黄斑顔料反射計を用いたペリフェアにおけるカロテノイドの測定

Summary

我々は、網膜の中央およびパラフォトパール領域における全体的な黄斑顔料、ルテインおよびゼアキサンチン光学密度のレベルを決定するためのプロトコルを提示する。このプロトコルは、窩偏心における黄斑色素光学密度を測定するために使用される新しい調整可能なトラックシステムを含む。

Abstract

黄斑顔料反射計(MPR)は、全体の黄斑顔料光学密度(MPOD)を客観的に測定し、さらに中心1度の中心に黄体光学密度(L-OD)およびゼアキサンチン光学密度(Z-OD)を提供する。この技術の改変は、生体内のカロテノイド密度を窩に偏心して評価するために開発された。赤いLEDライトが付いた調節可能なトラックシステムは、眼の固定を容易にするために参加者から6.1m離れた場所に置かれました。反射測定測定中に1度の視差の増分を作成するために、ライトを適切に間隔を空けた。すべての反射測定は、瞳孔拡張で得られた。中央測定の平均MPR-MPOD値は0.593(SD 0.161)で、L-OD対Z-OD比は1:2.61でした。MPR-MPOD 値は 1 度で 0.248、パラフォヴィール領域での 2 度の平均 MPR-MPOD 値は 0.143 でした。中心から1度、2度のL-OD対Z-OD比はそれぞれ1.38:1.0と2.08:1.0であった。この結果は、MPRを用いて得られたMPOD測定が、レチン偏心の関数として減少し、ルテインと比較してゼアキサンチンの濃度が高いことを示している。L-ODとZ-OD比は、中心から2度離れたゼアキサンチンよりも2倍多い、中心心偏心で変化します。我々の技術は、様々な中心窩偏心で黄斑顔料光学密度の測定のための迅速な生体内法を提供することに成功した。この結果は、インビボおよびインビトロ・キサントフィル・カロテノイド密度分布測定の前に公表された測定値と一致する。

Introduction

加齢黄斑変性症(AMD)は失明の主要な原因であり、世界中の失明の8.7%を占める¹.AMDに関連する危険因子には、年齢の増加、女性の性別、喫煙、光虹彩色、脂質不均衡、日光および紫外線への生涯暴露、全身的に低いレベルの抗酸化物質、黄斑色素光学密度(MPOD)、遺伝学、および人種²が含まれる。このうち、変更可能な危険因子は、禁煙、抗酸化物質の経口補給、およびカロテノイドである。カロテノイドは植物や微生物に含まれる天然の色素であり、効率的な抗酸化物質³である。それらは光合成生物によって作られる。人間は、彼らの食事^3、4からカロテノイドを得る。黄斑顔料は、ルテイン、ゼアキサンチン、メソゼアキサンチンの3つのカロテノイドで構成されています^。キサントフィルルテインとゼアキサンチン⁵は、レチナ、具体的には黄斑に見られ、そして、その黄色の色⁶を巣を与える。より高濃度のキサントフィルは、レチナ^5,7の感光体および内神経叢層の軸索において観察される。ロテノイドの摂取は、ルテインやゼアキサンチンのような、黄斑色素のレベルを増加させる。ルテインとゼアキサンチンは、食物摂取または栄養補給から得られるが、メソゼアキサンチンはルテイン³の代謝の副産物である。ルテインとゼアキサンチンの濃度は、レチンの様々な領域で異なります.中心に、foveaでは、ゼアキサンチン濃度はルテインのそれよりも大きく、比は2.3:1^9、10である。カロテノイドの濃度は、2.4:1^9、10の比で、ルテインがゼアキサンチンよりも流行している、積胸周辺のmmあたり¹⁰⁰倍減少する。

