2020年7月14日
本文介绍了一种利用直流视网膜电图(DC-ERG)技术记录小鼠视网膜色素上皮(RPE)光诱发电反应的方法,该技术由 Marmorstein、Peachey 及其同事于21世纪初首次描述。
直流视网膜电图(DC-ERG)技术可用于无创性评估视网膜色素上皮功能,以监测与年龄相关的变化或疾病进展,并评价药物干预的效果。该技术通过简化毛细管电极的制备过程,提高了DC-ERG的可重复性和操作便捷性。此外,还可结合标准的欧姆软件应用程序,以促进数据分析。
首先,将25号注射器针头小心地穿过硅胶垫片,插入电极 holder 的后壁。在缓慢抽出针头的同时,用脱气的HBSS填充电极 holder 的底部,注意避免引入气泡,然后装回螺纹帽但不要拧紧。重新插入注射器针头,用HBSS填充间隙中的空余空间,并在填充时保持毛细管水平,以防止溶液从另一端溢出。
握住已填充的毛细管弯曲端,缓慢将另一端穿过松开的帽盖,并拧紧螺帽固定。倾斜电极架,使毛细管电极开口向上,以便气泡排出,并将毛细管置于真空室中脱气 5 至 10 分钟。随后,缓慢释放真空,重新填充电极架和玻璃毛细管,操作如演示所示。
为微电极夹持器制作一个定制支架时,需从8号T型夹的一侧取下黑色聚缩醛夹片,并使用带有磁性球头的圆柱底座(经加工切成一半)来调节高度。用M3规格的螺母将改造后的T型夹固定在磁性球头安装螺钉上,并将约一英寸长、经改造的锥形木制手柄(由棉签清洁棒改制而成)以一定角度插入支架中,从而将微电极夹持器固定在自制的T型夹磁性球头关节支架内。然后,利用稀土磁铁圆柱底座,将定制的电极夹持器支架牢固地固定在显微镜载物台的金属板上,实现围绕180度轴线的360度旋转。
进行电极测试时,首先将组装完毕且充满HBSS的毛细管微电极轻轻放入盛有HBSS的小容器中。将针状接地电极和位于中心的银/氯化银参考电极一同置于同一HBSS溶液中以完成电路,并选择或创建适当的标识符以描述待测小鼠。要选择将要执行的直流耦合视网膜电图(DC-ERG)方案,请点击“Protocols”(方案),然后选择DC-ERG。
点击运行。将弹出一个包含患者信息的对话框。如果信息正确,请点击“是”,然后进入六步中的第一步。
关闭法拉第笼的门,然后单击“impedance”以显示阻抗模式。确认口部参考电极、尾部接地电极和记录电极的数值在可接受范围内,然后单击“step”进入六步中的第四步,以测试基线稳定性。要开始查看轨迹,请单击“preview”。
波形应为低噪声,峰峰值幅度小于200微伏。进行实验时,先在镇静小鼠的角膜上滴一滴5%盐酸丙帕他卡因,以麻醉角膜,随后滴加一滴2.5%盐酸去氧肾上腺素和5%托吡卡胺以散大角膜。在ERG系统软件中,确认已选择正确的受试者。
点击方案。在方案描述下,选择DC-ERG并点击运行。点击“是”以确认正在进行正确的测试。
使用六个步骤中的第一步,打开圆顶内的微弱红光,并将小鼠放置在加热的记录台上。用镊子小心地撑起后肢的皮肤。一只手牢固地握住针电极,另一只手将电极皮下插入后肢,以固定电极位置。
将参比银-氯化银电极放入动物口腔内,使中心的圆片紧贴后侧颊部,并固定于牙齿后方。在将毛细管电极放置到眼睛上之前,先将电极架调整至玻璃毛细管呈垂直方向,并用食指轻弹电极架,以去除可能引入的气泡。使用25号针头用HBSS填充毛细管尖端,并检查毛细管,确保尖端无气泡残留。
将电极架放置到位,使充满HBSS的毛细管开口端轻轻接触角膜。小心避免产生气泡,将润滑眼用凝胶的分装器倒置,弃去最初的几滴。然后在每只眼睛上滴加一滴润滑眼用凝胶,以维持导电性,并防止记录过程中角膜干燥。
为了记录直流视网膜电图(DC-ERGs),单击“步骤”以选择六个步骤中的第五步,然后单击“阻抗”以使用阻抗检测界面检查左右眼的电阻。每只眼睛的记录电极阻抗值应相近,且接地电极和参考电极的阻抗值均应低于10千欧姆。
单击预览以查看左右眼的轨迹,并等待最多10分钟以获得稳定的基线。然后,单击停止以退出轨迹预览,再单击运行以开始记录。此处显示了来自条件性敲除小鼠和野生型小鼠的示例数据集。
在本次分析中,电极内存在微小气泡,导致信号轨迹的峰-峰值噪声增大。在另一次分析中,通过在将微电极组装到电极夹持器支架内之前,使用真空室处理,消除了气泡。
可以计算前25秒的拟合直线,从而对漂移校正后的反应进行重新绘图,并确定直流视网膜电图(DC-ERG)各组分的振幅。正如预期,视网膜色素上皮(RPE)中cure 7.1钾通道表达的减少显著减弱了c波和快速振荡,表明视网膜色素上皮的电学特性受到明显损害。此处展示了将DC-ERG各组分的相对振幅归一化至野生型后,相对于两个最大的光诱发a波振幅所绘制的结果。
这种分析方法可以确定视网膜色素上皮(RPE)电反应的降低是否仅由光感受器活性的下降所引起,还是存在起源于RPE本身的潜在缺陷。在进入小鼠记录阶段之前,请务必获得稳定的基线,并定期重新检查电极,以排除可能引入的气泡。
可在进行直流视网膜电图(DC-ERG)之前记录暗适应ERG,以评估视锥细胞介导的视网膜功能。也可在直流视网膜电图之后进行明适应ERG,以评估视锥细胞介导的视网膜反应。
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本文介绍了一种改进的直接耦合视网膜电图(DC-ERG)方案,用于无创评估体内视网膜色素上皮(RPE)功能。该方法强调优化电极制备、降低噪声以及简化数据分析流程,可在小鼠模型中可靠地测量RPE电生理反应,适用于衰老、疾病进展及药物干预研究。
视网膜色素上皮(RPE)功能的可靠、无创测量对于眼科疾病模型的转化研究和药理学评估至关重要。改进的直流视网膜电图(DC-ERG)方案可提高数据质量和可重复性,有助于在临床前研究流程中实现可靠的靶点验证和机制性风险降低。该工作流程能够对RPE的电生理反应进行稳健评估,为与年龄相关及退行性视网膜疾病研究中的项目决策提供依据。
本方案融入了从发现到临床前研究的连续过程,将早期的机制性研究与眼科研究中的转化生物标志物开发相衔接。