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網膜変性症のブタのヨード酢酸モデル。視覚系の形態的機能的特徴付け
The porcine iodoacetic acid model of retinal degeneration: Morpho-functional characterization of the visual system.
PMID: 32087230 DOI: 10.1016/j.exer.2020.107979.
抄録
眼科疾患のブタモデルは、ブタがヒトと類似していることから、前臨床トランスレーショナル研究でよく使用されています。特に、ヨード酢酸（IAA）を用いた視細胞変性モデルは、網膜色素変性症や加齢黄斑変性症などのヒト疾患の末期表現型をよく模倣していると考えられ、プロテーゼや網膜装置の試験に利用される可能性が高いと考えられます。IAAは解糖を阻害して光受容体を死滅させる作用があり、網膜への影響が報告されている。それにもかかわらず、現在までのところ、このモデルの視覚系全体の包括的な形態的・機能的特性についての文献は不足している。このギャップは、皮質反応を誘発し、視力を回復させるためには、網膜内部の構造と視神経経路を保存しなければならないため、義肢検査において特に重要である。本研究では、IAAを投与したブタの視覚系の機能的および解剖学的特徴を調査し、対照動物と比較した。IAAは12mg/kgを静脈内投与し、対照動物には生理食塩水（NaCl 0.9% w/v）を投与した。電気生理学的解析には、フルフィールド（ffERGs）およびパターン（PERGs）エレクトロレチノグラム、フラッシュ視覚誘発電位（fVEPs）を用いた。組織学的評価は網膜と視神経経路について実施され、網膜層の厚さ、神経節細胞数、微小グリア細胞、マクログリア細胞、オリゴデンドロサイトの免疫組織化学が含まれていた。組織学的な結果は、IAA治療が網膜内側の形態や視路に影響を与えないことを示している。電気生理学的には、選択的な桿体と部分的な円錐体の変性を確認したが、視路の機能性については曖昧であり、まだ検出可能なfVEPによって示されるように保存されているように思われる。全体として、本研究は、このような迅速で費用対効果の高いモデルの特性を改善し、将来の前臨床トランスレーショナル試験に向けてより強力で信頼性の高いものとなった。
Porcine models of ophthalmological diseases are often used in pre-clinical translational studies due to pigs' similarities to humans. In particular, the iodoacetic acid (IAA) model of photoreceptor degeneration seems to mimic well the endstage phenotype of human pathologies as retinitis pigmentosa and age-related macular degeneration, with high potential for prosthesis/retinal devices testing. IAA is capable of inducing photoreceptor death by blockage of glycolysis, and its effects on the retina have been described. Nonetheless, up to date, literature lacks of a comprehensive morpho-functional characterization of the entire visual system of this model. This gap is particularly critical for prosthesis testing as inner retinal structures and optic pathways must be preserved to elicit cortical responses and restore vision. In this study, we investigated the functional and anatomical features of the visual system of IAA-treated pigs and compared them to control animals. IAA was administered intravenously at 12 mg/kg; control animals received saline solution (NaCl 0.9% w/v). Electrophysiological analyses included full-field (ffERGs) and pattern (PERGs) electroretinograms and flash visually evoked potentials (fVEPs). Histological evaluations were performed on the retina and the optic pathways and included thickness of the different retinal layers, ganglion cells count, and immunohistochemistry for microglial cells, macroglial cells, and oligodendrocytes. The histological results indicate that IAA treatment does not affect the morphology of the inner retina and optic pathways. Electrophysiology confirms the selective rod and partial cone degeneration, but is ambiguous as to the functionality of the optic pathways, seemingly preserved as indicated by the still detectable fVEPs. Overall, the work ameliorates the characterization of such rapid and cost-effective model, providing more strength and reliability for future pre-clinical translational trials.
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