レチナにキサントフィルが存在すると、特に窩および黄斑の部分の部分が中心視に重要な状態で、神経回路が保護されます。キサントフィルは、1)青色光をフィルタリングし、2)酸化ストレスを減少させる2つの可能なメカニズムによってレチンを保護します^5,11,12,13.青色光は網膜の中で最も散乱し、より高いレベルの黄斑色素は散乱光を中央に吸収し、それによって視力を改善する。さらに、可視スペクトルの青色部分は、高エネルギー、短波長で構成され、レティナ内の過剰な量の活性酸素種の生成を引き起こす可能性がある。従って、カロテノイドは、これらのフリーラジカル^{5、12、13、14}を消光することにより、網膜網膜および光受容体網膜色素上皮複合体中の抗酸化剤として作用することにより、黄斑に対する酸化負担を軽減すると考えられている。

レチナルカロテノイドの測定は、全身性の健康に大きな影響を及ぼす。最近の試験では、カロテノイド療法は、血糖値¹⁵に何の変化もなく糖尿病患者のレチナル機能を改善することを示した。また、脳¹⁶のレベルと強く相関している。カロテノイドレベルは、発達年^17年、18歳で重要であり、脳のレベルは¹⁹歳とともに低下する可能性があります。MPOD レベルは、小児および高齢者の両方の神経保護と神経効率に関連しています^20,21.したがって、MPODとその特性を臨床的に測定する必要がある。これは、診断、管理、および様々な眼および全身状態の治療に役割を果たす^7,15,16,17 ,^18,19,20,21.

現在市販されているMPOD測定技術は、心理物理学的検査に基づく異色性フリッカ光計(HFP)です。これらは、直径²²の直径〜0.30mmの直径に相当する窩上の1度のパッチを測定する。これらのタイプのデバイスは信頼性が高いことが示されているが、主観的な性質によって制限され、使用に時間がかかり、MPOD^{13、22、23、24}を形成するキサントフィルの個々の量を区別することができない。黄斑顔料反射計(資料表参照)は、反射計とも呼ばれる(図1参照)、ルテインおよびゼアキサンチン(キサントフィル)^のMPODとその個々の成分を客観的に測定することによってこれらの制限に対処する。反射計は、UV/IRフィルター処理およびコリメートされた石英ハロゲン源を利用して、制御された光線をレティナに送り(図2を参照)、内部フィルタは生成される放射線のほとんどを吸収します。したがって、参加者の放射線被ばくリスクはほとんどない。ヒトの眼における各種のクロモフォアおよび構造および対応する吸収および反射率パターンについては、文献^26、27、28に記載されている。内部分光計で処理された反射光の分析により、ルテインおよびゼアキサンチンの光学密度(L-OD、Z-OD)の定量的分離と測定が可能です。第3のレチナルカロテノイドメソゼアキサンチンはゼアキサンチンと区別がつかない分光学性であり、したがってZ-ODは両方のカロテノイド²⁹の組み合わせを表す。以前の作業では、中心L-OD、Z-OD、MPOD^25、29を測定する際に信頼性の高い反射測定が示されています。

現在の研究の目的は、ヒトの病巣およびパラフォトローブ性レチナル領域におけるゼアキサンチンおよびルテインレベルのインビボ推定値を生成するために利用できる技術を作成することです。その他の目的は、以前に発表された実験室とヒストロジーの結果^14、29と所見を比較することです。本稿で開発・説明したアプローチと、その反射膜と共にその利用法を用いて、MPODを測定することは斬新である。この技術は、L-ODやZ-ODなどの個々のカロテノイドのレチナルレベルを様々な中心およびパラフォビアルの位置で測定するために、大きな変更を加えることなく、既存の反射測定ユニットで使用することができます。

この原稿に示された研究には,22歳から29歳までの8人の参加者が含まれています。我々の方法には、研究参加者が包含基準を満たしていることを確認するために、最初に定期的な眼科検査を行うことが含まれる。インフォームド・コンセントを取得した後、各研究参加者は以下の4つの試験を受けました:1)市販の異色体フリッカ光計装置を利用して中央MPOD測定を得た。2)反射計装置を利用して2つの中央測定を得た;3)同じ反射計装置を周辺トラックシステムと組み合わせて使用し、1度の偏心でカロテノイドレベルの測定、すなわち直径0.30mmの円を中心に、中心窩から0.30mmに配置した。4)同じセットアップを用いて、2度の偏心でのカロテノイドレベル、中心窩の縁に配置された0.30mmの直径の円(パラフォトベアル領域)も、測定した。

MPR測定は、各参加者の瞳孔を1%トロピカミド眼科滴下下下で拡張した後に行った。反射測定を用いてMPOD値を得るために瞳孔拡張が必要でないことは知られているが、L-ODおよびZ-OD測定^25、29の反復性を改善し得る。これは、反射計を使用して、レチナから得られた測定値は、瞳孔が拡張されたときに、より良い信号対ノイズ比を持っていたという事実による可能性があります。正確で安定したペリフェラル反射測定測定のために、参加者は光学無限大^30、31に配置された固定目標を使用した。

30sの反射計測定を行い、最初の10sのデータを廃棄した。この手順には、2つの利点があります: 1)信号源は明るく、目が適応し、タスクに適応することができます。そして2)最も重要なことは、光受容体色素が最初の10sの間に漂白する。従って、測定の最初の10sを除去することはより安定した、正確な信号²⁹を可能にする。今回の研究では全ての反射測定試験を2回行い、その後、平均MPOD、L-OD、Z-OD値と各参加者のZ-OD/L-ODの比率を得るために測定値を平均した。

Protocol

すべての科目は、単一のサイト、西部保健科学大学で募集されました。この研究は、米国カリフォルニア州ポモナにあるウェスタン健康科学大学の機関審査委員会によって承認され、ヘルシンキ宣言の教義に従って実施されました。参加前に、すべての参加者は、研究の詳細な説明を与えられ、標準的な眼科評価が行われる前に、インフォームド・コンセント・フォームに署名しました。 1. 参加者募集 18歳以上で、視力が20/40以上の参加者を含めます。 白内障、孤立したドルーゼン、後部硝子体剥離、周辺の家族性ドルーゼン、および格子変性などの末梢網膜状態、または網膜色素上皮欠陥のような臨床的に重要でない状態を有する参加者が含まれる。参加者に正規双眼鏡があり、抑制32がないことを確認します。 抑制テスト32の管理によってこれを達成する。正常な双眼鏡がない場合、参加者は固定ターゲットと光源の測定を同時に認識できないため、窩およびパラフォトブの領域における測定の適切な位置を確認するため、これは重要なステップです。 18歳未満のすべての参加者を除外し、視力が20/40より悪く、黄斑領域(網膜の中央部)、緑内障、糖尿病網膜症、出血、重度の白内障、または眼科画像またはMPR測定を妨げる白熱性を除く。 ヘテロクロマティックフリッカーフォトメトリーまたは反射測定を使用して測定を行うことができない参加者、デバイスがMPOD値を提供できない人、または眼抑制を有する参加者を除外する。 2. 周辺トラックシステムの作成 (図3) ドアの天候ストリップなど、滑りやすいトラック用のスペースを持つ中空のインデントを含む、長さ約 1 m (3.5 フィート) のアルミ レールを持つ、滑りやすいトラックを取得します。 MPRに座っている被験者からトラック6.1m(20フィート)を取り付け、反射測定を行います。反射測定測定中に、トラックが地面から1.5m離れているので、参加者の目と同じ高さになるようにしてください。 ライトの中心が互いに10.7 cm離れて間隔をあけるように、滑り可能なトラックに3つの1 cm x 1 cmの遠隔制御LEDライトを取付け。注:10.7 cmは各程度を示し、各LEDライトが参加者から6.1m離れているため決定されました。6.1 m (約 20 フィート) の距離は、真の光無限大を得るための最小距離ですが、トラック システムがそれ以上の距離で作成された場合、各 LED ライト間の距離は変化し、新しい距離は三角法で計算する必要があります。(表 1を参照)。利用するmが6未満の場合、瞳孔拡張は眼の調節を最小限に抑えることをお勧めします。 3. ヘテロクロマティックフリッカ光計を用いた測定 注: この手順は追加のデータ収集用であり、反射計を使用した周辺測定では必須ではありません。 両目に人工的な涙を植え付け、参加者に数回点滅してもらい、テストされていない目にパッチを当ててください。 参加者に手順を説明します。 