JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Neuroscience

Justering av synlig lys optisk koherens tomografi fibergrammer med konfokale bilder av samme mus netthinnen

Published: June 30th, 2023

DOI:

10.3791/65237

1Department of Biology, University of Virginia, 2Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 3Department of Ophthalmology, University of Virginia, 4Program in Fundamental Neuroscience, University of Virginia, 5Department of Psychology, University of Virginia

Den nåværende protokollen skisserer trinnene for justering in vivo synlig-lys optisk koherens tomografi fibergrafi (vis-OCTF) bilder med ex vivo konfokale bilder av samme mus retina med det formål å verifisere observert retinal ganglion celle aksonbunt morfologi i in vivo bilder.

I de senere år har in vivo retinal imaging, som gir ikke-invasiv, sanntid og langsgående informasjon om biologiske systemer og prosesser, blitt brukt i økende grad for å oppnå en objektiv vurdering av nevrale skader i øyesykdommer. Ex vivo konfokal avbildning av samme netthinne er ofte nødvendig for å validere in vivo-funnene , spesielt i dyreforsøk. I denne studien demonstrerte vi en metode for å justere et ex vivo konfokalt bilde av musehinnen med sine in vivo-bilder . En ny klinisk klar bildebehandlingsteknologi kalt synlig lys optisk koherens tomografi fibergrafi (vis-OCTF) ble brukt til å skaffe in vivo bilder av musehinnen. Vi utførte deretter konfokal avbildning av samme netthinne som "gullstandarden" for å validere in vivo vis-OCTF-bildene. Denne studien muliggjør ikke bare videre undersøkelse av molekylære og cellulære mekanismer, men etablerer også et grunnlag for en sensitiv og objektiv evaluering av nevrale skader in vivo.

Retinal ganglionceller (RGC) spiller en kritisk rolle i visuell informasjonsbehandling, mottar synaptiske innganger gjennom deres dendritiske trær i det indre plexiforme laget (IPL) og overfører informasjonen via deres axoner i retinal nervefiberlaget (RNFL) til hjernen 1,2,3,4. Ved syke tilstander som glaukom kan tidlig RGC-degenerasjon resultere i subtile endringer i RNFL, ganglioncellelaget (GCL), IPL og optisk nerve hos både pasienter og gnagermodeller 5,6,7,8,9.<....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Alle dyreprosedyrer ble godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved University of Virginia og i samsvar med retningslinjene for bruk av dyr fra National Institute of Health (NIH). Se materialfortegnelsen for detaljer relatert til alle materialer, reagenser og instrumenter som brukes i denne protokollen.

1. In vivo vis-OCT-avbildning

  1. Vis-OCT-systemet
    1. Se for deg musens øyne ved hjelp av et lite dyr vis-OCT-system som br.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Det sammensatte vis-OCT-fibergrammet sammenlignes med det tilsvarende konfokale bildet av flatmontert retina immunfarget med Tuj-1 for RGC-aksoner (figur 1D, topppanel). Aksonbunter avbildet av vis-OCTF kan matches med Tu-j1-merkede aksonbunter på konfokalbildet. Blodkar viser vanligvis gjenkjennelige forgreningsstrukturer sammenlignet med omkringliggende aksonbunter i fibergrambilder, som kan matches med ICAM-2-merkede blodkar på konfokalbildet (figur 1D, ned.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Det er to trinn i denne protokollen som krever oppmerksomhet. For det første er det nødvendig å sikre at dyret er under dyp anestesi og at øynene er fullt utvidet før vis-OCT avbildning. Hvis musene ikke er tilstrekkelig bedøvet, kan deres raske pust føre til ustabile bevegelser av ansiktsbildene, noe som kan påvirke kvaliteten på fibergrammet negativt. Videre kan utilstrekkelig utvidelse også ha en negativ innvirkning på bildekvaliteten, siden iris kan hindre lyset og hindre det i å nå netthinnen........

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Denne studien støttes av DrDeramus Research Foundation Shaffer Grant, 4-CA Cavalier Collaborative Award, R01EY029121, R01EY035088 og Knights Templar Eye Foundation.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
Equipment
Halo 100Opticent Health, Evanston, IL
Zeiss LSM800 microscopeCarl Zeiss
Drugs and antibodies
4% paraformaldehyde (PFA)Santz Cruz Biotechnology, SC-2816921-2 drops
Bovine serum albumin powderFisher Scientific, BP9706-1001:10
Donkey anti Mouse Alexa Fluor 488 dyeThermo Fisher Scientific, Cat# A-212021:1,000
Donkey anti rat Alexa Fluor 594 dyeThermo Fisher Scientific, Cat# A-212091:1,000
Euthasol (a mixture of pentobarbital sodium (390 mg/mL) and phenytoin sodium (50 mg/mL))Covetrus, NDC 11695-4860-115.6 mg/mL
KetamineCovetrus, NADA043304114 mg/kg
Mouse anti-Tuj1A gift from Anthony J. Spano, University of Virginia1:200
Normal donkey serum(NDS)Millipore Sigma, S30-100 mL1:100
Phosphate-buffered saline (PBS, 10x), pH 7.4
(Contains 1370 mM NaCl, 27 mM KCl, 80 mM Na2HPO4, and 20 mM KH2PO4)
Thermo Fisher Scientific, Cat# J62036.K31:10
Rat anti-ICAM-2BD Pharmingen, Cat#5533251:500
Tropicamide drops Covetrus, NDC17478-102-12
Triton X-100
(Reagent Grade)
VWR, CAS: 9002-93-11:20
Vectashield mounting mediumVector Laboratories Inc. H2000-10
XylazineCovetrus, NDC59399-110-2017 mg/kg

  1. Sernagor, E., Eglen, S. J., Wong, R. O. Development of retinal ganglion cell structure and function. Progress in Retinal and Eye Research. 20 (2), 139-174 (2001).
  2. Sanes, J. R., Masland, R. H. The types of retinal ganglion cells: current status and implications for neuronal classification. Annual Review of Neuroscience. 38, 221-246 (2015).
  3. Seabrook, T. A., Burbridge, T. J., Crair, M. C., Huberman, A. D. Architecture, function, and assembly of the mouse visual system. Annual Review of Neuroscience. 40, 499-538 (2017).
  4. Cang, J., Savier, E., Barchini, J., Liu, X. Visual function, organization, and development of the mouse superior colliculus. Annual Review of Vision Science. 4, 239-262 (2018).
  5. Quigley, H. A. Understanding glaucomatous optic neuropathy: the synergy between clinical observation and investigation. Annual Review of Vision Science. 2, 235-254 (2016).
  6. Whitmore, A. V., Libby, R. T., John, S. W. Glaucoma: thinking in new ways-a role for autonomous axonal self-destruction and other compartmentalised processes. Progress in Retinal and Eye Research. 24 (6), 639-662 (2005).
  7. Syc-Mazurek, S. B., Libby, R. T. Axon injury signaling and compartmentalized injury response in glaucoma. Progress in Retinal and Eye Research. 73, 100769 (2019).
  8. Puyang, Z., Chen, H., Liu, X. Subtype-dependent morphological and functional degeneration of retinal ganglion cells in mouse models of experimental glaucoma. Journal of Nature and Science. 1 (5), (2015).
  9. Tatham, A. J., Medeiros, F. A. Detecting structural progression in glaucoma with optical coherence tomography. Ophthalmology. 124, S57-S65 (2017).
  10. Shu, X., Beckmann, L., Zhang, H. Visible-light optical coherence tomography: a review. Journal of Biomedical Optics. 22 (12), 1-14 (2017).
  11. Miller, D. A., et al. Visible-light optical coherence tomography fibergraphy for quantitative imaging of retinal ganglion cell axon bundles. Translational Vision Science and Technology. 9 (11), (2020).
  12. Beckmann, L., et al. In vivo imaging of the inner retinal layer structure in mice after eye-opening using visible-light optical coherence tomography. Experimental Eye Research. 211, 108756 (2021).
  13. Grannonico, M., et al. Global and regional damages in retinal ganglion cell axon bundles monitored non-invasively by visible-light optical coherence tomography fibergraphy. Journal of Neuroscience. 41 (49), 10179-10193 (2021).
  14. Allen-Worthington, K. H., Brice, A. K., Marx, J. O., Hankenson, F. C. Intraperitoneal Injection of Ethanol for the Euthanasia of Laboratory Mice (Mus musculus) and Rats (Rattus norvegicus). J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (6), 769-778 (2015).
  15. Boivin, G. P., Bottomley, M. A., Schiml, P. A., Goss, L., Grobe, N. Physiologic, Behavioral, and Histologic Responses to Various Euthanasia Methods in C57BL/6NTac Male Mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 56 (1), 69-78 (2017).
  16. Chen, H., et al. Progressive degeneration of retinal and superior collicular functions in mice with sustained ocular hypertension. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 56 (3), 1971-1984 (2015).
  17. Feng, L., Chen, H., Suyeoka, G., Liu, X. A laser-induced mouse model of chronic ocular hypertension to characterize visual defects. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 78 (78), (2013).
  18. Gao, J., et al. Differential effects of experimental glaucoma on intrinsically photosensitive retinal ganglion cells in mice. Journal of Comparative Neurology. 530 (9), 1494-1506 (2022).
  19. Thomson, B. R., et al. Angiopoietin-1 knockout mice as a genetic model of open-angle glaucoma. Translational Vision Science and Technology. 9 (4), (2020).
  20. Feng, L., et al. Sustained ocular hypertension induces dendritic degeneration of mouse retinal ganglion cells that depends on cell type and location. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 54 (2), 1106-1117 (2013).
  21. Grannonico, M., et al. Longitudinal analysis of retinal ganglion cell damage at individual axon bundle level in mice using visible-light optical coherence tomography fibergraphy. Translational Vision Science and Technology. 12 (5), (2023).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved