Met behulp van de electroretinogram om Function beoordelen in het knaagdier Retina en de beschermende effecten van Remote Limb Ischemische preconditionering
9 juni 2015
Het elektroretinogram (ERG) is een elektrisch potentiaal dat door de retina wordt gegenereerd als reactie op licht. Dit artikel beschrijft hoe de ERG kan worden gebruikt om de retinale functie te beoordelen, bij in het donker aangepaste ratten, en hoe het kan worden gebruikt om een neuroprotectieve interventie te evalueren, in dit geval afstandsischemisch preconditioning.
Het algemene doel van deze procedure is om de visuele functie te testen bij normaal lichtbeschadigde en remote ischemisch gepreconditioneerde en lichtbeschadigde ratten met behulp van het ERG, om zo de beschermende effecten van remote ledemaatischemie op het netvlies aan te tonen. Dit wordt bereikt door de ratten eerst 12 uur donker te adapteren. De tweede stap is het registreren van het baseline donkergeadapteerde ERG met behulp van LED-lichtstimuli en een digitale versterker.
Kies vervolgens voor het blootstellen van de ratten aan retinale stress door ze aan fel continu licht te exponereren. De laatste stap is het vergelijken van de ERG-opnames van de ratten met lichtschade en die met remote limb ischemie zijn voorbehandeld, waarbij de fotoreceptorresponsen in de A-golf en de inneren retinale responsen in de B-golf worden gemeten. Uiteindelijk wordt de donkergeadapteerde ERG gebruikt om de scotopische visuele functie te beoordelen.
Zo kan deze methode inzicht bieden in neuroprotectie op basis van remote ischemie. Het kan daarnaast worden toegepast op farmacologisch onderzoek naar andere vormen van netvliesbeschadiging en -ziekten, en voor de screening van dieren met visuele defecten. Om deze procedure te starten, laat u de rat 12 uur lang wennen aan het donker en anesthetiseer deze vervolgens door middel van een injectie met een ketamine-xylazine-cocktail.
Zodra het dier bewusteloos is, moet de diepte van de anesthesie worden gecontroleerd door voorzichtig in de poot te knijpen om er zeker van te zijn dat de reflexreactie afwezig is. Breng vervolgens een druppel atropine en een druppel proxmethaan aan op het hoornvlies. Snijd een zwart garen van 10 centimeter lang af.
Maak vervolgens een lus met de draad en schuif de lus over de equator van het oog, waarbij deze strak genoeg moet zitten om de oogbol iets naar voren te treken en het hoornvlies vrij te houden van het ooglid. Breng daarna carmer-oogdruppels aan op de hoornvliezen. Plaats de rat op het absorberende strooisel bovenop het verwarmde platform, waarbij de kop in de opening van de ganzfeld wordt geplaatst.
Plaats vervolgens de interne temperatuursensor in het rectum om ervoor te zorgen dat de lichaamstemperatuur op 37 °C wordt gehouden, en bevestig de temperatuursensor door de kabel aan de staart van de rat te plakken. Plaats daarna de referentie-elektrode subcutaan in het achterpootje. Bevestig de negatieve elektrode stevig in de bek om te voorkomen dat de elektrode uit de bek glijdt.
Bevestig de verbindingsdraad aan een stabiel oppervlak. Positioneer vervolgens de positieve elektrode over het centrum van het hoornvlies en zorg ervoor dat de elektrode het hoornvlies voorzichtig raakt met behulp van een micromanipulator. Zodra de elektroden op hun plaats zitten, wordt de gehele opstelling, inclusief het ganzfeld en het dier, afgedekt met een ondoorzichtig materiaal om de donkeradaptatie te behouden.
In de acquisitesoftware: stel de bemonsteringssnelheid in op 2 kHz, met 5 ms voor de pre-collectie bemonstering en een collectietijd van 100 tot 1000 ms. Stel vervolgens de banddoorlaatfilters in op 1 tot 1000 Hz en zorg ervoor dat de bemonstering wordt getriggerd voor een periode van 100 ms na een flits.