参加者に対して、接眼部から見えるヘテロクロマティックフリッカ光計の中央固定目標を見て、ターゲットのちらつきを観察するたびにクリッカーを押すことを指示します。固定ターゲットが合計 5 回点滅して初期しきい値を決定するようにします。 初期しきい値の結果を表示し、中央固定ターゲットが 45 ~ 1 分間続くたびにボタンをクリックするように参加者に通知します。 信頼性インデックスと共に、コントロールモニタにグラフとMPOD値が表示されます。信頼性インデックスに「許容可能」が表示されていることを確認します。「許容可能な」信頼性インデックスが得られるまで、結果が「境界線」または「受け入れられない」と示す場合は、テストを繰り返します。 参加者がテストを終了したら、コントロールモニタに表示される次の緑色の矢印をクリックして結果を保存します。 4. 反射計を用いた中央測定手順 注:後続のステップは、個々のカロテノイドの測定につながります。これは反射計を使用して行われます。反射計で周辺測定を行う場合は、中央測定を行う必要はありません。しかし、中心測定は臨床使用にとって重要である。 参加者情報を反射計ソフトウェアに入力します。 [目のテストの実行] タブをクリックします。 ホワイトキャリブレーション注:これは、フルスペクトルの白色サンプルに反射計装置内の分光計のキャリブレーションの重要なステップです。これは、技術者がデバイスの電源を入れたときに 1 日に 1 回実行されます。このステップでは参加者は必要ありません。 [調整] の横にある[白]ボタンをクリックします。 画面に「白色のキャリブレーションチューブ」を挿入するよう指示するメッセージが表示された後、反射計に白色キャリブレーションチューブを挿入します。 白色のキャリブレーションチューブを挿入したら、[OK]をクリックして白色キャリブレーションを開始します。画面に[白いキャリブレーション成功] メッセージが表示された後、[補正] の横にある[黒]ボタンが有効になっていることを確認します。 ブラックキャリブレーション 参加者の目に人工的な涙を一滴植え付け、あごをあごの残りの部分に置いさせる。 参加者に目を目のカップの近くに置くように指示します。ジョイスティックを使用して、アイカップが参加者の眼窩に押し付け、システムからの室内光を遮断するようにシステムを静かに配置します。 [黒]ボタンをクリックして[キャリブレーション]を選択し、システムを参加者の生徒に合わせます。適切な位置合わせは、瞳孔がタッチスクリーンモニターに表示される円の中心にあるときに達成されます。 システムの前面にある回転ノブを調整して、明確なターゲットを得るように参加者に指示します。 参加者がシステムを自分のビジョンに合わせて適切に調整したら、[OK] をクリックします。システムは自動的に黒色のキャリブレーションシーケンスを実行します。黒色のキャリブレーションが正常に完了すると、左目ボタンと右目ボタンが有効になり、黒いキャリブレーションに成功したメッセージが画面に表示されます。 測定開始 測定する目に応じて、画面の左目または右目ボタンをクリックします。 「システムをサブジェクトの目に合わせる」というメッセージが表示されていることを確認します。システムが参加者の生徒に合っていることを確認します。ジョイスティックを使用して微調整を行います。 画面の[OK]ボタンをクリックして、MPOD測定を開始します。測定時間は30sである。パラメータ/結果を取得するには、最低 10 s が必要です。カウントダウンタイマーが画面の上部に表示され、測定に必要な時間が表示されます。参加者に固定光を見てもらい、必要なときにのみ点滅するように促します。 測定中にジョイスティックを使用して、システムが参加者の瞳孔と一致していることを確認します。 測定が完了したら、システムに「測定成功」というメッセージが表示されることを確認します。 [OK]ボタンをクリックして完了します。 必要に応じて、ステップ 4.4~ 4.6.6 を繰り返して、もう一方の目をテストします。全体のプロセスは約2〜3分かかります。メモ:同じ目で測定を繰り返す場合は、少なくとも30s待機してから、ステップ4.6~4.6.6を繰り返します。 