توصيف مورفولوجيا الأوعية الدموية للتنكس البقعي المرتبط بالعمر الوعائي الحديث بواسطة تصوير الأوعية الخضراء الإندوسيانين
Summary
حاليا ، تصوير الأوعية بالفلوريسئين (FA) هو الطريقة المفضلة لتحديد أنماط التسرب في النماذج الحيوانية للأوعية الدموية المشيمية (CNV). ومع ذلك ، لا يوفر FA معلومات حول مورفولوجيا الأوعية الدموية. يحدد هذا البروتوكول استخدام تصوير الأوعية الخضراء الإندوسيانين (ICGA) لتوصيف أنواع الآفات المختلفة من CNV الناجم عن الليزر في نماذج الفئران.
Abstract
التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) هو السبب الرئيسي للعمى بين الأفراد الأكبر سنا ، ويتزايد انتشاره بسرعة بسبب شيخوخة السكان. الأوعية الدموية المشيمية (CNV) أو AMD الرطب ، والتي تمثل 10٪ -20٪ من جميع حالات AMD ، مسؤولة عن 80٪ -90٪ من العمى المرتبط ب AMD. تظهر العلاجات الحالية المضادة ل VEGF استجابات دون المستوى الأمثل في حوالي 50٪ من المرضى. غالبا ما ترتبط مقاومة العلاج المضاد ل VEGF في مرضى CNV ب CNV الشرياني ، بينما يميل المستجيبون إلى الإصابة ب CNV الشعري. بينما يستخدم تصوير الأوعية بالفلوريسئين (FA) بشكل شائع لتقييم أنماط التسرب في مرضى AMD الرطب والنماذج الحيوانية ، فإنه لا يوفر معلومات حول مورفولوجيا الأوعية الدموية CNV (CNV الشرياني مقابل CNV الشعري). يقدم هذا البروتوكول استخدام تصوير الأوعية الخضراء الإندوسيانين (ICGA) لتوصيف أنواع الآفات في نماذج فأر CNV التي يسببها الليزر. هذه الطريقة ضرورية للتحقيق في آليات واستراتيجيات العلاج لمقاومة VEGF في AMD الرطب. يوصى بدمج ICGA جنبا إلى جنب مع FA لإجراء تقييم شامل لكل من التسرب والسمات الوعائية ل CNV في الدراسات الميكانيكية والعلاجية.
Introduction
التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD) هو حالة سائدة تؤدي إلى فقدان البصر الشديد لدى الأفراد الأكبر سنا1. في الولايات المتحدة وحدها ، من المتوقع أن يتضاعف عدد مرضى AMD ، ليصل إلى ما يقرب من 22 مليون بحلول عام 2050 ، مقارنة ب 11 مليون حاليا. على الصعيد العالمي ، من المتوقع أن يصل العدد التقديري لحالات AMD إلى 288 مليون حالة بحلول عام 20402.
يمكن أن يكون للأوعية الدموية المشيمية (CNV) ، والمعروفة أيضا باسم AMD “الرطب” أو الأوعية الدموية الحديثة ، آثار مدمرة على الرؤية بسبب تكوين أوعية دموية غير طبيعية تحت الشبكية المركزية. هذا يؤدي إلى نزيف ، نضح الشبكية ، وفقدان البصر بشكل كبير. أحدث إدخال علاجات عامل النمو البطاني المضاد للأوعية الدموية (VEGF) ، والتي تستهدف VEGF خارج الخلية ، ثورة في علاج CNV. ومع ذلك ، على الرغم من هذه التطورات ، فإن ما يصل إلى 50 ٪ من المرضى يظهرون استجابات دون المستوى الأمثل لهذه العلاجات ، مع نشاط المرض المستمر مثل تراكم السوائل والنزيف غير المحلوف أو الجديد3،4،5،6،7،8،9،10،11،12،13،14.
