Ближней инфракрасной (NIR) света увеличивается экспрессия маркера функции митохондрий у мышей вестибулярного сенсорного эпителия
Summary
Митохондриальная дисфункция является отличительной чертой клеточного старения. Эта статья использует неинвазивный ближней инфракрасной (NIR) лечение, чтобы улучшить функцию митохондрий в старении мыши вестибулярного сенсорного эпителия.
Abstract
Стратегии для ослабления снижение функции баланса с увеличением возраста преимущественно сосредоточены на физической терапии включая балансовые задач и упражнений. Тем не менее, эти подходы не решают основных причин снижения балансовой стоимости. Использование мыши, оценивали влияние ближней инфракрасной (NIR) на метаболизм клеток в вестибулярных сенсорного эпителия. Данные, собранные показывает, что это просто и безопасно вмешательство может защитить эти уязвимые клетки от вредного воздействия естественного старения. мРНК экстрагировали из изолированного периферийного вестибулярного сенсорного эпителия (CRISTA ampullaris и утрикулярной макулы), а затем транскрибируется в кДНК-библиотеки. Эта библиотека была затем зондировали на экспрессию повсеместного антиоксидант (SOD-1). Выражение Антиоксидант гена, затем использовали для количественной оценки клеточного метаболизма. Использование транскраниальной доставку Нир у молодых (4 недели) и старше (8 – 9 месяцев) мышей и режим краткого рассмотрения (90 сек / день в течение 5 днейАйс), эта работа предполагает Нир само по себе может быть достаточным, чтобы улучшить функцию митохондрий в вестибулярной сенсорной эпителия. Поскольку в настоящее время нет в наличии, доступные неинвазивные методы терапии для улучшения вестибулярной функции волосковых клеток, применение внешним БИК излучения создает потенциальный стратегию противодействия влияния старения на клеточном метаболизме InThe вестибулярного сенсорного эпителия.
Introduction
Снижение производительности баланса и последующего спада являются общими, и, к сожалению, часто определяющие особенности естественного старения 1. Влияние этого снижения может быть как физическое, так и социальные, и значительно снижает качество жизни для пожилых людей. В ответ, физические методы лечения и реабилитации были объектом исследований в падений, но не были связаны с последовательным снижением распространенности повторных падений. В то же время, работа исследования изменений в периферической или центральной системы вестибулярного (система, отвечающая за поддержание баланса) не хватает, и потенциальных терапевтических стратегий, направленных на эти системы и основные причины дисбаланса ограничено.
Последние работы по возрастными нейродегенеративных расстройств, включая возрастной макулярной дегенерации 2-4, модели болезни Альцгеймера 5-8, и болезни Паркинсона 9-12 показали, нейропротекторное действие СИmple неинвазивный применение ближней инфракрасной (NIR) света. Кроме того, в вестибулярной системы, Нир был использован для повышения активности вестибулярных первичных афферентных нейронов в пробирке 13. В то время как механизм Нир света не очень хорошо понял, большинство исследований с использованием БИК предположили, что Нир стимулирует митохондрии комплекс IV (цитохром с-оксидазы) 14-17, чтобы облегчить клеточный метаболизм. В вестибулярном сенсорного эпителия субкутикулярных пластина типа я волосковых клеток плотно в митохондриях 18 и, таким образом, может представлять собой сайт действий для терапевтического лечения НДК.
Здесь кратко, неинвазивного лечения режим transcranially применяется Нир, которые могут быть использованы для измерения клеточный метаболизм (и, как следствие, функции митохондрий) в мыши вестибулярного сенсорного эпителия описаны. Также обсуждается подготовка вестибулярного сенсорного эпителия и показано, что Нир увеличивает экспрессию ubiquitoнам антиоксидант супероксиддисмутаза (1) в сенсорном эпителии – было показано ранее, важно для выживания клеток улитки волос 19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Представительства описанные здесь результаты показывают, что краткое транскраниальная доставка БИК светом (90 сек / день в течение 5 дней) достаточно, чтобы поднять уровень антиоксидантной выражение в старых мышей по сравнению с имитацией лечение мышей. В то время как излучаемый тепло м…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы выразить признательность д-ра Пола Вайтинга и г-жу Женевьев Фонг за помощь в добыче мРНК и ПЦР, и Гарнетт Пасс и Родни Мемориальный фонд Уильямс за поддержку.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Quantum WARP 10 | Quantum Devices | 2070N030-A | |
| Screw top microtubules | Quality Scientific Plastics | 520-GRD-Q | |
| Ketamine | Parnell, Alexandria Australia | ||
| Standard Pattern Scissors | FST | 14001-12 | |
| Carbon steel Surgical Blades #22 | Livingstone | SBLDCL 22 | |
| Friedman-Pearson Rongeurs | FST | 16221-14 | |
| Stereo microscope | Leica Microsystems | A60S | |
| Dumont #5 SF Forceps | FST | 11252-00 | |
| Isolate II RNA Micro Kit | Bioline | BIO-52075 |
References
- Agrawal, Y., Carey, J. P., Della Santina, ., C, C., Schubert, M. C., Minor, L. B. Disorders of balance and vestibular function in US adults: data from the National Health and Nutrition Examination Survey, 2001-2004. Archives of internal medicine. 169, 938-944 (2009).
- Bessho, K., et al. Effect of subthreshold infrared laser treatment for drusen regression on macular autofluorescence in patients with age-related macular degeneration. Retina. 25, 981-988 (2005).
- Olk, R. J., et al. Therapeutic benefits of infrared (810-nm) diode laser macular grid photocoagulation in prophylactic treatment of nonexudative age-related macular degeneration: two-year results of a randomized pilot study. Ophthalmology. 106, 2082-2090 (1999).