5. 反射計を用いた周辺計測技術 (図3) 注:テストされていない目は、テストされた眼の中心からの様々な偏心で刺激の配置を可能にするターゲットに固定されます。この方法論は、黄斑顔料光学濃度が測定されている眼の正しい位置を可能にするために正常な双眼鏡を必要とする。 リフレクトメトリーソフトウェアに参加者情報を入力します。 [目のテストの実行] タブをクリックします。 周辺トラックのキャリブレーション 白と黒のキャリブレーションが行われた後、測定する目に応じて、画面の左目または右目ボタンを押します。 システムに「サブジェクトの目に合わせるシステム」というメッセージが表示されます。システムが参加者の生徒に合っていることを確認します。ジョイスティックを使用して微調整を行います。 参加者に最も右のトラック システムの LED ライトをオンにします。このとき、参加者は右目で反射計の内側からの光と左の赤いLEDライトの両方を見ることができるはずです。 両方の刺激を最大限に押し上げることができるように、訓練を受けた観測者に周辺トラックを調整するよう指示するように参加者に指示します。注:参加者の「キャリブレーションポイント」が解剖学的な違いによるものの距離に関して、参加者間にばらつきが生じます。 測定開始 LEDライトをオフにし、次のLEDライト(左)をオンにして、次の1度の偏心測定を行います。測定全体を通して新しい赤色 LED ライトを確認する必要があることを参加者に説明します。 画面の[OK]ボタンをクリックして、MPOD測定を開始します。測定時間は30sである。カウントダウンタイマーが画面の上部に表示され、測定に必要な時間が表示されます。参加者に適切な赤色LEDライトを見てもらい、必要なときにのみ点滅するように促します。 測定中にジョイスティックを使用して、システムが参加者の瞳孔と一致していることを確認します。 測定が完了したら、システムに「測定成功」というメッセージが表示されることを確認します。 [OK]ボタンをクリックして完了します。 測定を再測定するには、手順 5.3.1 ~ 5.4.5 を繰り返します。注: 全体の処理は、約 2~3 分かかります。比較を可能にするために、各度に2つの測定値を推奨します。別のレチンス偏心で測定を繰り返す場合は、ステップ 4.8 で度分離を変更します。 6. 分析 (図 4) 分析するファイルのコピーを作成します。注: 解析されたファイルは、ステップ 4.6.6 および 5.4.5 で生成されました。このステップは必須ではありませんが、元のデータを変更することなくさまざまな分析を実行できます。 デスクトップ上の反射測定ソフトウェアを開きます。 アプリケーションの左側にある[インポート] をクリックし、開くコピーされたファイルを選択します。 [件名レコード] タブの [編集] をクリックします。新しいウィンドウが開きます。これにより、目的の時間間隔からデータを取得できます。 下部のスライド バーを 0 から 10 まで上に移動して、最初の 10 s の測定を削除します。メモ:スライドバーは10-30を読むはずです。これらのスライド バーは、分析する時間間隔を選択するために上下に移動できます。(図 4を参照)。 このウィンドウの左側にある [終了] ボタンをクリックします。警告ウィンドウがポップアップ表示されます。[OK] を選択して間隔の切り取りを確定します。 プログラムの左下にある [アナライザーの起動] をクリックします (資料の表を参照)。新しいウィンドウが開きます。 ページの下部にある[最適フィット] をクリックします。これにより、L-OD や Z-OD など、最初のデータ セットが設定されます。 データを記録します。 [リセット]をクリックして、別の解析オプションを選択します。 受容体モデルオプションの下で黄斑顔料を選択します。 [最適フィット] をクリックして、MPOD を含む 2 番目のデータ セットを設定します。 [ソリューションの保存] をクリックして、この間隔を保存します。

