Near Infrared (NIR) Ljus Ökar Uttryck av en markör av mitokondriefunktion i Mus Vestibular Sensorisk epitel

Summary

Mitokondriell dysfunktion är ett kännetecken för cellulärt åldrande. Denna uppsats använder icke-invasiv nära infraröd (NIR) behandling för att förbättra mitokondriefunktion i den åldrande musen vestibulära sensoriska epitel.

Abstract

Strategier för att dämpa nedgången i balans funktion med stigande ålder är övervägande fokuserade på fysiska behandlingar inklusive balans uppgifter och motion. Men dessa metoder inte ta itu med de bakomliggande orsakerna till balans nedgång. Använda möss, var effekten av nära infrarött ljus (NIR) på metabolismen av celler i det vestibulära sensoriska epitelet bedömas. Data som samlats in visar att denna enkla och säkra ingripande kan skydda dessa utsatta celler från de skadliga effekterna av naturligt åldrande. mRNA extraherades från den isolerade perifera vestibulära sensoriska epitelet (Crista ampullaris och utrikulära makula) och därefter transkriberas till ett cDNA-bibliotek. Detta bibliotek sonderades sedan för uttryck av allestädes närvarande antioxidant (SOD-1). Antioxidant genexpression användes sedan för att kvantifiera cellulär metabolism. Använda transkraniell leverans av NIR i unga (4 veckor) och äldre (8-9 månader) möss, och en kort behandlingsregim (90 sek / dag för 5 days) tyder detta arbete Nir ensam kan vara tillräcklig för att förbättra mitokondriell funktion i det vestibulära sensoriska epitelet. Eftersom det för närvarande inga tillgängliga, prisvärda, icke-invasiva metoder för terapi för att förbättra vestibulära hår cellfunktion, ger tillämpningen av externa NIR-strålning en potentiell strategi för att motverka effekterna av åldrande på cellulär metabolism inthe vestibulära sensoriska epitel.

Introduction

Degressiv prestanda och efterföljande faller är vanliga, och tyvärr ofta definierar funktioner i naturliga åldrandet ^1. Effekterna av denna nedgång kan vara både fysiskt och socialt, och minskar livskvaliteten för äldre människor. Som svar har fysiska behandlingar och rehabilitering varit i fokus för forskning om fallen men har inte förknippats med en jämn reduktion av förekomsten av upprepade fall. Samtidigt, arbete undersöker förändringar i perifera eller centrala vestibulära systemet (systemet som ansvarar för att upprätthålla balansen) är knapp, och potentiella terapeutiska strategier inriktade dessa system och de bakomliggande orsakerna till obalansen begränsad.

Senaste arbete på åldersassocierade neurodegenerativa sjukdomar inklusive åldersrelaterad makuladegeneration ^2-4, Alzheimers sjukdom modellerna ^5-8, och Parkinsons sjukdom ^9-12 har visat nervskyddande effekter av simple icke-invasiv applikation av nära infraröd (NIR) ljus. Vidare, i vestibulära systemet, NIR har använts för att öka aktiviteten av vestibulära primära afferenta neuron in vitro ^13. Medan mekanismen för NIR ljus inte väl förstådd, har de flesta studier med NIR föreslog att Nir stimulerar mitokondrier komplex IV (cytokrom c oxidas) ^14-17 för att underlätta cellulär metabolism. I vestibulära sensoriska epitelet den subkutikulär tallrik typ I hårceller är tät i mitokondrierna ¹⁸ och som sådan kan representera ett verkningsställe för terapeutisk NIR behandling.

Här, en kort, icke-invasiv behandling regim transcranially tillämpas Nir som kan användas för att mäta cellulär metabolism (och underförstått, mitokondriefunktion) i musen vestibulära sensoriska epitel beskrivs. Också diskuteras är ett preparat i vestibulära sensoriska epitel och det visas att Nir ökar uttrycket av en ubiquitooss antioxidant (superoxiddismutas 1) i sensoriska epitel – tidigare visat sig vara viktiga för cochlea hår cellöverlevnad ^19.

Protocol

Etik Uttalande: Alla förfaranden som beskrivs nedan godkändes av University of Sydney Animal etikkommitté. 1. Djur OBS: 1 och 8-9 månader gammal möss (C57 / BL6) erhölls från Animal Resources Centre (Perth, Australien). Möss inrymt i Bosch Gnagare Facility vid University of Sydney. Hus-möss i standard mus burar på en 12/12 timmar ljus / mörker-cykel med tillgång till föda och vatten ad libitum. Divide möss i varje ålde…

Representative Results

För att jämföra effekten av att NIR behandling hos unga (4 veckor) och äldre (8-9 månader) möss vi mätte uttrycket av antioxidant superoxiddismutas 1 (SOD-1) hos unga (n = 16) och äldre (n = 20) möss som var NIR-behandlade, skenbehandlade eller NIR-blockerad. Figur 2 visar en signifikant ökning i β-aktin normaliserad SOD-1 expression av mer än 2-faldigt i unga NIR-behandlade djur jämfört med unga skenbehandlade djur (p <0,01) och unga NIR-blockerade djur (p <0,01). Äldre NIR-behandl…

Discussion

De representativa resultat som beskrivs här visar att korta transkraniell leverans av NIR ljus (90 sek / dag i 5 dagar) är tillräcklig för att höja nivåerna av antioxidant uttryck i äldre möss jämfört med skenbehandlade möss. Medan avges värmen kan utgöra en källa till mitokondrie och / eller neuronal aktivering, som rapporterats för råtta vestibulära afferenter ²⁴ – vår mätning av värme som avges av NIR LED-enheten var <0,2 ° C under 90 sekunder, och som sådan är osannolikt att orsa…

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