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. Utarbeidelse av storfe Eyes <ol><li> Skaff storfe øyne rett etter at dyret er slaktet. </li><li> Transportere de beskyttede øyne &quot;Sickel-oppløsning&quot; et spesielt medium inneholdende 120 mM NaCl, 2 mM KCl, 0,1 mM MgCl2, 0,15 mM CaCl2, 1,5 mM NaH 2PO 4, 13,5 mM Na HPO 2 4 og 5 mM glukose RT. </li><li> Utføre utarbeidelsen av netthinnen under mørke tilpasset forhold med en svakt rødt lys. </li><li> Fjern den fremre del av øyet. Utfør en ekvatorial snitt ca. ...

<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>

I denne studien ble en betydelig innvirkning på b-wave amplitude etter 45 min av hypoksi funnet. Denne reduksjonen var fortsatt signifikant etter utvasking fasen. En lignende effekt på fotoreseptoren potensial kunne observeres. Resultatene støttes av andre publiserte data 16 og gir oss mulighet til å studere mulige nervecellene effekter etter hypoksi. Etter 45 min utstilling av 250 mikrometer glutamat, fant vi en statistisk signifikant innvirkning ...

Neuroprotection har vært et sterkt felt av etterforskningen i ophthalmological forskning de siste tiårene. Netthinnen er en svært følsom nevronale nettverk som avhenger i stor grad oksygenering og påvirkes sterkt av metabolismen av dens omkringliggende celler. Store okulær patologi knyttet til nervecelleskade er retinal vaskulær okklusjon, glaukom, og netthinneavløsning. Retinal arterieokklusjon, som et eksempel for retinal vaskulær okklusjon, fører til et plutselig tap av syn på grunn av hypoksi av den indre retina 1. Det er ofte forbundet med generelle vaskulære sykdommer 2 og fører til en vedvarende synstap 1, med bare 8% av pasienter utvinne synsskarphet betydelig en. Selv arteriell fibrinolyse har blitt foreslått som et alternativ behandling, kan fordelen ikke bli vist i en randomisert klinisk studie tre. Glaukom og netthinneavløsningbegge har en økning i glutamatkonsentrasjon 4-6. Glutamat henhold fysiologiske betingelser påtreffes som en eksitatorisk transmitter i hele sentralnervesystemet og det indre retina 7,8. Forhøyede glutamatnivået har blitt funnet ikke bare i grønn stær og netthinneavløsning 5,6, men også i proliferativ diabetisk retinopati 9. En økning av glutamat muligens fører til eksitotoksisitet og derfor nervecelleskade 10. I de fleste tilfeller av netthinneavløsning og i noen tilfeller av proliferativ diabetisk retinopati kirurgi på netthinnen (pars plana vitrektomi) er nødvendig. Under pars plana vitrektomi mekanisk manipulasjon, lyse lys av den optiske fiber eller skjærspenning utøves av høye strømningsrater vanningsløsninger under lange operasjoner utøve en ekstra stress på netthinnen 11,12. Alle de nevnte sykdommer, har til felles at patologien er lokalisert til Retinen alene og utgjør den ophthalmologic samfunn med utfordringen å finne måter å beskytte netthinnen som en nevro system. Elektroretinogrammet (ERG) er standardmetoden for evaluering av in vivo fotoreseptoren funksjon (a-bølge), og funksjonen av den indre retina (B-bølge). ERG måles ved sølv-elektroder som føres inn i hornhinnen, og øynene blir stimulert av en økende grad av lys for å detektere defekter i stenger eller kjegler, eller i det indre netthinnen. Forskjellige defekter i netthinnen kan påvises ved endringer i amplitude (styrken på responsen) eller latens (tiden til respons-intervall) av ERG. Ulike ERG protokollen og målemetoder (mønster-ERG, multifokal-ERG eller lyse felt ERG) tillate ytterligere differensiering av defekter. Teknikken med den isolerte hinnen er innført nylig, noe som gjør det mulig å evaluere effekter på netthinnen uten interferens fra f.eks en studie dyretsgenerelle reaksjoner 13,14. Det var formålet med denne studie for å evaluere og innføre en definert og standardisert spenning modell for hypoksi og glutamat stress på superfuseres isolert hinnen. Dermed håper vi å legge grunnlaget for fremtidige studier av nervecellene effekter av enkelte agenter eller intraokulære vanningsløsninger.