Representative Results

この研究には,22歳から29歳までの8名の参加者が含まれていました。表1は、黄斑の中心から各偏心度を求める距離を算出する方法を説明する。表 2に、参加者の人口統計を示します。研究サンプルには、民族人種の多様性の多種多様を持つ男性と女性の同数が含まれています。表3は、各種偏心での研究に関与する全ての参加者の装置及びL-OD及びZ-ODの両方によって得られたMPODの平均結果を示す。ヘテロクロマティックフリッカ光度計と反射度法により得られた平均MPODと標準偏差はそれぞれ0.480(SD 0.14)と0.593(SD 0.161)であった。人体相関係数r=0.92(p<0.001)の技術を用いて得られたMPOD測定との間には優れた相関があった。Z-ODは、中心窩領域で測定されたL-ODに比べて大きかった。L-OD対Z-OD比は1:2.61であった。Z-ODは、中心窩部の偏心の関数として減少した。中心窩から1度で反射測定により測定されたZ-ODの濃度は、L-ODの増加とともに有意に減少した。中心固定から1度のL-OD対Z-OD比は1.38:1.0であった。中央固定から2度のパラフォビアル領域では、ルテインが主なカロテノイドとなり、L-OD対Z-OD比は2.08:1.0であった。表 4 、5、および6は、8 つの被験者すべてから得られたデータを示します。この表を調べると、L-OD、Z-OD、MPOD値の個別変動が顕著であることは明らかであり、正常性の生理学的限界が大きくなることができることを示している。 図1:黄斑顔料反射計この実験で用いた黄斑顔料反射計。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図2:黄斑顔料反射計の運用概略図。MPRデバイスの内部運用回路図の図。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図3:周辺測定トラックシステム(A)周辺トラックシステムを持つ黄斑顔料反射計を6.1m離した。(B) 0度のLED光を指し示す研究者を持つトラックシステム。(C) 参加者がテストされているときに表示されるシステム全体。(D) 1 度の LED ライトが点灯したトラックシステム。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 図4:測定を希望時間に編集するために使用するスライドバーを示すウィンドウ。目的のタイム フレームを編集するために使用するスライド バー。画像は、削除される最初の10 sを示しています。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。 試験距離 [m] 3 4 5 6.1 7 8 9 10 ライト間の距離 [m] 0.052 0.07 0.087 0.107 0.122 0.14 0.157 0.175 表1:ターゲットから様々な距離にある固定照明を分離する。ライト間の距離は、この方程式のxの値です。ここでdはテスト距離です。 件名 年齢 性別 民族 レース 3002 27 F ヒスパニック 系 白人/複数のレース 3003 28 F ヒスパニック 系 なし 3004 26 F ヒスパニックではない アフリカ系アメリカ人 3005 24 M ヒスパニック 系 アジア/複数のレース 3006 27 M ヒスパニックではない アジア 3007 25 F ヒスパニックではない アフリカ系アメリカ人 3009 29 M ヒスパニック 系 白人/複数のレース 3010 22 M ヒスパニックではない アジア 表2:研究参加者の人口統計表は、テスト対象者の年齢、性別、民族性を示しています。参加者の平均年齢は26歳でした。男性と女性の比率は1:1でした。参加者の自己識別民族性には、ヒスパニック系の50%とアジア系または複数の人種の約37.5%が含まれていました。 平均L-OD 平均 Z-OD 平均反射測定MPOD 平均 Z-L比 平均フリッカーフォトメットトリーMPOD 中央 0.247 0.425 0.593 2.61:1 0.48 周辺 1 デグ 0.402 0.122 0.248 1:1.38 利用できません 周辺2デグ 0.366 0.03 0.143 1:2.08 利用できません 表3:様々な偏心におけるカロテノイドの平均値この表は、研究の8人の参加者からの平均結果を示しています。平均中心 L-OD (0.188) と平均中央 Z-OD (0.142) の SD。MPRの平均中央MPOD(0.161)と反射計の平均中央MPODのためのSDのためのSD(0.14)。SDは、周辺での平均L-OD(0.224)および周辺1度(0.122)での平均Z-ODの場合。周辺 1 度 (0.248) で MPR の平均 MPOD の SD。SDは、周辺2度(0.366)での平均L-ODと、周辺2度(0.030)での平均Z-ODに対するSDである。周辺 2 度 (0.143) で MPR の平均 MPOD の SD。 参加者 L-OD Z-OD MPOD Z-L比 Mps 3002 0.525 0.409 0.669 0.778 0.58 3003 0.566 0.415 0.6525 0.733 0.48 3004 0.1615 0.291 0.437 1.793 0.437 3005 0.121 0.414 0.555 3.432 0.555 3006 0.148 0.724 0.888 4.892 0.888 3007 0.074 0.389 0.536 5.257 0.536 3009 0.197 0.26 0.361 1.32 0.361 3010 0.183 0.496 0.642 2.71 0.642 表4:中央固定で得られた個々のカロテノイド光学密度測定。表は、8人の参加者全員について中央固定で得られた測定値を示す。 参加者 L-OD Z-OD MPOD Z-L比 3002 0.325 0 0.012 0 3003 0.385 0.08 0.166 0.208 3004 0.121 0.253 0.392 2.091 3005 0.7015 0 0.119 0 3006 0.362 0.286 0.45 0.79 3007 0.104 0.265 0.391 2.548 3009 0.589 0 0.183 0 3010 0.626 0.094 0.273 0.15 表5:中央固定から1度で得られた個々のカロテノイド光学密度測定。表は、8人の参加者全員について中央固定から1度で得られた測定値を示す。 参加者 L-OD Z-OD MPOD Z-L比 3002 0.146 0 0.043 0 3003 0.351 0 0.066 0 3004 0.063 0.077 0.169 1.222 3005 0.189 0.017 0.067 0.09 3006 0.902 0 0.291 0 3007 0.04 0.099 0.201 2.475 3009 0.718 0.046 0.232 0.064 3010 0.518 0 0.076 0 表6:中央固定から2度で得られた個々のカロテノイド光学密度測定。表は、8人の参加者全員の中央固定から2度で得られた測定値を示しています。