Controleer nu de baseline van de registratie. Deze moet vrij zijn van externe ruis, maar de ruis van de versterker en de respiratoire oscillatie wel vertonen. Voer vervolgens een testflits uit.
Dit is een typische ERG-golfvorm als reactie op de testflits. Wanneer dit is voltooid, krijgt het dier 10 minuten de tijd om opnieuw aan het donker te wennen. Controleer vervolgens of de basislijn een stabiel signaal geeft.
Start vervolgens de opname. Controleer aan het einde van de opnamesessie de stabiliteit van de lichaamstemperatuur van het dier. Verwijder de elektroden en breng daarna de carmer-polymeer opnieuw aan op de hoornvliezen. Laat het dier vervolgens herstellen op een warmtemat totdat het volledig mobiel en actief is, alvorens het terug te plaatsen in de huisvesting.
Deze figuur toont de meting van een a-golf en b-golf van een ERG na donkeradaptatie. Het hier getoonde spoor is geregistreerd vanaf het hoornvlies van een donkergeadapteerd oog bij een felle lichtflits gegeven op het tijdstip aangeduid als T nul. De amplitude van een a-golf wordt gemeten vanaf de basislijn tot aan het eerste dal.
De amplitude van de B-golf wordt gemeten vanaf het dal van de A-golf tot de daaropvolgende positieve piek. De latentie wordt gemeten vanaf het stimulusartefact tot het punt van belang op het spoor, zoals het dal van de A-golf. Het ruwe, gedomineerde ERG-signaal neemt toe naarmate de lichtstimulus toeneemt.
Een golf wordt zichtbaar bij ongeveer 0,4 logs scotopische candela seconden per vierkante meter, en het twin-flash paradigma is gebruikt om het gemengde ERG-signaal te scheiden in kegel- en staafresponsen. Eenmaal beheerst, kan deze techniek binnen 30 minuten worden uitgevoerd.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie maakt gebruik van het elektroretinogram (ERG) om de retinale functie bij in het donker geadapteerde ratten te evalueren. Er wordt specifiek gekeken naar de neuroprotectieve effecten van remote ischemische preconditionering op de retinale responsen na licht-geïnduceerde stress.
Belangrijkste studieonderdelen
Wetenschappelijk vakgebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Beoordeling van de retinale functie
Achtergrond
- Het elektroretinogram (ERG) meet de elektrische reacties van het netvlies op licht.
- Donkeradaptatie is essentieel voor een nauwkeurige ERG-beoordeling.
- Remote ischemische preconditionering kan neuroprotectie bieden aan retinale cellen.
- Blootstelling aan licht kan retinale stress induceren, wat de visuele functie beïnvloedt.
Doel van de studie
- Om de visuele functie bij normale en geconditioneerde ratten via ERG te beoordelen.
- Om de beschermende effecten van remote limb ischemie op de gezondheid van het netvlies aan te tonen.
- Om ERG-responsen tussen ratten met lichtbeschadiging en geconditioneerde ratten te vergelijken.
Gebruikte methoden
- Donkeradaptatie van ratten gedurende 12 uur voorafgaand aan de testen.
- Registratie van de baseline ERG in donkeradaptatie met behulp van LED-lichtstimuli.
- Inductie van retinale stress door blootstelling aan helder continu licht.
- Vergelijking van ERG-registraties om de responsen van de fotoreceptoren en de binnenste retina te meten.
Belangrijkste resultaten
- Basislijn-ERG-metingen zijn vastgesteld voor donker-geadapteerde ratten.
- Lichtblootstelling leidde tot meetbare veranderingen in de ERG-responsen.
- Preconditioneerden ratten vertoonden verbeterde retinaalresponsen in vergelijking met niet-preconditioneerden ratten.
- De resultaten ondersteunen de hypothese van neuroprotectie via remote ischemische preconditionering.
Conclusies
- Het ERG is een effectief instrument voor het beoordelen van de retinaalfunctie onder stress.
- Remote ischemische preconditioning kan licht-geïnduceerde retinale schade beperken.
- Verder onderzoek zou de therapeutische toepassingen van deze interventie kunnen verkennen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de industrie
Beoordeling via het elektroretinogram (ERG) in knaagdiermodellen maakt een kwantitatieve evaluatie van de retinale functie en neuroprotectieve interventies mogelijk, wat vroege validatie van targets in de ontdekking van oogheelkundige geneesmiddelen ondersteunt. Het vermogen van het protocol om staaf- en kegelhout-responsen te onderscheiden en functionele uitkomsten na remote limb ischemische preconditioning te meten, biedt voorspellende zekerheid voor mechanistische risicoreductie en translationele continuïteit. Deze benadering is direct relevant voor portfolio-triage en prioritering van neuroprotectieve strategieën in preklinische pijplijnen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Target Validatie
- Maakt het toetsen van neuroprotectieve hypothesen in modellen van retinaal letsel mogelijk.
- Ondersteunt functionele targetvalidatie door het kwantificeren van responsen in de fotoreceptoren en de binnenste retina.
- Faciliteert mechanistische risicoreductie door de bijdragen van de staafjes- en kegeltjespaden te isoleren.
- Biedt voorspellende zekerheid voor het verder ontwikkelen van neuroprotectieve kandidaten.
Screening & Assayontwikkeling
- Stelt gevalideerde, reproduceerbare ERG-protocollen vast voor functionele screening van interventies.
- Levert kwantitatieve, gestandaardiseerde resultaten (A-golf, B-golf amplitudes) voor de evaluatie van verbindingen.
- Maakt schaalbaarheid en hergebruik van het platform mogelijk over farmacologische en genetische modellen van netvliesschade.
- Ondersteunt de screening van dieren met visuele defecten voor de selectie van preklinische kandidaten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt functionele ERG-eindpunten uit met ziekterelevante modellen van retina-letsels.
- Maakt continuïteit mogelijk van ontdekking tot preklinische validatie van neuroprotectieve strategieën.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling op basis van kwantitatieve functionele uitkomsten.
- Faciliteert de ontwikkeling van translationele biomarkers voor neuroprotectie van de retina.
Integratie van Pipeline & Workflow
Het ERG-protocol integreert stappen van vroege ontdekking tot preklinische validatie en ondersteunt hypothesetoetsing, mechanische risicoreductie en kwantitatieve beoordeling van neuroprotectieve interventies.
- Discovery Biology: Biedt functionele readouts voor hypothese-gestuurde evaluatie van mechanismen voor retinale bescherming.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve ERG-outputs voor de screening van verbindingen en interventies.
- Analytics: Maakt meting van A-golf- en B-golfamplituden en latenties mogelijk voor comparatieve analyse.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen de discovery- en preklinische fasen met functionele eindpunten die relevant zijn voor de ziekte.
- Enterprise Reuse: Biedt een gestandaardiseerd, minimaal invasief platform dat aanpasbaar is aan diverse studies naar retinale beschadiging en neuroprotectie.
Operationele impact en impact op de organisatie
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in neuroprotectiestudies.
- Operationele waarde: Standaardiseert de functionele beoordeling, waardoor reproduceerbaarheid en schaalbaarheid over studies heen worden gewaarborgd.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en verbetert de kapitaalefficiëntie door robuuste functionele eindpunten te bieden.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risicogecorrigeerde prioritering en de verdere ontwikkeling van neuroprotectieve kandidaten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in elektrofysiologie en het hanteren van knaagdieren voor een betrouwbare ERG-acquisitie.
- Vereist een gekalibreerde lichtstimulus en precieze plaatsing van de elektroden voor reproduceerbare resultaten.
- Vraagt om standaardisatie tussen teams van de anesthesie, adaptatie en registratieparameters.
- Aanpasbaar aan verschillende modellen van retinale beschadiging en studies naar neuroprotectieve interventies.
- Beperkte gevoeligheid voor het detecteren van gelokaliseerde retinale schade; het meest geschikt voor pan-retinale functionele beoordeling.
