Name: glutamate and hypoxia as a stress model for the isolated perfused vertebrate retina
Uploaded: 2015-03-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Glutamate and Hypoxia as a Stress Model for the Isolated Perfused Vertebrate Retina at JoVE.com

This paper is dedicated to my beloved wife Maren and our little Karl.

1. Voorbereiding van Bovine Eyes <ol><li> Verkrijgen runderen ogen direct nadat het dier wordt geslacht. </li><li> Vervoer de beschermde ogen &quot;Sickel oplossing&quot; speciaal medium met 120 mM NaCl, 2 mM KCI, 0,1 mM MgCl2, 0,15 mM CaCl2, 1,5 mM NaH 2PO 4, 13,5 mM Na 2 HPO 4 en 5 mM glucose bij RT. </li><li> Voer de voorbereiding van het netvlies onder donkere omstandigheden aangepast met een zwak rood licht. </li><li> Verwijder het voorste deel van het oog. V...

<ol>
	<li>Varma, D. D., Cugati, S., Lee, A. W., Chen, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+central+retinal+artery+occlusion:+clinical+presentation+and+management.">A review of central retinal artery occlusion: clinical presentation and management.</a> Eye (Lond). 27, 688-697 (2013).</li><li>Resch, M., Suveges, I., Nemeth, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypertension-related+eye+disorders).">Hypertension-related eye disorders).</a> Orv Hetil. 154, 1773-1780 (2013).</li><li>Feltgen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 244, 950-956 (2006).</li><li>Dreyer, E. B., Zurakowski, D., Schumer, R. A., Podos, S. M., Lipton, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+glutamate+levels+in+the+vitreous+body+of+humans+and+monkeys+with+glaucoma.">Elevated glutamate levels in the vitreous body of humans and monkeys with glaucoma.</a> Arch Ophthalmol. 114, 299-305 (1996).</li><li>Bertram, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amino-acid+levels+in+subretinal+and+vitreous+fluid+of+patients+with+retinal+detachment.">Amino-acid levels in subretinal and vitreous fluid of patients with retinal detachment.</a> Eye (Lond). 22, 582-589 (2008).</li><li>Diederen, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+glutamate+levels+in+the+vitreous+of+patients+with+retinal+detachment).">Increased glutamate levels in the vitreous of patients with retinal detachment).</a> Exp Eye Res. 83, 45-50 (2006).</li><li>Ientile, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apoptosis+and+necrosis+occurring+in+excitotoxic+cell+death+in+isolated+chick+embryo+retina.">Apoptosis and necrosis occurring in excitotoxic cell death in isolated chick embryo retina.</a> J Neurochem. 79, 71-78 (2001).</li><li>Mali, R. S., Cheng, M., Chintala, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasminogen+activators+promote+excitotoxicity-induced+retinal+damage.">Plasminogen activators promote excitotoxicity-induced retinal damage.</a> FASEB J. 19, 1280-1289 (2005).</li><li>Ambati, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+gamma-aminobutyric+acid,+glutamate,+and+vascular+endothelial+growth+factor+levels+in+the+vitreous+of+patients+with+proliferative+diabetic+retinopathy.">Elevated gamma-aminobutyric acid, glutamate, and vascular endothelial growth factor levels in the vitreous of patients with proliferative diabetic retinopathy.</a> Arch Ophthalmol. 115, 1161-1166 (1997).</li><li>Vorwerk, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Depression+of+retinal+glutamate+transporter+function+leads+to+elevated+intravitreal+glutamate+levels+and+ganglion+cell+death.">Depression of retinal glutamate transporter function leads to elevated intravitreal glutamate levels and ganglion cell death.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 41, 3615-3621 (2000).</li><li>Schultheiss, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dulbecco's+Modified+Eagle+Medium+is+neuroprotective+when+compared+to+standard+vitrectomy+irrigation+solution.">Dulbecco's Modified Eagle Medium is neuroprotective when compared to standard vitrectomy irrigation solution.