קרוב אינפרא אדום (ניר) אור מגביר את הביטוי של דה מרקר של פונקצית מיטוכונדריאלי בעכבר שיווי המשקל החושי האפיתל
Summary
תפקוד לקוי של המיטוכונדריה הוא סימן היכר של הזדקנות תאית. מאמר זה משתמש בטיפול לא פולשני קרוב אינפרא אדום (ניר) כדי לשפר את התפקוד המיטוכונדריה בהאפיתל החושית שיווי המשקל עכבר ההזדקנות.
Abstract
אסטרטגיות להחלשת ירידה בתפקוד איזון עם עלייה בגיל הם לרוב מתמקדים על טיפולים פיזיים כוללים משימות איזון ופעילות גופנית. עם זאת, גישות אלה אינכם מתייחסים לגורמים הבסיסיים של ירידת איזון. באמצעות עכברים, את ההשפעה של אור אינפרא אדום קרוב (ניר) על חילוף החומרים של תאים באפיתל החושי שיווי המשקל הוערכה. הנתונים שנאספו מראה כי התערבות פשוטה ובטוחה זה עשויה להגן על תאים פגיעים אלה מההשפעות המזיקות של הזדקנות טבעית. mRNA היה שחולץ מן האפיתל המבודד ההיקפי שיווי המשקל החושי (ampullaris Crista והמקולה utricular) ועבד לאחר מכן לתוך ספריית cDNA. ספרייה זו ולאחר מכן נחקר לביטוי של נוגדי חמצון בכל מקום (SOD-1). ביטוי גנים נוגד חמצון היה אז בשימוש לכמת את חילוף החומרים תאיים. באמצעות משלוח transcranial של ניר בצעיר (4 שבועות) ומעלה (8-9 חודשים) עכברים, ומשטר טיפול קצר (90 שניות / יום במשך 5 דays), עבודה זו מצביעה על ניר לבד עשוי להיות מספיק כדי לשפר את התפקוד המיטוכונדריה בהאפיתל החושית שיווי המשקל. מאז אין כיום שיטות זמינות, זולות, לא פולשנית של טיפול כדי לשפר את תפקוד תא שיער שיווי המשקל, היישום של קרינת ניר חיצונית מספק אסטרטגית פוטנציאל כדי לנטרל את השפעת הזדקנות על חילוף חומרים בתאים אפיתל ביישום לוח החושי שיווי המשקל.
Introduction
ירידת ביצועי איזון ונפילות שלאחר מכן הם נפוצות, ותכונות למרבה הצער לעתים קרובות הגדרה של הזדקנות טבעית 1. ההשפעה של ירידה זו יכולה להיות גם פיזית וחברתית, ומפחית באופן משמעותי את איכות חיים של אנשים מבוגרים. בתגובה, טיפולים ושיקום פיזיים היו מוקד המחקר לנפילות, אך לא היו קשורים עם ירידה עקבית בשכיחות של נפילות חוזרות ונשנות. במקביל, עבודה חוקרת שינויים במערכת ההיקפית או מרכזית שיווי המשקל (המערכת אחראית ללשמור על איזון) היא נדיר, ואסטרטגיות טיפוליות פוטנציאל מיקוד מערכות אלה וסיבות הגורמות לחוסר איזון מוגבל.
מחקר שנערך לאחרונה על הפרעות ניווניות גיל הקשורים כוללים התנוונות הקשורות לגיל מקולרי 2-4, המודלים למחלת אלצהיימר 5-8, ומחלת פרקינסון 9-12 הראה השפעות נוירו של simple יישום לא פולשנית של אינפרא אדום הקרוב אור (ניר). יתר על כן, במערכת שיווי המשקל, ניר נעשה שימוש כדי להגדיל את הפעילות של תאי עצב הביא עיקריים שיווי המשקל במבחנה 13. בעוד המנגנון של אור ניר אינו מובן היטב, רוב המחקרים משתמשים בניר הציעו שניר מגרה IV המיטוכונדריה המורכב (מונואמין ג ציטוכרום) 14-17 כדי להקל על חילוף חומרים תאיים. בהאפיתל החושית שיווי המשקל צלחת subcuticular של תאים לי שיער סוג היא צפופה במיטוכונדריה 18 ובתור שכזו עשויה לייצג אתר של פעולה לטיפול בניר טיפולי.
כאן, משטר קצר, לא פולשנית טיפול בtranscranially מיושם ניר, שניתן להשתמש כדי למדוד את חילוף החומרים תאיים (ובמשתמע, פונקציה של המיטוכונדריה) בהאפיתל החושית שיווי המשקל העכבר מתואר. דן גם היא הכנה של האפיתל החושית שיווי המשקל והוא הראה כי ניר מגביר את הביטוי של ubiquitoשלנו נוגד חמצון (סופראוקסיד דיסמוטאז 1) בהאפיתל החושית – הראה בעבר להיות חשוב להישרדות תא שיער שבלול 19.
Protocol
Representative Results
Discussion
תוצאות הנציג המתוארות כאן מראות כי מסירה קצרה transcranial של אור ניר (90 שניות / יום למשך 5 ימים) מספיקה כדי להעלות את רמות ביטוי של נוגדי חמצון בעכברים מבוגרים בהשוואה לעכברים שטופל בדמה. בעוד חום הנפלט יכול לייצג מקור של המיטוכונדריה ו / או הפעלה עצבית, כפי שדווח לשיווי משקל…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות ד"ר פול ויטינג והגב 'ז'נבייב פונג על סיועם בחילוץ mRNA וPCR, ומאט גארנט ורודני וויליאמס זיכרון הקרן לתמיכה.
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).
