In vivo Methoden om retinale ganglioncel en oogzenuwfunctie en -structuur bij grote dieren te beoordelen
26 februari 2022
Hier analyseren we verschillende in vivo tests (flash visual evoked potential, patroonelektroretinogram en optische coherentietomografie) bij geiten- en resusaap om de structuur en functie van de oogzenuw en zijn neuronen te begrijpen.
Hallo allemaal. Dit is Yikui Zhang van het Wenzhou Eye Hospital. De bovenste zenuw mist Exxons van de orexine ganglioncellen en stuurt vervolgens het visuele signaal naar de hersenen.
Een groter model van bovenste zenuwletsel is essentieel om de nieuwe behandeling van robotmodel naar lymfetoepassing te vertalen. Hier beschrijven we enkele in vivo methoden om de structuur en functie van de orexine ganglioncellen in de bovenste zenuw bij grote dieren te evalueren. Door deze methode stap voor stap te presenteren, hopen we experimentele reproductieve handicaps te vergroten en het gebruik van grotere modellen van optische neurose te vergemakkelijken.
Scheer het met een elektronisch scheermes. En bereid het drie keer voor met 70% alcohol, om de huid te reinigen en de onderhuidse ader bloot te leggen. Breng intraveneus een perifeer veneus castor in.
Druppel vervolgens atropine en propofol. Intubeer de geit met een zes millimeter tracheale buis en sluit aan op een kunstmatig gasmasker. Anesthesie werd gehandhaafd met 3,5% isofluraan in zuurstof bij een constante stroomsnelheid van twee liter.
Plaats de temperatuursensor onder de tong van de geit. Klem de zuurstofverzadigingskloof aan het proximale uiteinde van het geitenoor. Bind de bloeddrukmanchet aan de basis van de dij.
Klem ECG splijt op de ledematen in volgorde. Vervolgens kunnen we de vitale indicatoren van de geit volgen. Scheer het haar en desinfecteer de huid met betadine en 70% alcohol drie keer in het midden van het frontale bot.
Open de sterilisatiezak met daarin de schaar en de nagels. Maak huidincisies om de schedel bloot te leggen met een schaar. Stalen schroeven voor geïmplanteerd in het midden van het frontale bot.
Scheer het haar en desinfecteer de huid met betadine en 70% alcohol drie keer op een middelste punt van twee oren in het achterhoofdsbeen. Maak huidincisies. Stalen schroeven voor geïmplanteerd op het middelste punt van twee oren in achterhoofdsbeen.
De geslepen naaldelektrode wordt subcutaan onder de frontale schedelschroef ingebracht. De actieve elektrode en de referentie-elektrode zijn verbonden met respectievelijk frontale en occipitale schroeven met alligatorclips om de impotentie van de elektrode te verminderen. Pleister één oog.
Breng actuele anesthesie oogdruppels aan op het oogoppervlak. Pupillen aan beide zijden worden verwijd door mydriasis oogdruppels. Plaats de kop van de geit in een met gas gevulde stimulator gericht ambulant licht.
Leg de zwarte deken over de stimulator en de geitenkop voor vijf minuten aanpassing. Ooglidspeculum wordt gebruikt om zijn pupil volledig bloot te leggen. Controleer de impotentie van het elektrodeweefselcontact.
Zorg ervoor dat de impotentie voor elk minder dan 10 kilometer is om elektromagnetische interferentie van andere elektrische apparaten in dezelfde kamer te voorkomen. Controleer het basisgeluid zonder lichtstimulatie. Start de FVEP-opname.
Merk op dat FVEP-opname bij elke lichtintensiteit twee keer wordt uitgevoerd. Merk op dat bevochtig het hoornvlies met kunstmatige scheur als het droog lijkt. Herhaal ongeveer stappen voor het contralaterale oog.
Start de FVEP-opname met verschillende lichtintensiteiten achter elkaar. Voor elke opname worden 64 sporen gemiddeld om één golfvorm op te leveren. De eerste positieve en actieve piek in de FVEP-golfvorm werd aangeduid als P1 en N1. De gesteriliseerde grondelektrode wordt in de oorlel geplaatst.