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 251, 1613-1619 (2013).</li><li>Januschowski, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+the+effects+of+two+different+irrigation+solutions+on+an+isolated+perfused+vertebrate+retina.">Comparing the effects of two different irrigation solutions on an isolated perfused vertebrate retina.</a> Ophthalmic Res. 48, 59-66 (2012).</li><li>Sickel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+and+Electrical+Responses+to+Light+Simulation+in+the+Retina+of+the+Frog.">Respiratory and Electrical Responses to Light Simulation in the Retina of the Frog.</a> Science. 148, 648-651 (1965).</li><li>Luke, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+perfused+bovine+retina--a+sensitive+tool+for+pharmacological+research+on+retinal+function.+Brain+research.">The isolated perfused bovine retina--a sensitive tool for pharmacological research on retinal function. Brain research.</a> Brain research protocols. 16, 27-36 (2005).</li><li>Henderson, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+experimental+data+for+univariate+normality.">Testing experimental data for univariate normality.</a> Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry. 366, 112-129 (2006).</li><li>Alt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neuroprotective+potential+of+Rho-kinase+inhibition+in+promoting+cell+survival+and+reducing+reactive+gliosis+in+response+to+hypoxia+in+isolated+bovine+retina.">The neuroprotective potential of Rho-kinase inhibition in promoting cell survival and reducing reactive gliosis in response to hypoxia in isolated bovine retina.</a> Cell Physiol Biochem. 32, 218-234 (2013).</li><li>Green, D. G., Kapousta-Bruneau, N. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+properties+of+a+new+isolated+rat+retina+preparation.">Electrophysiological properties of a new isolated rat retina preparation.</a> Vision research. 39, 2165-2177 (1999).</li><li>Richter, S. H., Garner, J. P., Wurbel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+standardization:+cure+or+cause+of+poor+reproducibility+in+animal+experiments.">Environmental standardization: cure or cause of poor reproducibility in animal experiments.</a> Nat Methods. 6, 257-261 (2009).</li><li>Dutescu, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multifocal+ERG+recordings+under+visual+control+of+the+stimulated+fundus+in+mice.">Multifocal ERG recordings under visual control of the stimulated fundus in mice.</a> Investigative ophthalmology &amp; visual science. 54, 2582-2589 (2013).</li><li>Perlman, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+retinal+toxicity+of+drugs+in+animal+models+using+electrophysiological+and+morphological+techniques.">Testing retinal toxicity of drugs in animal models using electrophysiological and morphological techniques.</a> Doc Ophthalmol. 118, 3-28 (2009).</li><li>Mukhopadhyay, A., Gupta, A., Mukherjee, S., Chaudhuri, K., Ray, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Did+myocilin+evolve+from+two+different+primordial+proteins.">Did myocilin evolve from two different primordial proteins.</a> Mol Vis. 8, 271-279 (2002).</li><li>Januschowski, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+retinal+toxicity+of+a+new+heavy+intraocular+dye,+using+a+model+of+perfused+and+isolated+retinal+cultures+of+bovine+and+human+origin.">Evaluating retinal toxicity of a new heavy intraocular dye, using a model of perfused and isolated retinal cultures of bovine and human origin.</a> Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 250, 1013-1022 (2012).</li><li>Luke, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+isolated+perfused+bovine+retina--a+sensitive+tool+for+pharmacological+research+on+retinal+function.">The isolated perfused bovine retina--a sensitive tool for pharmacological research on retinal function.</a> Brain Res Brain Res Protoc. 16, 27-36 (2005).</li></ol>