أشارت الدراسات السريرية إلى أن المقاومة المضادة ل VEGF في مرضى CNV غالبا ما تتوافق مع وجود CNV الشرياني ، الذي يتميز بالشرايين المتفرعة ذات العيار الكبير ، والحلقات الوعائية ، والوصلات المفاغرة9. يمكن أن يساهم العلاج المتكرر المضاد ل VEGF في شذوذ الأوعية الدموية ، وتطوير CNV الشرياني ، وفي النهاية مقاومة العلاجات المضادة ل VEGF14,15. في حالات CNV الشرياني ، من المحتمل أن يكون تسرب السوائل المستمر بسبب زيادة النضح الناجم عن الوصلات الضيقة غير المتكونة بشكل كاف في حلقات المفاغرة الشريانية الوريدية ، خاصة في ظل ظروف ارتفاع تدفق الدم9. على العكس من ذلك ، يميل الأفراد الذين يستجيبون بشكل جيد للعلاج المضاد ل VEGF إلى إظهار CNV الشعري.
في دراساتنا باستخدام النماذج الحيوانية ، أثبتنا أن CNV الناجم عن الليزر في الفئران الأكبر سنا يطور CNV الشرياني ويظهر مقاومة للعلاج المضاد ل VEGF16,17. على العكس من ذلك ، يؤدي CNV الناجم عن الليزر في الفئران الأصغر سنا إلى تطوير CNV الشعري والاستجابة العالية للعلاج المضاد ل VEGF. وبالتالي ، من الأهمية بمكان التمييز بين أنواع الأوعية الدموية CNV لكل من التحقيقات الميكانيكية والعلاجية.
في الإعدادات السريرية ، يتم تصنيف CNV عادة بناء على أنماط تسرب تصوير الأوعية بالفلوريسئين (FA) (على سبيل المثال ، النوع 1 ، النوع 2) ، والتي تستخدم صبغة الفلوريسئين لتتبع النضح وتحديد مناطق التسرب المرضي. في أبحاث AMD ، تتم دراسة CNV في الغالب باستخدام FA في النماذج الحيوانية. ومع ذلك ، فشل FA في الكشف عن مورفولوجيا الأوعية الدموية ل CNV. علاوة على ذلك ، يلتقط FA الصور فقط في طيف الضوء المرئي ولا يمكنه تصور الأوعية الدموية المشيمية تحت ظهارة صبغة الشبكية (RPE). في المقابل ، فإن الإندوسيانين الأخضر (ICG) ، الذي يظهر تقاربا قويا لبروتينات البلازما ، يسهل الاحتفاظ السائد داخل الأوعية ويتيح تصور بنية الأوعية الدموية وتدفق الدم9. من خلال استخدام خاصية مضان الأشعة تحت الحمراء القريبة من ICG ، يصبح من الممكن تصوير صبغة الشبكية والمشيمية باستخدام تصوير الأوعية ICG (ICGA). في هذا السياق ، يتم تقديم بروتوكول يجمع بين FA و ICGA للتحقيق في التسرب والتشكل الوعائي للأوعية الدموية المشيمية المستحثة بالليزر (CNV) في الفئران الصغيرة والكبيرة ، حيث يتم ملاحظة CNV الشعري والشرياني.
Protocol
Representative Results
Discussion
أظهرت هذه الدراسة استخدام تصوير الأوعية الخضراء الإندوسيانين (ICGA) لتحديد مورفولوجيا الأوعية الدموية للأوعية الدموية المشيمية الشريانية والشعرية (CNV) في نماذج الفئران مع CNV الناجم عن الليزر. مكنت خصائص ضوء الهيموغلوبين والأشعة تحت الحمراء لصبغة الإندوسيانين الخضراء (ICG) من اكتشاف مورفولوج…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل بمنح من مؤسسة BrightFocus ، ومؤسسة أبحاث شبكية العين ، ومؤسسة Mullen ، ووقف سارة كامبل بلافر في طب العيون إلى YF ، والمنحة الأساسية للمعاهد الوطنية للصحة 2P30EY002520 إلى كلية بايلور للطب ، ومنحة غير مقيدة لقسم طب العيون في كلية بايلور للطب من الأبحاث للوقاية من العمى.
