’on a administré la substance 1. Souris ont été marqués par jour, et OCT mesures ont été effectuées tous les mois sur une période de 120 jours. Les graphiques représentent la moyenne et l’écart-type d’au moins dix animaux par groupe. (*p < 0,05, ***p < 0,001, aire sous la courbe comparée par analyse de la variance avec les post-hoc test de Dunnett). (C) le changement d’épaisseur IRL est en bon accord avec perte RGC (***p < 0,001, par analyse de la variance avec post-hoc test de Dunnett, par rapport aux souris non traitée de MOG). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : mesure OKR de souris C57BL/6J avec MOG-EAE. (A), OKR révèle une acuité visuelle améliorée d’animaux traitée avec la substance 1 par rapport aux souris non traitées de MOG EAE mesurées par seuil de fréquence spatiale stable sur une période de 120 jours. Les graphiques représentent la moyenne et l’écart-type d’au moins six animaux par groupe (**p < 0,01, ***p < 0,001, aire sous la courbe comparée par analyse de la variance avec les post-hoc test de Dunnett). (B) Image de souris C57BL/6J dans la chambre d’essai. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Ce protocole prévoit une instruction pour les mesures d’épaisseur et l’examen de la fonction visuelle chez les rongeurs. Les affichages visuels sont de plus en plus utilisés dans la recherche translationnelle18,26,38,39,40 et sont facilement transférables aux essais cliniques. L’avantage considérable d’OCT par rapport aux enquêtes histologiques lors des expérimentations animales, c’est que les analyses longitudinales sont possibles permettant l’étude des processus pathologiques dynamiques, largement réduire la variabilité et le nombre de animaux nécessaires par l’étude. En outre, imagerie in vivo avec OCT n’est pas sous réserve de la fixation, coupe ou coloration des artefacts qui peuvent influer sur l’épaisseur de la couche dans les études histologiques.
Cependant, l’orientation orthogonale du faisceau laser sur tous les plans par rapport à la rétine est une étape essentielle pour assurer la qualité et la reproductibilité des valeurs d’épaisseur. Il nécessite une formation de l’enquêteur et est obligatoire avant l’acquisition de scans d’OCT. En outre, comme les appareils commerciaux sont construits à des applications humaines, la qualité des images de OCT rongeurs est reste inférieure par rapport à B-scans de patients humains. Dans l’expérience des auteurs, il peut être difficile de distinguer la rétine interne différente couches (couche des fibres nerveuses rétiniennes, couche de cellules de ganglion et couche plexiforme interne) au cours de la correction manuelle. Nous recommandons donc d’analyser ces couches comme une lecture composée (IRL).
Le montage expérimental offre une option d’anesthésie volatile, par exemple, inhalant isoflurane, qui est, selon notre expérience, plus sûre et plus facile à contrôler que l’anesthésie injectable, par exemple, la kétamine-xylazine41,42 et réduit le risque du réveil prématuré des rongeurs en cas d’acquisition plus longue temps (par exemple, lors de l’exécution de l’imagerie de cellules marquées fluorescent). Dans une étude préliminaire, les scans du volume ont été identifiés comme les protocoles la validité plus élevée et la fiabilité. La fiabilité de contre-essai inter-évaluateurs et test était excellente lorsque les analyses de volume à l’exclusion de la partie centrale contenant du disque optique ont été évaluées avec les valeurs (coefficient de corrélation intraclasse) ICC au-dessus de 0,85 pour toutes les évaluations.
La mesure de la réponse optocinétique est basée sur le réflexe involontaire optocinétique, qui se produit en réponse à un champ sans cesse en mouvement. Chez les rongeurs, contrairement aux autres espèces, le mouvement implique non seulement les yeux, mais toute la tête, qui peut facilement être détectée à l’aide de la caméra.
Faire la distinction entre « suivi » ou normale des mouvements comportementales des animaux exige une formation de l’enquêteur, et il est important d’être aveuglé pour le groupe expérimental. En outre, les animaux ont besoin d’une phase d’adaptation pour accueillir la création expérimentale et pendant les protocoles de mesure depuis longtemps, les animaux doivent être animé à plusieurs reprises pour s’assurer que « aucun suivi » n’est due à atteindre le seuil des OKR et ne pas à une diminution de attention. Il y a aussi une variabilité importante souche au sujet de la fonction visuelle du laboratoire souris et les rats43,44. L’acuité visuelle du rongeur doit donc être évaluée avant ils sont testés et certaines souches, tels que des souris SJL, même peut-être pas adaptés aux mensurations OKR, car ils sont homozygotes pour l’allèle Pde6brd1 (dégénérescence rétinienne 1).