De gesteriliseerde actieve en referentie-elektroden worden subcutaan ingebracht langs respectievelijk de middellijn en het frontale en occipitale bot. Ooglidspeculum wordt gebruikt om zijn pupil volledig bloot te leggen. Pleister één oog.
Registreer patroon VEP-reacties van het andere oog op verschillende ruimtelijke frequenties achter elkaar. Sluit aan op de grondelektrode met een krokodillenclip. Twee gesteriliseerde naaldreferentie-elektroden worden onder de huid geplaatst, een centimeter achter de laterale canthus aan beide zijden.
Ooglidspeculum wordt gebruikt om zijn pupil volledig bloot te leggen. Twee gedesinfecteerde ERG-opname-elektroden zijn beide hoornvlies gecentreerd na topische toepassing van kunstmatige scheur. Voor elk oog worden twee stimulatoren geplaatst met een kijkafstand van 50 centimeter.
Zorg ervoor dat impotentie onder de 10 kilometer is. Volg de basislijnruis zonder lichtstimulatie. Richt het ambulante licht.
Start patroon ERG-opname van beide ogen tegelijkertijd op verschillende ruimtelijke frequenties achter elkaar. Ten slotte, terugkeer van het scherm om patroon ERG op te nemen zonder visuele stimulatoren en een actieve controle. Het bandpassfilter is ingesteld om te variëren van één tot 75 Hertz voor drie CPD-patroon ERG.
Het bandpassfilter is van één tot 50 Hertz om de vorm glad te strijken zonder de amplitude te beïnvloeden. De eerste positieve en actieve pieken in de golfvorm worden aangeduid als P1 en N1. Het patroon ERG-amplitude gemeten van N1 tot P1.To elektrode-impotentie te verminderen, wordt een gesteriliseerde naaldreferentie onder de frontale huid geplaatst. En een gesteriliseerde naaldreferentieelektrode wordt onder de huid geplaatst, een centimeter achter de laterale canthus aan één kant.
Een gedesinfecteerde ERG-opname-elektrode wordt op het hoornvlies geplaatst bij een topische toepassing van kunstmatige scheur. Pleister één oog. Een display wordt geplaatst op kijkafstand van 50 centimeter.
Ooglidspeculum wordt gebruikt om zijn pupil volledig bloot te leggen. Vervolgens wordt de geit op de kinsteun geplaatst. Lijn de geit uit met de camera om zijn oogzenuwkop in het confocale scanlaser oftalmoscopiebeeld te sturen door de koppositie te wijzigen.
Klik op de startknop om de eindfase van de detectie in te gaan. Wacht tot het apparaat klaar is met laden. Druk op de gele startknop om de formele beeldvorming te starten.
Pas de joystick aan om het infraroodbeeld gelijkmatig te verlichten om de beeldkwaliteit te verbeteren. Schuif de camera naar voren totdat het rechtopstaande retinale OCT-beeld op het scherm rechtsboven wordt weergegeven. Pas de joystick aan om deze gelijkmatig te laten dansen in een horizontaal retinaal OCT-beeld.
Druk op de knop op de joystick om uw afbeelding automatisch op te vangen. Houd deze joystick ingedrukt om de beeldkwaliteit op het livebeeldscherm te behouden totdat de uitvoering van het beeld is voltooid. Dan pers verwerven.
Selecteer een eerste foto van hoge kwaliteit. Klik met de rechtermuisknop en selecteer referentie instellen. Druk op de vervolgknop om het programma toe te staan de huidige scan automatisch af te stemmen op de basislijnscan.
Eenmaal gematcht, drukt u op de knop op de joystick om automatische real-time tracking te activeren. Klik op de meetknop om het meetplatform te openen. Kies de gum een gereedschap en veeg de RFL-lijn, die automatisch door de machine wordt gelabeld.
Kies het gereedschap Lijntekenen om handmatig de grens tussen IPL en INL te schetsen. Tussen de rode en blauwe lijnen ligt het GCC-complex. Retina-veranderde beeldvorming bij resusaap wordt uitgevoerd met behulp van dezelfde apparatuur en procedure als die gebruikt bij geiten.
