גלוטמט והיפוקסיה כמודל מתח לperfused חוליות הרשתית מבודדת
Summary
עם מחקר זה, אנו מציגים מודל מתח סטנדרטי לרשתית שור superfused המבודדת לבדיקה טיפולית פרה-קלינית בעתיד. ההשפעה או היפוקסיה (N הטהור 2) או מתח גלוטמט (250 גלוטמט מיקרומטר) על תפקוד רשתית מיוצג על ידי a- ואמפליטודות ב-גל הוערכה.
Abstract
Neuroprotection היה שדה חזק של חקירה במחקר רפואת עיניים בעשורים האחרונים ומשפיע מחלות כגון גלאוקומה, חסימת כלי דם ברשתית, היפרדות רשתית, ורטינופתיה סוכרתית. זה היה מושא מחקר זו כדי להציג מודל מתח סטנדרטי לבדיקה טיפולית פרה-קלינית בעתיד.
רשתיות שור הוכנו וperfused עם פתרון סטנדרטי חמצן רווי, וERG נרשם. לאחר ההקלטה ב-גלים יציבים, היפוקסיה (N הטהור 2) או מתח גלוטמט (250 מיקרומטר גלוטמט) שהופעל במשך 45 דקות. כדי לחקור את ההשפעות על תפקוד קולטי אור לבד, 1 aspartate מ"מ נוסף לקבלת-גלים. ERG-התאוששות הייתה פיקוח על 75 דקות.
להיפוקסיה, ירידה בגל משרעת של 87.0% נרשמה (p <0.01) לאחר זמן אקספוזיציה של 45 דקות (ירידה בשיעור של 36.5% לאחר תום p כישלון = 0.03). בנוסף, decr ראשונילהקל באמפליטודות ב-גל של 87.23% נרשמו, שהגיעה למובהקות סטטיסטיות (p <0.01, ירידה בשיעור של 25.5% בסוף השטיפה, p = 0.03).
עבור 250 מיקרומטר גלוטמט, ירידה של 7.8% ראשוני של אמפליטודות-גל (p> 0.05) ואחריו ירידה של 1.9% (p> 0.05). ירידה של 83.7% מאמפליטודות ב-גל (p <0.01) צוין; לאחר כישלון של 75 דקות הירידה הייתה 2.3% (p = 0.62). במחקר זה, מודל מתח סטנדרטי מוצג שעשוי להיות שימושי כדי לזהות השפעות נוירו אפשריות בעתיד.
Introduction
Neuroprotection היה שדה חזק של חקירה במחקר רפואת עיניים בעשורים האחרונים. הרשתית היא רשת עצבית רגישה מאוד שתלוי באופן משמעותי בחמצון ומושפע במידה רבה על ידי חילוף החומרים של תאים המקיפים אותה. פתולוגיות עיניות עיקריות הקשורות לנזק לתאי עצב הן חסימות כלי דם ברשתית, גלאוקומה, והיפרדות רשתית.
חסימת עורק רשתית, כדוגמא לחסימה של כלי דם ברשתית, מובילה לאובדן פתאומי של ראייה בשל חוסר חמצן של הרשתית הפנימית 1. היא קשורה לעתים קרובות עם פתולוגיות כלליות של כלי דם 2 ומובילים לאובדן ראייה מתמשך 1, עם רק 8% מהחולים מתאוששים חדות ראייה באופן משמעותי 1. למרות הפירוק פיברין עורקים הוצע כאפשרות טיפול, התועלת לא ניתן לראות בניסוי קליני אקראי 3.
גלאוקומה והיפרדות רשתיתלשניהם יש עלייה בריכוז הגלוטמט 4-6. גלוטמט בתנאים פיסיולוגיים הוא נתקל כמשדר מעורר בכל מערכת העצבים המרכזית וכל 7,8 הרשתית הפנימית. רמות גבוהות גלוטמט נמצאו לא רק בגלאוקומה והיפרדות רשתית 5,6 אלא גם ברטינופתיה סוכרתית שגשוג 9. עלייה בגלוטמט אולי מובילה להפעלת יתר רעילה, ולכן, תאי עצב נזק 10. ברוב המקרים של היפרדות רשתית ובמקרים מסוימים של ניתוח שגשוג רטינופתיה סוכרתי ברשתית (vitrectomy Plana pars) הם הכרחיים. במהלך המניפולציה מכאנית vitrectomy Plana סעיפים, אור הבהיר של הסיבים האופטיים או מאמץ גזירה המופעל על ידי ספיקות גבוהות של פתרונות השקיה במהלך פעילות ארוכה להפעיל לחץ נוסף על 11,12 הרשתית.
כל המחלות שהוזכרו במשותף שפתולוגיה היא מקומית לרטיןלבד ומהווים קהילת ophthalmologic עם האתגר למצוא דרכים להגן על הרשתית כמערכת נוירו.
Electroretinogram (ERG) הוא השיטה סטנדרטית להערכת in vivo פונקצית קולטי אור (גל) והפונקציה של הרשתית הפנימית (ב-גל). ERG נמדד בכסף-אלקטרודות הציגו לתוך הקרנית והעיניים נמצאות מגורה על ידי רמה הולך וגדל של אור כדי לזהות פגמים במוטות או קונוסים או ברשתית הפנימית. פגמים שונים ברשתית יכולים להיות מזוהים על ידי שינויים במשרעת (עוצמת התגובה) או חביון (תגובה-מרווח זמן ל) של ERG. שיטות פרוטוקול ומדידת ERG שונות (דפוס-ERG, multifocal-ERG או שדה בהיר ERG) מאפשרים בידול נוסף של פגמים. הטכניקה של הרשתית המבודדת כבר הציגה לאחרונה, כך שניתן לבדוק את ההשפעות על הרשתית ללא הפרעות מלמשל בעלי חיים מחקר שלתגובות כלליות 13,14.
