بالقرب الأشعة تحت الحمراء (نير) ضوء يزيد من التعبير عن علامة من الميتوكوندريا وظيفة في ماوس الدهليزي الحسية الظهارة
Summary
ضعف الميتوكوندريا هو السمة المميزة لالشيخوخة الخلوية. تستخدم هذه الورقة غير الغازية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (نير) العلاج لتحسين وظيفة الميتوكوندريا في الشيخوخة الماوس الدهليزي ظهارة حسية.
Abstract
استراتيجيات لتخفيف انخفاض في وظيفة التوازن مع زيادة العمر هي مركزة بشكل رئيسي على العلاجات الجسدية بما في ذلك المهام التوازن وممارسة الرياضة. ومع ذلك، هذه الأساليب لا تعالج الأسباب الكامنة وراء تراجع التوازن. باستخدام الفئران، تم تقييم تأثير ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب (نير) على التمثيل الغذائي للخلايا في الظهارة الحسية الدهليزي. البيانات التي تم جمعها تبين أن هذا التدخل بسيطة وآمنة قد تحمي هذه الخلايا الضعيفة من الآثار الضارة للشيخوخة الطبيعية. تم استخراج مرنا من الطرفية ظهارة معزولة الدهليزي الحسية (الأمبولي عرف والبقعة القريبي) وكتب لاحقا في مكتبة [كدنا]. وبعد ذلك تم بحث هذه المكتبة للتعبير عن مضادات الأكسدة في كل مكان (SOD-1). وبعد ذلك تستخدم مضادات الأكسدة التعبير الجيني لتحديد الأيض الخلوي. عن طريق تسليم عبر الجمجمة من نير في الشباب (4 أسابيع) وكبار السن (8-9 أشهر) الفئران، ونظام المعالجة قصيرة (90 ثانية / يوم لمدة 5 دآيس)، يشير هذا العمل نير وحدها قد تكون كافية لتحسين وظيفة الميتوكوندريا في الظهارة الحسية الدهليزي. وبما أن هناك حاليا أي الطرق المتاحة بأسعار معقولة، وغير الغازية العلاج لتحسين الدهليزي وظيفة خلايا الشعر، وتطبيق الإشعاع نير الخارجي يوفر استراتيجية محتملة لمواجهة تأثير الشيخوخة على الأيض الخلوي تي إتش الظهارة الحسية الدهليزي.
Introduction
تراجع أداء التوازن والسقوط اللاحقة شائعة، وميزات للأسف في كثير من الأحيان تحديد الشيخوخة الطبيعية 1. تأثير هذا الانخفاض يمكن أن تكون المادي والاجتماعي، ويقلل بشكل ملحوظ نوعية الحياة لكبار السن. وردا على ذلك، كانت العلاجات الفيزيائية وإعادة تأهيل محور البحث في السقوط ولكن لم تترافق مع تخفيض ثابت في انتشار السقوط المتكرر. في نفس الوقت، والعمل يحقق تغييرات في نظام المحيطي أو المركزي الدهليزي (النظام مسؤول عن الحفاظ على التوازن) هي نادرة، والاستراتيجيات العلاجية المحتملة التي تستهدف هذه النظم والأسباب الكامنة وراء الخلل محدود.
وقد أظهرت الأعمال الأخيرة على اضطرابات الاعصاب المرتبط بالعمر بما في ذلك المتعلقة بالعمر تحلل البقعة الصفراء 2-4، ونماذج مرض الزهايمر 5-8، ومرض باركنسون 9-12 آثار اعصاب سيmple تطبيق غير الغازية القريب من الأشعة تحت الحمراء (نير) الضوء. وعلاوة على ذلك، في النظام الدهليزي، وقد استخدمت نير إلى زيادة نشاط الخلايا العصبية الدهليزي وارد الابتدائية في المختبر 13. ومع أن آلية نير ضوء ليست مفهومة جيدا، وقد اقترح معظم الدراسات باستخدام نير نير أن يحفز الميتوكوندريا IV المعقدة (ج السيتوكروم أوكسيديز) 14-17 لتسهيل عملية الأيض الخلوي. في الظهارة الحسية الدهليزي لوحة تحت البشرة من نوع خلايا I الشعر كثيفة في الميتوكوندريا 18 وعلى هذا النحو قد تمثل موقع العمل لتلقي العلاج نير العلاجية.
هنا، نظام العلاج وجيزة، غير الغازية من transcranially تطبيق نير التي يمكن استخدامها لقياس الأيض الخلوي (وضمنا، وظيفة الميتوكوندريا) في الماوس الدهليزي ظهارة حسية يوصف. ناقش أيضا هو إعداد الظهارة الحسية الدهليزي ويتبين أن نير يزيد من التعبير عن ubiquitoلنا مضادة للأكسدة (الفائق ديسموتاز 1) في الظهارة الحسية – أظهرت في وقت سابق إلى أن تكون مهمة لبقاء الخلية الشعر القوقعة 19.
Protocol
Representative Results
Discussion
نتائج تمثيلية الموصوفة هنا تشير إلى أن تسليم عبر الجمجمة وجيزة من نير ضوء (90 ثانية / يوم لمدة 5 أيام) كافية لرفع مستويات التعبير المضادة للأكسدة في الفئران الأكبر سنا بالمقارنة مع الفئران المعالجة الصورية. في حين الحرارة المنبعثة يمكن أن تمثل مصدرا للالميتوكوندريا و / …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب نود أن نعترف الدكتور بول دراسة Witting والسيدة جينيفيف فونغ على المساعدة التي قدموها مع استخراج مرنا وPCR، وغارنيت موديل قديم ومؤسسة رودني ويليامز التذكاري للحصول على الدعم.
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).