Figuur A toont representatieve FVEP bij geiten. Figuur B toont representatief patroon ERG golfvorm bij geit. Figuur C toont een representatief patroon FVEP bij resusaap.
En figuur D toont een representatief patroon ERG-golfvorm in resusaap. Figuur twee toont representatieve retinale OCT-beelden rond de oogzenuwkop en de dikte van het GCC-complex in verschillende perifere gebieden bij geiten en de resusaap. Het model van grote dieren speelt een belangrijke rol in translationeel onderzoek.
In veel gevallen werden veelbelovende therapeutische effecten in kleine diermodellen niet vertaald naar menselijke patiënten. In deze studie presenteerden we het videoprotocol van FVEP, PERG en OCT bij geit en de resusaap. Deze in vivo methode kan worden toegepast in grotere modellen van verschillende optische neurose, zoals glaucoom ischemische of traumatische optische neuropathie en optische neuritis.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie presenteert verschillende in vivo tests, waaronder flash visuele geëvoceerde potentialen, patroon-elektroretinogrammen en optische coherentietomografie bij geiten en rhesusapen. Het onderzoek heeft tot doel de structuur en functie van de nervus opticus en de bijbehorende neuronen te verkennen, om zo inzicht te verschaffen in de transmissie van visuele signalen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Oogheelkunde
Achtergrond
- De studie richt zich op de functie van orexine-ganglioncellen bij de overdracht van visuele signalen.
- Grotere diermodellen zijn cruciaal voor het vertalen van behandelingen van robotische systemen naar praktische toepassingen.
- Inzicht in de functie van de oogzenuw kan het begrip van visuele aandoeningen verbeteren.
- In vivo-methoden zijn essentieel voor het evalueren van neuronale structuren en functies.
Doel van de studie
- Om de methoden voor het onderzoeken van de respons van de oogzenuw op visuele stimuli te evalueren.
- Om de reproduceerbaarheid van experimenten met grotere diermodellen te verbeteren.
- Om de biomechanica van optic neurosis en mogelijke behandelingen hiervan te begrijpen.
Gebruikte methoden
- Er werden in vivo tests uitgevoerd, waaronder flash visuele opgeroepte potentialen (FVEP), patroon-elektroretinogrammen (PERG) en optische coherentietomografie (OCT).
- De biologische modellen bestonden uit geiten en rhesusmacaquen.
- Elke methode omvatte specifieke voorbereidende stappen, zoals anesthesiebeheer, chirurgische voorbereiding en elektrische monitoring.
- Kritieke stappen hielden in het waarborgen van de electrode-impedantie en het volgen van strikte protocollen voor gegevensverzameling.
Belangrijkste resultaten
- De studie beschreef gedetailleerd de registratie van FVEP- en PERG-responsen om de verwerking van visuele signalen in de oogzenuw te beoordelen.
- De resultaten wezen op specifieke pieken (P1 en N1) in de golfvormen die correleerden met visuele stimuli.
- Het onderzoek leverde methodologieën om de datakwaliteit en betrouwbaarheid van de registraties te waarborgen.
- Er werd ingegaan op inzichten in neuronale responsen en de potentiële implicaties voor behandelingen.
Conclusies
- Deze studie demonstreert effectieve methoden voor het evalueren van de functie van de oogzenuw met behulp van in vivo-testen.
- De bevindingen dragen bij aan het begrip van de transmissie van visuele signalen en de implicaties voor de behandeling van letsels aan de oogzenuw.
- De resultaten onderstrepen het belang van grootdiermodellen bij het vertalen van fundamenteel neurowetenschappelijk onderzoek naar klinische toepassingen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Het beoordelen van de functie van retinale ganglioncellen en de oogzenuw bij grote dieren slaat een brug tussen preklinische bevindingen en humane klinische translatie door anatomisch en fysiologisch relevante modellen te bieden. In vivo elektrofysiologische methoden en beeldvorming maken een kwantitatieve evaluatie van de integriteit van de visuele route mogelijk, wat bijdraagt aan de mechanistische risicoreductie van neuroprotectieve en regeneratieve therapieën. Deze benadering vergroot het voorspellend vertrouwen bij de validatie van targets voor optische neuropathieën zoals glaucoom, traumatisch letsel en inflammatoire aandoeningen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het mogelijk om therapeutische hypothesen over het overleven van retinale ganglioncellen en axonale geleiding in ziekterelevante systemen te onderzoeken.