In deze studie werd een significant effect op de B-golf amplitude na 45 minuten van hypoxie werd gevonden. Deze daling was nog steeds significant na de wash-out fase. Een soortgelijk effect op de fotoreceptor effecten konden worden waargenomen. De resultaten worden ondersteund door andere gepubliceerde gegevens 16 en geven ons de mogelijkheid om eventuele neuroprotectieve effecten na hypoxie bestuderen. Na 45 min uiteenzetting van 250 uM glutamaat, von...

Neuroprotectie heeft een sterk veld van onderzoek in oogheelkundige onderzoek in de afgelopen decennia. Het netvlies is een zeer gevoelige neuronaal netwerk die significant afhankelijk oxygenatie en wordt sterk beïnvloed door het metabolisme van de omringende cellen. Bekende oculaire aandoeningen gerelateerd aan zenuwcelbeschadiging retinale vasculaire occlusies, glaucoom, netvliesloslating. Retinale arterie occlusie, als voorbeeld voor retinale vasculaire occlusie, leidt tot een plotseling verlies van zicht door hypoxie van de binnenste retina 1. Het wordt vaak geassocieerd met algemene vasculaire pathologieën 2 en leidt tot een blijvende gezichtsverlies 1, met slechts 8% van de patiënten herstellen gezichtsscherpte significant 1. Hoewel arteriële fibrinolyse is gesuggereerd als een behandeling optie, kon het voordeel niet worden aangetoond in een gerandomiseerde klinische trial 3. Glaucoom en netvliesloslatingbeide een toename glutamaatconcentratie 4-6. Glutamaat onder fysiologische omstandigheden wordt aangetroffen als een prikkelende zender gedurende het gehele centrale zenuwstelsel en de binnenste retina 7,8. Verhoogde glutamaat niveaus zijn niet alleen in glaucoom en netvliesloslating 5,6 maar ook in proliferatieve diabetische retinopathie 9. Een toename van glutamaat eventueel leidt tot excitotoxiciteit en derhalve zenuwcelbeschadiging 10. In de meeste gevallen van netvliesloslating en in sommige gevallen van proliferatieve diabetische retinopathie operatie aan de retina (pars plana vitrectomie) noodzakelijk. Tijdens pars plana vitrectomie mechanische manipulatie, heldere licht van de optische vezel of shear stress die wordt uitgeoefend door hoge stroomsnelheden van irrigatie-oplossingen tijdens lange operaties oefenen een extra belasting op het netvlies 11,12. Alle genoemde ziekten hebben gemeen dat de pathologie is gelokaliseerd in het Retineen alleen en vormen de oogheelkundige gemeenschap met de uitdaging om manieren om het netvlies te beschermen als een neurosensory systeem te vinden. De electroretinogram (ERG) is de standaard methode voor de beoordeling van de in vivo fotoreceptor functie (a-golf) en de functie van de binnenste retina (b-golf). De ERG wordt gemeten door zilver-elektroden ingebracht in de cornea en de ogen worden gestimuleerd door een toenemend lichtniveau defecten in staafjes en kegeltjes of in de binnenste retina detecteren. Verschillende defecten in het netvlies kan worden gedetecteerd door veranderingen in de amplitude (de sterkte van de respons) of de latentie (de response-interval doorlooptijd) van de ERG. Verschillende ERG protocol en meetmethoden (patroon-ERG, multifocale-ERG of helder veld ERG) laten een verdere differentiatie van de gebreken. De techniek van het geïsoleerde netvlies is recentelijk geïntroduceerd, waardoor effecten op het netvlies zonder storingen door bijvoorbeeld een studie dier evaluerenalgemene reacties 13,14. Het was het doel van deze studie te evalueren en een gedefinieerd en gestandaardiseerd stress-model en hypoxie en glutamaat spanning op de superfused geïsoleerde netvlies. Zo hopen we de fundamenten voor toekomstige studies over neuroprotectieve effecten van bepaalde stoffen of intra-oculaire irrigatie oplossingen leggen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">120 mM NaCl&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1,064,041,000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2 mM KCl,&#160;&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1,050,010,250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">0.1 mM MgCl2,&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td align="right" style="width:119px;">58,330,250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">0.15 mM CaCl2</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td style="width:119px;">111 TA106282</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">1.5 mM NaH2PO4/13.5 mM Na2HPO4&#160;&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1,065,860,500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">5 mM glucose</td>
			<td style="width:71px;">Merck Pharma, Germany</td>
			<td align="right" style="width:119px;">40,741,000</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

glutamate and hypoxia as a stress model for the isolated perfused vertebrate retina

Neuroprotectie heeft een sterk veld van onderzoek geweest oftalmologisch onderzoek in de laatste decennia en beïnvloedt ziekten zoals glaucoom, retinale vasculaire occlusie, netvliesloslating, en diabetische retinopathie. Het was het doel van deze studie een gestandaardiseerd stressmodel stellen voor toekomstige preklinische therapeutische testen. Bovine netvliezen werden bereid en geperfuseerd met zuurstof verzadigde standaardoplossing en de ERG opgenomen. Na het opnemen van stabiele B-golven, hypoxie (zuiver N2) of glutamaat stress (250 pm glutamaat) werd uitgeoefend gedurende 45 min. Om de effecten op fotoreceptor alleen functie onderzoeken, werd 1 mM aspartaat toegevoegd aan een golven te verkrijgen. ERG-herstel werd gecontroleerd op 75 min. Voor hypoxie, een afname in een golf amplitude van 87.0% werd waargenomen (p &lt;0,01) na een blootstelling van 45 min (daling van 36,5% na afloop van de washout p = 0.03). Bovendien, een eerste decrgemak in B-wave amplitudes van 87,23% vastgesteld, dat statistische significantie bereikt (p &lt;0.01, afname van 25,5% aan het eind van de washout, p = 0,03). 250 urn glutamaat, een eerste 7,8% reductie van a-wave amplitudes (p&gt; 0,05), gevolgd door een reductie van 1,9% (p&gt; 0,05). Een vermindering van 83,7% van B-wave amplitudes (p &lt;0,01) werd opgemerkt; na een wash-out van 75 min de daling was 2,3% (p = 0,62). In deze studie wordt een gestandaardiseerd stressmodel voorgesteld die nuttig eventuele neuroprotectieve effecten in de toekomst te identificeren zijn.