- Rodanant, N., et al. Predictors of drusen reduction after subthreshold infrared (810 nm) diode laser macular grid photocoagulation for nonexudative age-related macular degeneration. American journal of ophthalmology. 134, 577-585 (2002).
- De Taboada, L., et al. Transcranial laser therapy attenuates amyloid-beta peptide neuropathology in amyloid-beta protein precursor transgenic mice. Journal of Alzheimer’s disease : JAD. 23, 521-535 (2011).
- Grillo, S. L., Duggett, N. A., Ennaceur, A., Chazot, P. L. Non-invasive infra-red therapy (1072 nm) reduces beta-amyloid protein levels in the brain of an Alzheimer’s disease mouse model. TASTPM. Journal of photochemistry and photobiology. B, Biology. 123, 13-22 (2013).
- Purushothuman, S., Johnstone, D. M., Nandasena, C., Mitrofanis, J., Stone, J. Photobiomodulation with near infrared light mitigates Alzheimer’s disease-related pathology in cerebral cortex – evidence from two transgenic mouse models. Alzheimer’s researc., & therapy. 6, 2 (2014).
- Sommer, A. P., et al. 670 nm laser light and EGCG complementarily reduce amyloid-beta aggregates in human neuroblastoma cells: basis for treatment of Alzheimer’s disease. Photomedicine and laser surgery. 30, 54-60 (2012).
- Moro, C., et al. Photobiomodulation preserves behaviour and midbrain dopaminergic cells from MPTP toxicity: evidence from two mouse strains. BMC neuroscience. 14, 40 (2013).
- Peoples, C., et al. Photobiomodulation enhances nigral dopaminergic cell survival in a chronic MPTP mouse model of Parkinson’s disease. Parkinsonis., & related. 18, 469-476 (2012).
- Shaw, V. E., et al. Neuroprotection of midbrain dopaminergic cells in MPTP-treated mice after near-infrared light treatment. The Journal of comparative neurology. 518, 25-40 (2010).
- Ying, R., Liang, H. L., Whelan, H. T., Eells, J. T., Wong-Riley, M. T. Pretreatment with near-infrared light via light-emitting diode provides added benefit against rotenone- and MPP+-induced neurotoxicity. Brain research. 1243, 167-173 (2008).
- Rajguru, S. M., et al. Infrared photostimulation of the crista ampullaris. The Journal of physiology. 589, 1283-1294 (2011).
- Chung, H., et al. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy. Annals of biomedical engineering. 40, 516-533 (2012).
- Desmet, K. D., et al. Clinical and experimental applications of NIR-LED photobiomodulation. Photomedicine and laser surgery. 24, 121-128 (2006).
- Huang, Y. Y., Chen, A. C., Carroll, J. D., Hamblin, M. R. Biphasic dose response in low level light therapy. Dose-response : a publication of International Hormesis Society. 7, 358-383 (2009).
- Rojas, J. C., Gonzalez-Lima, F. Low-level light therapy of the eye and brain. Eye and brain. 3, 49-67 (2011).
- Vranceanu, F., et al. Striated organelle, a cytoskeletal structure positioned to modulate hair-cell transduction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4473-4478 (2012).
- Johnson, K. R., et al. Separate and combined effects of Sod1 and Cdh23 mutations on age-related hearing loss and cochlear pathology in C57BL/6J mice. Hearing research. 268, 85-92 (2010).
- Tung, V. W., Di Marco, S., Lim, R., Brichta, A. M., Camp, A. J. An isolated semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium for electrophysiology and high-resolution two-photon microscopy. Journal of visualized experiments : JoVE. , e50471 (2013).
- Kirby, J., Menzies, F. M., Cookson, M. R., Bushby, K., Shaw, P. J. Differential gene expression in a cell culture model of SOD1-related familial motor neurone disease. Human molecular genetics. 11, 2061-2075 (2002).
- Parry, S. N., Ellis, N., Li, Z., Maitz, P., Witting, P. K. Myoglobin induces oxidative stress and decreases endocytosis and monolayer permissiveness in cultured kidney epithelial cells without affecting viability. Kidney and Blood Pressure Research. 31, 16-28 (2008).
- Saee-Rad, S., et al. Analysis of superoxide dismutase 1, dual-specificity phosphatase 1, and transforming growth factor, beta 1 genes expression in keratoconic and non-keratoconic corneas. Molecular vision. 19, 2501-2507 (2013).
- Albert, E. S., et al. TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons. Journal of neurophysiology. 107, 3227-3234 (2012).
- Moro, C., et al. Photobiomodulation inside the brain: a novel method of applying near-infrared light intracranially and its impact on dopaminergic cell survival in MPTP-treated mice. Journal of neuroscience. 120, 670-683 (2014).
- Moreno, L. E., et al. Infrared neural stimulation: beam path in the guinea pig cochlea. Hearing research. 282, 289-302 (2011).
- Curthoys, I. S. A red thread as a guide in the vestibular labyrinth. The Journal of physiology. 589, 1241-1241 (2011).
- Chakrabarti, S., et al. Mitochondrial Dysfunction during Brain Aging: Role of Oxidative Stress and Modulation by Antioxidant Supplementation. Aging and disease. 2, 242-256 (2011).
- Petrosillo, G., De Benedictis, V., Ruggiero, F. M., Paradies, G. Decline in cytochrome c oxidase activity in rat-brain mitochondria with aging. Role of peroxidized cardiolipin and beneficial effect of melatonin. Journal of bioenergetics and biomembranes. 45, 431-440 (2013).
- Zhu, H., Sun, A., Zou, Y., Ge, J. Inducible metabolic adaptation promotes mesenchymal stem cell therapy for ischemia: a hypoxia-induced and glycogen-based energy prestorage strategy. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 34, 870-876 (2014).