Materials
| 32-G Insulin Syringe | MHC Medical Products | NDC 08496-3015-01 | |
| Alexa Fluor 488 goat anti-rabbit secondary antibody | Invitrogen | A11008 | |
| Anti-α smooth muscle Actin antibody | Abcam | ab5694 | |
| Bovine Serum Albumin | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | sc-2323 | |
| C57BL/6J mice (7-9 weeks) | The Jackson Laboratory | Strain #:000664 | |
| Fluorescein Sodium Salt | Sigma-Aldrich | MFCD00167039 | |
| Gaymar T Pump Heat Therapy System | Gaymar | TP-500 | Water circulation heat pump for mouse recovery after imaging |
| GenTeal Gel | Genteal | NDC 58768-791-15 | Clear lubricant eye gel |
| GS-IB4 Alexa-Flour 568 conjugate | Invitrogen | I21412 | |
| Heidelberg Eye Explorerer | Heidelberg Engineering, Germany | HEYEX2 | |
| Indocyanine Green | Pfaultz & Bauer | I01250 | |
| Ketamine | Vedco Inc. | NDC 50989-996-06 | |
| Paraformaldehyde | Acros Organics | 416785000 | |
| Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution (0.5%) | Sandoz | NDC 61314-016-01 | |
| Spectralis Multi-Modality Imaging System Heidelberg Engineering, Germany SPECTRALIS HRA+OCT Tropicamide ophthalmic solution (1%) Bausch & Lomb NDC 24208-585-64 for dilation of pupils GenTeal Gel Genteal NDC 58768-791-15 clear lubricant eye gel Ketamine Vedco Inc NDC 50989-996-06 Xylazine Lloyd Laboratories NADA 139-236 Acepromazine Vedco Inc NDC 50989-160-11 32-G Needle Steriject PRE-32013 1-ml syringe BD 309659 Indocyanine Green Pfaltz & Bauer I01250 | Heidelberg Engineering, Germany | SPECTRALIS HRA+OCT | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100-1L | |
| Tropicamide ophthalmic solution (1%) | Bausch & Lomb | NDC 24208-585-64 | For dilation of pupils |
| Xylazine | Lloyd Laboratories | NADA 139-236 |
References
- Fleckenstein, M., et al. Age-related macular degeneration. Nature Reviews Disease Primers. 7 (1), 1-25 (2021).
- Wong, W. L., et al. Global prevalence of age-related macular degeneration and disease burden projection for 2020 and 2040: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Global Health. 2 (2), e106-e116 (2014).
- Maguire, M. G., et al. Five-Year outcomes with anti-vascular endothelial growth factor treatment of neovascular age-related macular degeneration: the comparison of age-related macular degeneration treatments trials. Ophthalmology. 123 (8), 1751-1761 (2016).
- Yang, S., Zhao, J., Sun, X. Resistance to anti-VEGF therapy in neovascular age-related macular degeneration: a comprehensive review. Drug Design, Development and Therapy. 10, 1857-1867 (2016).
- Ehlken, C., Jungmann, S., Böhringer, D., Agostini, H. T., Junker, B., Pielen, A. Switch of anti-VEGF agents is an option for nonresponders in the treatment of AMD. Eye. 28 (5), 538-545 (2014).
- Heier, J. S., et al. Intravitreal aflibercept (VEGF trap-eye) in wet age-related macular degeneration. Ophthalmology. 119 (12), 2537-2548 (2012).