<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

Neuroprotection har vært et sterkt felt av etterforskningen i ophthalmological forskning de siste tiårene, og påvirker sykdommer som grønn stær, retinal vaskulær okklusjon, netthinneavløsning, og diabetisk retinopati. Det var formålet med denne studien er å innføre en standardisert spenning modell for framtidig terapeutisk preklinisk testing. Bovine netthinner ble fremstilt og perfundert med en oksygenmettet standardløsning, og ERG ble registrert. Etter innspillingen stabile b-bølger, hypoksi (ren N 2) eller glutamat stress (250 mikrometer glutamat) ble utøves i 45 min. Å undersøke effekter på fotoreseptoren funksjon alene, ble en mM aspartat tilsettes for å oppnå en-bølger. ERG-gjenvinning ble overvåket i 75 min. For hypoksi, ble en reduksjon i a-bølgeamplituden på 87.0% bemerkes (p &lt;0,01) etter en eksponeringstiden på 45 minutter (reduksjon på 36,5% etter slutten av utvaskings p = 0,03). I tillegg kan en innledende redusere påvirkerletthet i b-bølgeamplitudene av 87,23% ble registrert, som nådde statistisk signifikans (p &lt;0,01, reduksjon på 25,5% ved utgangen av utvasking, p = 0,03). For 250 um glutamat, en innledende 7,8% reduksjon av a-bølgeamplitudene (p&gt; 0.05) etterfulgt av en reduksjon på 1,9% (p&gt; 0,05). En reduksjon på 83,7% av b-bølgeamplitudene (p &lt;0,01) ble observert; etter en utvasking av 75 min reduksjonen var 2,3% (p = 0,62). I denne studien, er et standardisert stresset modell presenteres som kan være nyttig for å identifisere mulige nervecellene effekter i fremtiden.

Etter en time av perfusjon av netthinnens preparater med oksygenmettet standardløsning (figur 1A og B) ERG-amplituder viste stabilisering og mindre variasjon av amplituder mellom enkeltmålinger. pH, osmotisk trykk, temperatur og pO 2 (med unntak av hypoksi testing) ble holdt konstant i alle tester. For å isolere den fotoreseptoren signal fra signalet fra den indre hinnen, ble 1 mM aspartat tilsatt til standardløsningen for å undertrykke b-bølgen (figur 1A).<...

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

Med denne studien, innfører vi en standardisert stresset modell for den isolerte superfuseres storfe netthinnen for fremtiden preklinisk terapeutisk testing. Effekten av enten hypoksi (rent N 2) eller glutamat stress (250 pM glutamat) på retinal funksjon representert ved a- og b-bølgeamplitudene ble evaluert.

Glutamat og Hypoksi som en Stress Modell for den isolerte perfuserte Vertebrate 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

Utvikling av en ensidig-lesioned 6-OHDA mus modell av Parkinsons sykdom

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

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

Biomarkører i en dyremodell for Avslører Neural, Hematologic, og Behavioral korrelerer av PTSD

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

Den<em&gt; I ovo</em&gt; CAM-analysen som en Xenograftmodel for Sarkom

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

Netthinneavløsning Model i Gnagere etter subretinal Injeksjon av Natriumhyaluronat

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

Eksitotoksiske Stimulering av Hjerne Microslices som en<em&gt; In vitro</em&gt; Modell av Stroke

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

Isolert Lever Perfusjons som en behandling for levermetastaser av Uveal Melanom

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

En trombotisk hjerneslag modell basert på Transient Cerebral Hypoksi-iskemi

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

En modell for å simulere klinisk relevant Hypoksi i Humans

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