Discussion

我々の研究は、反射計装置を用いた様々な中心およびパラフォトブ領域でインビボMPOD測定を行う手法と方法論を示す。中央固定から1度と2度の測定を得るために、周辺トラックシステムを開発し、較正しました。我々の研究結果は、MPOD、L-OD、Z-ODが光学無限大でこのプロトコルを使用して様々な中心およびパラフォトビアル領域で測定できることを示した。長い部屋が診療所で利用できない場合、プロトコルは短い距離に適応することができます。ただし、その場合、アクティブな宿泊施設を制御するには、瞳孔拡張が必要になります (表 1を参照)。

この実験を行う際には、1)0度キャリブレーションと2)黒色キャリブレーションの2つの重要なステップがあります。MPODとその構成成分を中心外で測定するために周辺トラックシステムを使用する場合、0度キャリブレーションまたは窩計測のための外部固定は最も重要です。眼が測定された参加者がこの手順を理解していないか、必要な手順を実行できない場合、測定値が損なわれ、誤りがあります。黒色のキャリブレーションは、MPRが光が存在しないときにベースライン分光計測定を確立することを可能にし、デバイスが被写体から得られたすべての値と比較するので、重要です。したがって、黒のキャリブレーションは、すべての参加者のために必要です。

我々の研究結果は、中央MPODレベルが以前に発表された実験および組織学的研究^7、10、14のデータと一致することを示している。さらに、MPODのレベルは、心面偏心の増加に伴い低下し、MPOD値は傍序領域に比べて中心窩の値が大きくなることがわかりました。ルテインとゼアキサンチンのレベルはまた、異なるレチナルの場所で異なる黄偏性の関数として変化するルテインとゼアキサンチン比を変化させます.中央固定から2度で2.08:1に変更した中央L-ODとZ-OD比は1:2.6であることがわかりました。これは以前の研究^10、29からの報告と一致しています。我々は、ルテインおよびゼアキサンチンレベルがかなりの個体間変動を示すことがわかった。前のインビボ実験室実験では3つの被験者しか評価しなくて、この領域²⁹には限られた情報がある。カロテノイドのレベルの重要な個人間変動が正しい場合, これはカロテノイドのベースラインメジャーを取得し、個々 のサプリメントを調整する必要性をサポートします。.健康な個体におけるルテインとゼアキサンチンの高い個人間変動のこの発見を確認するためにさらなる研究が必要になります。.このMPR装置の以前の出版物および仕事は、L-ODおよびZ-OD測定の反復性が²⁵を拡張したときに改善されたが、拡張されていない瞳孔の条件でMPODの反復可能な測定が得ることができることを示す。本研究では、拡張した瞳孔を用いてすべてのMPR測定を行った。カロテノイドレベルが中心外周およびパラフォトブの領域で低い場合、一貫した信号強度と信頼性の高い周辺測定のために瞳孔を拡張することが不可欠である可能性があります。

