Infravermelho Próximo (NIR) Luz aumenta a expressão de um marcador da função mitocondrial no mouse Vestibular Sensorial Epithelium

Summary

A disfunção mitocondrial é uma característica da senescência celular. Este trabalho usa não-invasivo do infravermelho próximo (NIR) de tratamento para melhorar a função mitocondrial no rato epitélio sensorial vestibular de envelhecimento.

Abstract

Estratégias para atenuar o declínio na função equilíbrio com o aumento da idade são predominantemente focado em terapias físicas, incluindo tarefas de equilíbrio e exercícios. No entanto, estas abordagens não abordam as causas subjacentes do declínio do equilíbrio. Usando ratos, o impacto da luz de infravermelho próximo (NIR) sobre o metabolismo de células do epitélio sensitivo vestibular foi avaliada. Os dados coletados mostram que essa intervenção simples e segura pode proteger essas células vulneráveis ​​dos efeitos deletérios do envelhecimento natural. ARNm foi extraído a partir do epitélio sensitivo vestibular periférico isolado (ampulares crista, e mácula utricular) e posteriormente transcrita para uma biblioteca de ADNc. Esta biblioteca foi então sondadas para a expressão de antioxidante ubíqua (SOD-1). A expressão do gene antioxidante foi então usado para quantificar o metabolismo celular. Usando entrega transcraniana de Nir em jovens (4 semanas) e mais velhos (8-9 meses), ratos, e um regime de tratamento breve (90 seg / dia para 5 days), este trabalho sugere NIR sozinho pode ser suficiente para melhorar a função mitocondrial no epitélio sensitivo vestibular. Uma vez que existem atualmente não há métodos disponíveis, acessíveis e não-invasivos de terapia para melhorar a função das células ciliadas vestibular, a aplicação de radiação NIR externa fornece uma estratégia potencial para neutralizar o impacto do envelhecimento sobre o metabolismo celular inthe epitélio sensorial vestibular.

Introduction

O declínio da performance de equilíbrio e quedas subsequentes são comuns, e, infelizmente, muitas vezes definem características de envelhecimento natural ^1. O impacto desse declínio pode ser tanto física e social, e reduz significativamente a qualidade de vida das pessoas mais velhas. Em resposta, terapias físicas e reabilitação têm sido o foco da investigação sobre as quedas, mas não têm sido associadas com redução consistente na prevalência de quedas repetidas. Ao mesmo tempo, o trabalho investiga as mudanças no sistema vestibular periférico ou central (o sistema responsável por manter o equilíbrio) é escassa, e potenciais estratégias terapêuticas dirigidas a esses sistemas e as causas subjacentes de desequilíbrio limitado.

Trabalhos recentes sobre doenças neurodegenerativas associadas com a idade relacionada com a idade, incluindo degeneração macular ^2-4, modelos da doença de Alzheimer, ^5-8 e ^9-12 doença de Parkinson têm mostrado efeitos neuroprotectores de simple aplicação não invasiva do infravermelho próximo (NIR) luz. Além disso, no sistema vestibular, NIR foi usada para aumentar a actividade dos neurónios aferentes primários vestibulares in vitro ^13. Embora o mecanismo de NIR luz não é bem compreendido, a maioria dos estudos que usam NIR sugeriram que estimula NIR mitocôndrias complexo IV (citocromo c oxidase) ^14-17 para facilitar o metabolismo celular. No epitélio sensorial vestibular da placa subcuticular do tipo células ciliadas I é denso em mitocôndrias ¹⁸ e, como tal, pode representar um local de ação para o tratamento terapêutico NIR.

Aqui, uma breve regime de tratamento, não-invasivo de transcraniana aplicado NIR que podem ser utilizadas para medir o metabolismo celular (e implicitamente, a função mitocondrial) no rato epitélio sensorial vestibular é descrito. Também é discutida a preparação de um epitélio sensorial vestibular e é mostrado que o NIR aumenta a expressão de um ubiquitonos anti-oxidante (superóxido dismutase 1) no epitélio sensorial – anteriormente mostrado ser importante para a sobrevivência de células do cabelo cóclea ^19.

Protocol

Declaração de Ética: Todos os procedimentos descritos a seguir foram aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade de Sydney animal. 1. Animais NOTA: 1 e 8-9 meses de idade camundongos (C57 / BL6) foram obtidos a partir do Centro de Recursos Animal (Perth, Austrália). Os ratinhos foram alojados no mecanismo Bosch Roedor na Universidade de Sydney. Casa ratos em gaiolas-padrão do mouse em um ciclo claro / escuro de 12/12 horas de luz com acesso a…

Representative Results

Para comparar o impacto do tratamento NIR em jovens (4 semanas) e mais velhos (8-9 meses), camundongos medimos a expressão de antioxidante superóxido dismutase 1 (SOD-1) em jovens (n ​​= 16) e mais velhos (n = 20) os ratos que foram tratados Nir, tratamento simulado, ou NIR-bloqueados. A Figura 2 mostra um aumento significativo na normalizada SOD-1 expressão β-actina de mais de 2 vezes em jovens tratados com NIR animais jovens em comparação com os animais tratados de forma simulada (p <0,01…

Discussion

Os resultados representativos descritos aqui mostram que a entrega breve transcraniana de luz NIR (90 seg / dia durante 5 dias) é suficiente para elevar os níveis de expressão de antioxidantes em ratos mais velhos quando comparados com os ratos tratados por simulação. Enquanto calor emitido poderia representar uma fonte de mitocondrial e / ou ativação neuronal, como relatado para vestibular rato aferentes ²⁴ – nossa medição do calor emitido pelo NIR LED dispositivo foi <0,2 ° C durante 90 segundo…

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