Na 1 uur perfusie van de retinale preparaten met zuurstof verzadigde oplossing (Figuur 1A en B) ERG-amplitudes vertoonden stabilisatie en minder variatie van de amplitudes tussen afzonderlijke metingen. pH, osmotische druk, temperatuur en pO 2 (behalve hypoxie tests) werden voor alle tests constant gehouden. De fotoreceptor signaal uit het signaal van de binnenste retina isoleren, werd 1 mM aspartaat toegevoegd aan de standaardoplossing om de B-wave (figuur 1A)</b...

Watch this Scientific Journal Video about Glutamate and Hypoxia as a Stress Model for the Isolated Perfused Vertebrate Retina at JoVE.com

Glutamate and Hypoxia as a Stress Model for the Isolated Perfused Vertebrate Retina

Met deze studie, introduceren we een gestandaardiseerde spanning model voor de geïsoleerde superfused runderen netvlies voor toekomstige preklinische therapeutische testen. Het effect van beide hypoxie (zuiver N2) of glutamaat stress (250 uM glutamaat) op retinale vertegenwoordigd door de a- en b-wave amplitudes geëvalueerd.

Glutamaat en hypoxie als Stress Model voor de geïsoleerde perfusie gewervelde Retina

Neuroprotection has been a strong field of investigation in ophthalmological research in the past decades and affects diseases such as glaucoma, retinal ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Development of a Unilaterally-lesioned 6-OHDA Mouse Model of Parkinson's Disease

Ontwikkeling van een eenzijdig-gelaedeerde 6-OHDA muismodel van de ziekte van Parkinson

The unilaterally lesioned 6-hyroxydopamine (6-OHDA)-lesioned rat model of Parkinson's disease (PD) has proved to be invaluable in advancing our ...

The Trier Social Stress Test Protocol for Inducing Psychological Stress

De Trier Social Stress Test Protocol voor het induceren van psychologische stress

This article demonstrates a psychological stress protocol for use in a laboratory setting.  Protocols that allow researchers to study the biological ...

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Biomarkers in een diermodel voor het openbaren van Neural, hematologische, en gedragsmatige correlaten van PTSS

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

The In ovo CAM-assay as a Xenograft Model for Sarcoma

The In ovo CAM-assay as a Xenograft Model for Sarcoma

De<em&gt; In ovo</em&gt; CAM-assay als Xenograftmodel voor sarcoom

Sarcoma is a very rare disease that is heterogeneous in nature, all hampering the development of new therapies. Sarcoma patients are ideal candidates for ...

Retinal Detachment Model in Rodents by Subretinal Injection of Sodium Hyaluronate

Netvliesloslating Model in Knaagdieren door Subretinal Injectie van natriumhyaluronaat

Subretinal injection of sodium hyaluronate is a widely accepted method of inducing retinal detachment (RD). However, the height and duration of RD or the ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Excitotoxische Stimulatie van Hersenen Microslices als<em&gt; In vitro</em&gt; Model van een beroerte

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Isolated Hepatic Perfusion as a Treatment for Liver Metastases of Uveal Melanoma

Geïsoleerde leverperfusie voor de behandeling van leveruitzaaiingen van oogmelanoom

Isolated hepatic perfusion (IHP) is a procedure where the liver is surgically isolated and perfused with a high concentration of the chemotherapeutic ...

A Thrombotic Stroke Model Based On Transient Cerebral Hypoxia-ischemia

Een Trombotische Stroke model op basis van Transient Cerebrale hypoxie-ischemie

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA ...

A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

Een Model klinisch relevante Hypoxie bij mensen simuleren

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to ...