私たちはさまざまな方法を試し、最終的にトラックシステムを開発し、テストしました。それは信頼できる結果を達成するための最も効果的な方法であることが証明された。システムは、3人の参加者を複数回調べて、各試行で同様の結果を達成できるかどうかを確認することによってテストされました。これには、2ヶ月間に3回の別々の機会に参加者を測定する必要があります。他の方法には、センターから0、1、2度のプレカットスリットを持つカバーを作成することによって、反射測定接眼部を修正することが含まれていました。この技術は、スリットが十分に区別するには近すぎていたため、効果がないことが判明しました。

この研究には、いくつかの制限があります。この研究では、被験者が正常な双眼を持つことを要求する。これにより、被検者は、他の眼が測定されている間にターゲットに固定することが可能になります。この基準を満たさない被験者は、指示に従うことができず、刺激を受けながら適切に固定されず、この技術を用いて正常に測定することはできません。トラックシステムは信頼性が高かったが、その限界は将来の研究で対処できる。このプロトコルは、反射計の一部としてバダルオプトロメータシステムの一部を備えた赤色LED固定ライトを内蔵することで改善できます。これにより、参加者はレンズの適切な調節で測定されている目で所望の偏心に固定することができます。

現時点では、インビボL-ODおよびZ-ODを測定する代替技術はありません。ただし、MPOD を測定する代替デバイスが存在します。そのような装置の1つは、本研究で用いられるヘテロクロマティックなちらつき光計である。異色フリッカ光度計は、心理物理学的な検査法を採用しており、個々のルテイン値とゼアキサンチン値を決定することはできません。ヘテロクロマティックフリッカ光度計を用いて得られた中央MPOD測定は、標準偏差が0.16のMPR装置で得られたものより平均0.11低かった。両方の技術を用いて得られたMPOD測定は、以前^{に報告された25}と同様に優れた相関を有していた。

現在の研究ではサンプルサイズが小さいが、ゼアキサンチンとルテイン光学密度の周辺測定が反射測定装置を用いて得られるという概念を実証することが目的であった。私たちの知る限りでは、他のインビボ研究は、この研究で利用されたサンプルよりもサンプルサイズが有意に小さくなっています。したがって、我々の結果は、生体内カロテノイド密度が反射計を使用して中心窩、中心周辺、およびパラフォトブ領域で測定できることを実証していると確信している。我々の研究は、ゼアキサンチンおよびルテインレベルがヒトの脳内の中央および末梢黄斑領域にどのように分布しているかにさらなる光を当てる。研究参加者の間で値の顕著な変化を発見したので、一般集団内のルテイン分布とゼアキサンチン分布、レベル、および比率をよりよく理解するためには、インビボとインビトロの両方のより大きな研究が必要です。

Materials

1-1/4-in x 36-in Silver Under Door Threshold	Frost King LLC	77578013947	Any adjustable strip that can be mounted on a wall will suffice.
Black electrical tape	3M Company	054007-00053	Used to adjust fixation light to create a 1cm by 1cm region.
LED lights with remote control	Elfeland LLC	ELFELANDhoasupic1295	Any small red fixation LED light with remote control that can be mounted to track will suffice.
Macular Pigment Reflectometer	Zeavision LLC	N/A	Prototype not available for sale.
Quantifeye Macular Pigment Spectromter 2	Zeavision LLC	Catalog Number N/A	Only model available from Zeavision LLC.
Ultra Gel Control 4g Super Glue	Henkel AG & Company	1405419	Used to fix LED lights to track, but any strong adhesive will suffice.
Zeavision Proprietary Reflectometry Software, native to Macular Pigment Reflectometer	Zeavision LLC	N/A	The software and algorithm are proprietary to Zeavision LLC.