זה היה מטרת מחקר זה להעריך ולהציג את מודל מתח מוגדר ואחיד להיפוקסיה ומתח גלוטמט על הרשתית המבודדת superfused. לפיכך, אנו מקווים להניח את היסודות למחקרים עתידיים על השפעות נוירו של סוכנים מסוימים או פתרונות השקיה התוך עיני.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, יש השפעה משמעותית על משרעת ב-הגל לאחר 45 דקות של חוסר חמצן נמצאה. הפחתה זו עדיין הייתה משמעותית לאחר שלב השטיפה. השפעה דומה על פוטנציאל קולטי האור יכולה להיות שנצפתה.
התוצאות נתמכות על ידי נתונים אחרים שפורסמו 16 ולתת…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This paper is dedicated to my beloved wife Maren and our little Karl.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| 120 mM NaCl | Merck Pharma, Germany | 1,064,041,000 | |
| 2 mM KCl, | Merck Pharma, Germany | 1,050,010,250 | |
| 0.1 mM MgCl2, | Merck Pharma, Germany | 58,330,250 | |
| 0.15 mM CaCl2 | Merck Pharma, Germany | 111 TA106282 | |
| 1.5 mM NaH2PO4/13.5 mM Na2HPO4 | Merck Pharma, Germany | 1,065,860,500 | |
| 5 mM glucose | Merck Pharma, Germany | 40,741,000 |
References
- Varma, D. D., Cugati, S., Lee, A. W., Chen, C. S. A review of central retinal artery occlusion: clinical presentation and management. Eye (Lond). 27, 688-697 (2013).
- Resch, M., Suveges, I., Nemeth, J. Hypertension-related eye disorders). Orv Hetil. 154, 1773-1780 (2013).
- Feltgen, N., et al. Multicenter study of the European Assessment Group for Lysis in the Eye (EAGLE) for the treatment of central retinal artery occlusion: design issues and implications. EAGLE Study report no. 1 : EAGLE Study report no. 1. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 244, 950-956 (2006).
- Dreyer, E. B., Zurakowski, D., Schumer, R. A., Podos, S. M., Lipton, S. A. Elevated glutamate levels in the vitreous body of humans and monkeys with glaucoma. Arch Ophthalmol. 114, 299-305 (1996).
- Bertram, K. M., et al. Amino-acid levels in subretinal and vitreous fluid of patients with retinal detachment. Eye (Lond). 22, 582-589 (2008).
- Diederen, R. M., et al. Increased glutamate levels in the vitreous of patients with retinal detachment). Exp Eye Res. 83, 45-50 (2006).
- Ientile, R., et al. Apoptosis and necrosis occurring in excitotoxic cell death in isolated chick embryo retina. J Neurochem. 79, 71-78 (2001).
- Mali, R. S., Cheng, M., Chintala, S. K. Plasminogen activators promote excitotoxicity-induced retinal damage. FASEB J. 19, 1280-1289 (2005).
- Ambati, J., et al. Elevated gamma-aminobutyric acid, glutamate, and vascular endothelial growth factor levels in the vitreous of patients with proliferative diabetic retinopathy. Arch Ophthalmol. 115, 1161-1166 (1997).
- Vorwerk, C. K., et al. Depression of retinal glutamate transporter function leads to elevated intravitreal glutamate levels and ganglion cell death. Invest Ophthalmol Vis Sci. 41, 3615-3621 (2000).
- Schultheiss, M., et al. Dulbecco’s Modified Eagle Medium is neuroprotective when compared to standard vitrectomy irrigation solution. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 251, 1613-1619 (2013).
- Januschowski, K., et al. Comparing the effects of two different irrigation solutions on an isolated perfused vertebrate retina. Ophthalmic Res. 48, 59-66 (2012).
- Sickel, W. Respiratory and Electrical Responses to Light Simulation in the Retina of the Frog. Science. 148, 648-651 (1965).
- Luke, M., et al. The isolated perfused bovine retina–a sensitive tool for pharmacological research on retinal function. Brain research. Brain research protocols. 16, 27-36 (2005).
- Henderson, A. R. Testing experimental data for univariate normality. Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry. 366, 112-129 (2006).
- Alt, A., et al. The neuroprotective potential of Rho-kinase inhibition in promoting cell survival and reducing reactive gliosis in response to hypoxia in isolated bovine retina. Cell Physiol Biochem. 32, 218-234 (2013).
- Green, D. G., Kapousta-Bruneau, N. V. Electrophysiological properties of a new isolated rat retina preparation. Vision research. 39, 2165-2177 (1999).
- Richter, S. H., Garner, J. P., Wurbel, H. Environmental standardization: cure or cause of poor reproducibility in animal experiments. Nat Methods. 6, 257-261 (2009).
- Dutescu, R. M., et al. Multifocal ERG recordings under visual control of the stimulated fundus in mice. Investigative ophthalmology & visual science. 54, 2582-2589 (2013).
- Perlman, I. Testing retinal toxicity of drugs in animal models using electrophysiological and morphological techniques. Doc Ophthalmol. 118, 3-28 (2009).
- Mukhopadhyay, A., Gupta, A., Mukherjee, S., Chaudhuri, K., Ray, K. Did myocilin evolve from two different primordial proteins. Mol Vis. 8, 271-279 (2002).
- Januschowski, K., et al. Evaluating retinal toxicity of a new heavy intraocular dye, using a model of perfused and isolated retinal cultures of bovine and human origin. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 250, 1013-1022 (2012).
- Luke, M., et al. The isolated perfused bovine retina–a sensitive tool for pharmacological research on retinal function. Brain Res Brain Res Protoc. 16, 27-36 (2005).