En résumé, l’examen de la rétine morphologie et fonction visuelle dans des modèles animaux permet d’enquêtes non invasif et longitudinales des dommages structuraux et fonctionnels qui se produisent dans le contexte de l’EAE et peut être utile dans d’autres modèles impliquant le visuel système, y compris mais non limité aux modèles des rétinopathies ou de lésions du nerf optique.
Le travail présenté sans lien avec que les auteurs déclarent les informations financières suivantes :
Michael Dietrich a reçu des honoraires de haut-parleur de Novartis. Andrés Cruz-Herranz est un stagiaire postdoctoral de la National Multiple Sclerosis Society. Ari J. Green a siégé au Conseil scientifique de MedImmune, Novartis, OCTIMS, création 5 Biosciences et Bionure ; est rédactrice adjointe du JAMA neurologie ; a été membre du conseil éditorial de neurologie ; est titulaire d’un brevet pour les molécules de la remyélinisation et voies ; consulté au sujet de la création 5 Sciences ; recherche reçu soutien de Novartis Pharma OCTIMs, création Sciences SRA, NINDS, NIA, National multiple Sclerosis Society, Sherak Foundation et la Fondation Hilton ; est titulaire d’actions ou stock-options en création 5 ; et a servi comme témoin expert à Mylan v Teva Pharma. Hans-Peter Hartung bénéficie d’honoraires pour siéger à des comités directeurs de Biogen Idec, GeNeuro, Sanofi Genzyme, Merck, Novartis Pharmaceuticals, Octapharma, Opexa Therapeutics, Teva Pharmaceuticals, MedImmune, Bayer HealthCare, avance Pharma, et Roche, les droits d’avoir siégé sur des comités consultatifs de Biogen Idec, Sanofi Genzyme, Merck, Novartis Pharmaceuticals, Octapharma, Opexa Therapeutics, Teva Pharmaceuticals et Roche et conférence de Biogen Idec, Sanofi Genzyme, Merck, Novartis Pharmaceuticals , Octapharma, Opexa Therapeutics, Teva Pharmaceuticals, MedImmune et Roche. Philipp Albrecht a reçu une indemnisation pour siéger à des comités consultatifs scientifiques pour Ipsen, Novartis, Biogen ; Il a reçu des honoraires de haut-parleur et parcourez le soutien de Novartis, Teva, Biogen, Merz Pharmaceuticals, Ipsen, Allergan, Bayer Healthcare, Esai, UCB et Glaxo Smith Kline ; Il a reçu le soutien à la recherche de Novartis, Biogen, Teva, Merz Pharmaceuticals, Ipsen et Roche. Les autres auteurs ne rapportent aucune divulgation.
Ce travail a été soutenu par des subventions de la Fondation Dr Robert Pfleger Ilselore Luckow-fondation, ainsi que Biogen et Novartis à pa Figure 1 b a été reproduite de « manipulateurs positionnels confiné pour l’imagerie oculaire de rats et de souris anesthésiés : un guide de bricolage. Dietrich, M., Cruz-Herranz, A., Yiu, Aktas, O., Brandt, A. U., H., Hartung, HP., Green, A., Albrecht, P. BMJ ophtalmologie ouverte. 1 (1), e000008, 2017" avec la permission du BMJ Publishing Group Ltd.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Heidelberg Spectralis HRA+OCT system | Heidelberg Engineering, Germany | N/A | ophthalmic imaging platform system |
Heidelberg Eye Explorer | Heidelberg Engineering, Germany | N/A | Version 1.9.10.0 |
blue 25D non-contact lens | Heidelberg Engineering, Germany | N/A | lens for rodent mesurement |
OptoMotry | CerebralMechanics Inc., Canada | N/A | system for visual function analysis |
OptoMorty HD software | CerebralMechanics Inc., Canada | N/A | Version 2.1.0 |
Inhalation Anesthetic Isoflurane | Piramal Critical Care, Bethlehem, PA, USA | 803250 | inhalation anesthetic |
Phenylephrin 2.5%-Tropicamide 0.5% | University Hospital Düsseldorf, Germany | N/A | pupillary dilation |
Visc-Ophtal | Dr. Robert Winzer Pharma GmbH, Berlin, Germany | 58407 | ophthalmologic eye gel |
GraphPad Prism | GraphPad Software Inc, San Diego, CA, USA | N/A | statistical analysis software, Version 5.00 |
IBM SPSS Statistics | IBM Corporation, Armonk, New York, USA | N/A | statistical analysis software, Version 20 |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon