本文演示了在山羊和恒河猴中进行的多种体内检测方法(闪光视觉诱发电位、图形视网膜电图和光学相干断层扫描),以研究视神经及其神经元的结构与功能。
方法文章
* These authors contributed equally
本文演示了在山羊和恒河猴中进行的多种体内检测方法(闪光视觉诱发电位、图形视网膜电图和光学相干断层扫描),以研究视神经及其神经元的结构与功能。
视神经收集来自视网膜神经节细胞的轴突信号,并将视觉信号传递至大脑。由于大型动物模型在体型和解剖结构上更接近人类,因此在将新型治疗策略从啮齿类动物模型转化为临床应用的过程中,视神经损伤的大型动物模型至关重要。本文介绍了一些用于评估大型动物视网膜神经节细胞(RGCs)和视神经(ON)功能与结构的体内方法,包括视觉诱发电位(VEP)、图形视网膜电图(PERG)和光学相干断层扫描(OCT)。本研究采用了山羊和非人灵长类动物。通过逐步展示这些体内方法,我们希望提高不同实验室之间的实验可重复性,并促进视神经病变大型动物模型的应用。
视神经(ON)由视网膜神经节细胞(RGC)的轴突组成,负责将视觉信号从视网膜传递至大脑。视神经疾病,例如青光眼、外伤性或缺血性视神经病变,常导致不可逆的视神经/RGC退变及严重的视力丧失。尽管目前在啮齿类动物模型中已取得多项视神经再生和RGC保护的突破性进展1,2,3,4,5,6,但大多数视神经疾病的临床治疗在过去半个世纪中基本未变,疗效仍不理想7,8。为了弥合基础研究与临床实践之间的差距,利用大动物视神经疾病模型开展转化研究通常是必要且有益的,因为大动物模型在解剖结构上比啮齿类动物更接近人类。
山羊和恒河猴是本实验室用于模拟人类视神经疾病的两种大型动物模型。根据颅骨CT扫描结果,山羊眼球、视神经及其邻近结构(如眼眶、鼻腔、颅底等)的尺寸与人类相似9。因此,山羊模型为在人类应用前评估和优化治疗设备或外科手术操作提供了重要机会。恒河猴作为非人灵长类动物(NHP),具有与人类相似的独特视觉系统,而这种系统在其他物种中并不存在10,11。此外,非人灵长类动物对损伤和治疗的病理生理反应也与人类更为接近12。
体内测试可纵向评估视神经(ON)和视网膜神经节细胞(RGC)的结构与功能,在大动物研究中具有重要意义。图形视网膜电图(PERG)可用于评估RGC功能,闪光视觉诱发电位(FVEP)则反映视觉系统中视网膜-外侧膝状体-皮层通路的完整性。因此,PERG联合FVEP可反映视神经功能9,13,14。视网膜光学相干断层扫描(OCT)成像具有高时间与空间分辨率,可清晰显示视网膜结构,并实现对视网膜神经节细胞复合层(GCC)厚度的精确测量9,15。在本研究的电生理检查中,检测前监测生命体征(心率、呼吸频率、血压)及血氧饱和度(SpO2)水平至关重要,因为这些参数显著影响眼部血流,进而影响视觉系统的功能。然而,为简化操作,我们在进行OCT视网膜成像时未监测生命体征。根据我们先前的研究9,OCT测量的GCC厚度非常稳定,不同检测会话间的变异系数接近3%。山羊和恒河猴中的这些体内测试方法已在我们之前的研究中详细描述9。本文再次呈现这些方法,以促进实验的透明度与可重复性。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
实验严格遵循 ARRIVE 指南以及美国国立卫生研究院关于实验动物护理和使用的指南,并符合温州医科大学(WMU)和集运实验室(苏州)机构动物护理与使用委员会批准的协议。4 至 6 月龄、体重为 19–23 kg 的雄性萨能山羊饲养于温州医科大学动物实验中心。5 至 6 岁、体重为 5–7 kg 的雄性恒河猴饲养于集运动物实验中心。所有动物均饲养在温度受控(21 ± 2 °C)的空调房间内,采用 12 小时光照/12 小时黑暗循环,自由进食。
1. 山羊闪光视觉诱发电位(FVEP)
2. 恒河猴的PVEP
注意:图形视觉诱发电位(Pattern VEPs)可在恒河猴中诱发9,其在振幅和潜伏时间上的稳定性优于闪光视觉诱发电位(Flash VEP)17。因此,PVEP 被用于检测非人灵长类动物视网膜-外侧膝状体-皮层通路的完整性。
3. 山羊的图形视网膜电图(PERG)
注意:在先前的研究中,山羊的PERG信号未观察到双眼间的交叉干扰,因此可以同时记录双眼的PERG反应9。
4. 恒河猴的PERG
注意:尚不清楚恒河猴的 PERG 信号是否存在双眼间的交叉对话,因此需分别记录双眼的 PERG 反应。
5. 山羊中的 OCT
6. 恒河猴中的光学相干断层扫描
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
图1A展示了山羊FVEP的代表性结果。尽管相同闪光强度下的波形具有相对相似性,我们仍建议对波形进行两次检查。电子设备产生的电磁波会干扰所采集的电信号,导致基线噪声较高且波形重复性差。因此,建议在进行电生理检查时,确保周围环境中没有多余的电子设备插电运行,以避免此类干扰,并建议至少重复测量两次,以确定实验结果的稳定性和可重复性。当双眼均被遮盖时,双眼记录的波形完全平坦,表明波形确实来源于我们的闪光刺激。图1B展示了山羊PERG的代表性结果。由于其信号稳定且强度高,我们在每个空间频率下仅需一次测量即可获得可靠的波形。随着空间频率的增加,棋盘格的尺寸将逐渐超出山羊眼睛的分辨能力。因此,我们可以看到在12.7 cpd时,PVEP波形已显著下降。与FVEP类似,当我们关闭屏幕时,波形消失。图1C展示了恒河猴PVEP的代表性结果。我们在每个空间频率下重复测量两次。随着空间频率的增加,波幅会下降。这是由于空间频率已超过眼睛的感知能力所致。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
本研究中,我们介绍了山羊和恒河猴的视觉诱发电位(VEP)、图形视网膜电图(PERG)和光学相干断层扫描(OCT)的操作方案。这些体内方法可应用于多种视神经病变的大型动物模型,如青光眼、缺血性或创伤性视神经病变以及视神经炎9。
PVEP 比 FVEP 更稳定且更敏感17;然而,在山羊中无法诱发出 PVEP9。因此,在本实验室中,我们对山羊进行 FVEP 检测,对恒河猴进行 PVEP 检测,以评估视网膜-外侧膝状体-皮层通路的完整性。据我们所知,目前尚不清楚为何在山羊中可以诱发出 PERG 而不能诱发出 PVEP。可能的原因是山羊的视神经功能和结构与人类存在差异。
由于FVEP的振幅可能受瞳孔大小和环境光照的影响,我们在记录FVEP时会散大瞳孔,并在山羊头部覆盖一条黑色毯子。需要注意的是,在临床FVEP检查中无需散瞳17。类...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
作者无任何利益冲突需要披露。
本研究由以下基金资助:国家重点项目&中国国家重点研发计划(2021YFA1101200);温州市医学科研项目(Y20170188),国家关键研发计划&中国国家重点研发计划(2016YFC1101200);国家自然科学基金(81770926;81800842);重点研发项目&D 计划浙江省项目(2018C03G2090634);浙江省重点研发计划&D 温州眼视光医院项目(YNZD1201902)。资助方或资助机构未参与本研究的设计或实施。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 47.6 x 26.8 cm 显示器 | DELL Inc. | E2216HV | 对比反转的黑白棋盘格视觉刺激呈现在屏幕上 |
| 6.0 mm 气管插管 | 河南拓人医疗器械有限公司 | PVC 6.0 | 确保气道通畅 |
| 鳄鱼夹 | |||
| 阿托品 | 广东揭阳龙阳动物药业有限公司 | 减少支气管分泌物并保护心脏免受迷走神经激活的影响 | |
| 卡波姆眼用凝胶 | Fabrik GmbH,Bausch 的子公司 && 罗姆 | 润湿角膜并稳定记录电极 | |
| ERG-Jet 记录电极 | Roland Consult Stasche&Finger GmbH | 2300 拉绍德封 | ERG 记录 |
| 眼睑撑开器 | 上海金钟医疗器械有限公司 | ZYD020 | 睁眼裂 |
| 海德堡Spectralis OCT系统 | 海德堡工程公司 | OCT 系统 | |
| 成像 | (https://www.heidelbergengineering.com/media/e-learning/Totara-US/files/pdf-tutorials/2238-003_Spectralis-Training-Guide.pdf) | ||
| 异氟烷 | RWD生命科学有限公司 | R510-22 | 异氟烷麻醉 |
| 雄性萨能山羊 | 中国杭州,蔡牧畜牧有限公司 | 4至6月龄、体重19公斤的雄性萨能山羊–23 kg | |
| 针电极 | Roland Consult Stasche&Finger GmbH | U51-426-G-D | 用于FVEP接地电极和PERG参考电极 |
| 外周静脉导管静脉输注 | BD 上海医疗器械有限公司 | 383019 | 静脉通路用于阿托品和异丙酚 |
| 丙泊酚 | 贤力邦企业联合会管理有限公司 | 在山羊中诱导异氟烷麻醉 | |
| 复方托吡卡胺滴眼液 | SANTEN OY,日本 | 5% 托吡卡胺和5% 盐酸去氧肾上腺素 | |
| 视觉电生理设备 | 高特克有限公司 | GT-2008V-III | 用于FVEP &和 PERG |
| 赛拉嗪 | 华牧动物保健品有限公司 | 赛拉嗪麻醉:按3 mg/kg剂量行肌肉注射赛拉嗪 | |
| zoletil50 | Virbac | 在猴子中诱导异氟烷麻醉 |
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表
申请许可