- Operationele waarde: Biedt functionele en structurele uitluikwaardes die de activering van pathways en de biologische activiteit van nieuwe verbindingen verduidelijken.
- Voorspellende waarde: Ondersteunt de identificatie van lead-verbindingen door doelwitmodulatie te correleren met elektrofysiologische en structurele resultaten in grote diermodellen.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert kwantitatieve, reproduceerbare metingen van visueel opgeroepen potentialen en retinadikte voor de standaardisatie van assays.
- Operationele waarde: Stelt reproduceerbare protocollen vast voor longitudinale monitoring vanbehandelingseffecten over verschillende studiecohorten.
- Schaalbaarheid: Faciliteert hergebruik van het platform over verschillende soorten (geit, rhesusaap) en letselmodellen (ischemisch, traumatisch, inflammatoir).
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Meet ziekte-relevante structurele veranderingen (dikte van het GCC-complex) en functionele tekortkomingen (VEP-, PERG-amplituden) die in lijn zijn met klinische eindpunten.
- Operationele waarde: Maakt continuïteit mogelijk van ontdekking tot preklinische validatie door dezelfde parameters in verschillende modelsystemen te monitoren.
- Risicobeperking: Ondersteunt go/no-go-beslissingen door target-engagement en biologisch effect aan te tonen in translationeel relevante soorten.
Integratie van Pipeline & Workflow
De beschreven methoden zijn geïntegreerd in het ontdekkingscontinuüm, van doelwitvalidatie via lead-optimalisatie tot preklinisch onderzoek naar werkzaamheid, en leveren functionele en structurele biomarkers van de gezondheid van de oogzenuw.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetoetsing van neuroprotectieve mechanismen door de functie van retinale ganglioncellen en de axonale integriteit te kwantificeren.
- Screening: Levert assay-klare, gestandaardiseerde resultaten (golfvormamplitudes, latenties, dikte van de retinale laag) voor de evaluatie van verbindingen.
- Analytics: Maakt statistische vergelijking van behandelingseffecten mogelijk via P1/N1-piekmetingen en kwantificering van het GCC-complex.
- Translationeel onderzoek: Verbindt functionele elektrofysiologie en structurele OCT-gegevens met klinische visuele uitkomsten bij menselijke optische neuropathieën.
- Enterprise Reuse: Vestigt een cross-species, cross-model platform voor iteratieve tests van visie-bewarende therapeutica.
Operationele en bedrijfsmatige impact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit door targetmodulatie te koppelen aan meetbare functie en structuur van de visuele baan.
- Operationele waarde: Waarborgt reproduceerbaarheid door gestandaardiseerde elektrodeplaatsing, impedantiecontrole en protocollen voor signaalmiddeling.
- Strategische waarde: Verbetert de kapitaalefficiëntie door vroege detectie van ineffectieve kandidaten mogelijk te maken vóór kostbare klinische studies.
- Impact op portfolio: Bevordert risico-gecorrigeerde prioritering via objectieve, translationele biomarkers voor het behoud van de oogzenuw.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in elektrofysiologie, chirurgische preparatie en anesthesiebeheer bij grote dieren.
- Afhankelijk van elektrofysiologische registratiesystemen, OCT-beeldvormingsplatforms en stimulus-toestellen.
- Necessiteert standaardisatie van de electrode-impedantie (<10 kΩ), beoordeling van de basisruis en middeling van signalen in triplikaat.
- Omvat overwegingen voor aanpassing aan soortspecifieke anatomie (geit versus rhesusmakaak schedel- en oculaire parameters).
- Beperkt door procedurele complexiteit en naleving van dierenwelzijn, wat de doorvoer en schaalbaarheid kan beïnvloeden.