- Rofagha, S., Bhisitkul, R. B., Boyer, D. S., Sadda, S. R., Zhang, K. SEVEN-UP Study Group Seven-year outcomes in ranibizumab-treated patients in ANCHOR, MARINA, and HORIZON: a multicenter cohort study (SEVEN-UP). Ophthalmology. 120 (11), 2292-2299 (2013).
- Krebs, I., Glittenberg, C., Ansari-Shahrezaei, S., Hagen, S., Steiner, I., Binder, S. Non-responders to treatment with antagonists of vascular endothelial growth factor in age-related macular degeneration. British Journal of Ophthalmology. 97 (11), 1443-1446 (2013).
- Mettu, P. S., Allingham, M. J., Cousins, S. W. Incomplete response to Anti-VEGF therapy in neovascular AMD: Exploring disease mechanisms and therapeutic opportunities. Progress in Retinal and Eye Research. 82, 100906 (2021).
- Otsuji, T., et al. Initial non-responders to ranibizumab in the treatment of age-related macular degeneration (AMD). Clinical Ophthalmology (Auckland, N.Z). 7, 1487-1490 (2013).
- Cobos, E., et al. Association between CFH, CFB, ARMS2, SERPINF1, VEGFR1 and VEGF polymorphisms and anatomical and functional response to ranibizumab treatment in neovascular age-related macular degeneration. Acta Ophthalmologica. 96 (2), e201-e212 (2018).
- Kitchens, J. W., et al. A pharmacogenetics study to predict outcome in patients receiving anti-VEGF therapy in age related macular degeneration. Clinical Ophthalmology (Auckland, N.Z.). 7, 1987-1993 (2013).
- Rosenfeld, P. J., Shapiro, H., Tuomi, L., Webster, M., Elledge, J., Blodi, B. Characteristics of patients losing vision after 2 Years of monthly dosing in the phase III Ranibizumab clinical trials. Ophthalmology. 118 (3), 523-530 (2011).
- Spaide, R. F. Optical coherence tomography angiography signs of vascular abnormalization with antiangiogenic therapy for choroidal neovascularization. American Journal of Ophthalmology. 160 (1), 6-16 (2015).
- Lumbroso, B., Rispoli, M., Savastano, M. C., Jia, Y., Tan, O., Huang, D. Optical coherence tomography angiography study of choroidal neovascularization early response after treatment. Developments in Ophthalmology. 56, 77-85 (2016).
- Zhu, L., et al. Combination of apolipoprotein-A-I/apolipoprotein-A-I binding protein and anti-VEGF treatment overcomes anti-VEGF resistance in choroidal neovascularization in mice. Communications Biology. 3 (1), 386 (2020).
- Zhang, Z., Shen, M. M., Fu, Y. Combination of AIBP, apoA-I, and Aflibercept overcomes anti-VEGF resistance in neovascular AMD by inhibiting arteriolar choroidal neovascularization. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 63 (12), 2 (2022).
- Koehn, D., Meyer, K. J., Syed, N. A., Anderson, M. G. Ketamine/Xylazine-induced corneal damage in mice. PloS One. 10 (7), e0132804 (2015).
- Li, X. -. T., Qin, Y., Zhao, J. -. Y., Zhang, J. -. S. Acute lens opacity induced by different kinds of anesthetic drugs in mice. International Journal of Ophthalmology. 12 (6), 904-908 (2019).
- Zhou, T. E., et al. Preventing corneal calcification associated with xylazine for longitudinal optical coherence tomography in young rodents. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 58 (1), 461-469 (2017).
- Ikeda, W., Nakatani, T., Uemura, A. Cataract-preventing contact lens for in vivo imaging of mouse retina. BioTechniques. 65 (2), 101-104 (2018).
- Kumar, S., Berriochoa, Z., Jones, A. D., Fu, Y. Detecting abnormalities in choroidal vasculature in a mouse model of age-related macular degeneration by time-course indocyanine green angiography. Journal of Visualized Experiments. 84, e51061 (2014).
