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. Beredning av nötkreatur Eyes <ol><li> Skaffa ögon nötkreatur direkt efter att djuret slaktats. </li><li> Transport de skyddade ögonen i &quot;Sickel-lösning&quot; en speciell medium innehållande 120 mM NaCl, 2 mM KCl, 0,1 mM MgCl2, 0,15 mM CaCl2, 1,5 mM NaH 2 PO 4, 13,5 mM Na 2 HPO 4 och 5 mM glukos vid RT. </li><li> Utför förberedelserna av näthinnan under mörka anpassade förhållanden med svagt rött ljus. </li><li> Ta den främre delen ...

<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 denna studie var en betydande inverkan på b-vågsamplitud efter 45 min av hypoxi hittas. Denna minskning var fortfarande signifikant efter wash-out fasen. En liknande effekt på fotoreceptorn potentialen kunde observeras. Resultaten stöds av andra publicerade data 16 och ger oss möjlighet att studera eventuella nervskyddande effekter efter hypoxi. Efter 45 min utläggning av 250 | iM glutamat, vi finna en statistiskt signifikant påverkan endast p...

Neuroprotektion har varit en stark område som ska undersökas i oftalmologisk forskning under de senaste decennierna. Näthinnan är en mycket känslig neuronala nätverket som beror signifikant på syresättning och påverkas starkt av metabolismen av dess omgivande celler. Större okulära patologier relaterade till nervcellskador är retinala vaskulära ocklusioner, glaukom och näthinneavlossning. Retinal artär ocklusion, som ett exempel för retinal vaskulär ocklusion, leder till en plötslig förlust av synen genom hypoxi av inner näthinnan 1. Det förknippas ofta med allmänna vaskulära sjukdomar 2 och leder till en ihållande synnedsättning 1, med endast 8% av patienterna återhämtar synskärpa avsevärt 1. Även arteriell fibrinolys har föreslagits som ett behandlingsalternativ, kunde förmånen inte visas i en randomiserad klinisk prövning 3. Glaukom och näthinneavlossningbåda har en ökning av glutamatkoncentration 4-6. Glutamat under fysiologiska betingelser påträffas som en excitatorisk sändare genom hela centrala nervsystemet och det inre näthinnan 7,8. Förhöjda glutamatnivåer har hittat inte bara i glaukom och näthinneavlossning 5,6 men också i proliferativ diabetesretinopati 9. En ökning av glutamat leder möjligen till excitotoxicitet och, därför, nervcellskada 10. I de flesta fall av näthinneavlossning och i vissa fall av proliferativ diabetesretinopati kirurgi på näthinnan (pars plana vitrektomi) är nödvändiga. Under pars plana vitrektomi mekanisk manipulation, starkt ljus av optisk fiber eller skjuvspänning utövas av höga flöden av bevattningslösningar under långa operationer utövar en ytterligare påfrestning på näthinnan 11,12. Alla de nämnda sjukdomarna har det gemensamt att patologin är lokaliserad till Retinen ensam och ställa oftalmologiska gemenskap med utmaningen att hitta sätt att skydda näthinnan som en neuro systemet. Elektroretinogram (ERG) är standardmetoden för utvärdering av in vivo-fotoreceptor funktion (a-våg) och funktionen av den inre näthinnan (b-våg). ERG mäts med silverelektroder som införs i hornhinnan och ögonen stimuleras av en ökande grad av ljus för att upptäcka defekter i stavar eller koner eller i inner näthinnan. Olika defekter i näthinnan kan detekteras genom förändringar i amplituden (styrkan av svar) eller latensen (tiden-till-respons-intervall) av ERG. Olika ERG protokoll och mätmetoder (mönster ERG, multifokal-ERG eller ljusa fält ERG) tillåter ytterligare differentiering av defekter. Tekniken för den isolerade näthinnan har införts nyligen, vilket gör det möjligt att utvärdera effekter på näthinnan utan störningar från t.ex. en studie djuretsallmänna reaktioner 13,14. Det var syftet med denna studie för att utvärdera och införa en definierad och standardiserad stressmodell för hypoxi och glutamat stress på superfuseras isolerade näthinnan. Således hoppas vi att lägga grunden för framtida studier av nervskyddande effekter av vissa ämnen eller intraokulära bevattningslösningar.

<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

Neuroprotektion har varit en stark område som ska undersökas i oftalmologisk forskning under de senaste decennierna och påverkar sjukdomar som glaukom, retinal vaskulär ocklusion, näthinneavlossning och diabetesretinopati. Det var föremål för denna studie för att införa en standardiserad stressmodell för framtida preklinisk terapeutisk testning. Bovina näthinnor bereddes och perfuserades med en syremättad standardlösning, och ERG registrerades. Efter inspelningen stabila b-vågor, hypoxi (ren N 2) eller glutamat stress (250 um glutamat) utövades i 45 min. För att undersöka effekterna på fotoreceptor funktion ensam, var 1 mM aspartat sattes för att erhålla a-vågor. ERG-återhämtning övervakades under 75 min. För hypoxi, observerades en minskning i en-vågsamplitud av 87,0% noterades (p &lt;0,01) efter en exponeringstid av 45 min (minskning med 36,5% efter utgången av washout p = 0,03). Dessutom, en initial Decrlätthet i b-vågsamplituder av 87,23% noterades, som nådde statistisk signifikans (p &lt;0,01, minskning med 25,5% vid slutet av washout, p = 0,03). För 250 um glutamat, en initial 7,8% reduktion av en-vågsamplituder (p&gt; 0,05), följt av en minskning med 1,9% (p&gt; 0,05). En minskning på 83,7% av B-vågsamplituder (p &lt;0,01) noterades; Efter en washout på 75 minuter var minskningen 2,3% (p = 0,62). I denna studie är en standardiserad stressmodell presenteras som kan vara användbar för att identifiera möjliga nervskyddande effekter i framtiden.

Efter 1 timme av perfusion av näthinnans beredningar syremättad standardlösning (Figur 1A och B) ERG-amplituder visade stabilisering och mindre variation av amplituder mellan enskilda mätningar. pH, osmotiskt tryck, temperatur, och PO 2 (med undantag för hypoxi testning) hölls konstant för alla tester. För att isolera fotoreceptorsignalen från signalen av den inre näthinnan, var 1 mM aspartat sattes till standardlösningen för att undertrycka B-vågen (...

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 denna studie, vi införa en standardiserad stressmodell för isolerade superfuseras nötkreatur näthinnan för framtida preklinisk terapeutisk testning. Effekten av antingen hypoxi (ren N 2) eller glutamat stress (250 iM glutamat) på retinafunktionen representeras av a- och b-vågsamplituder utvärderades.

Glutamat och Hypoxi som stress modell för isolerade perfusion Ryggradsdjur 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

Utvecklingen av en ensidigt-lesionerad 6-OHDA-musmodell av Parkinsons sjukdom

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

Den Trier Social Stress Test protokoll för att framkalla psykisk 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

Biomarkörer i en djurmodell för att avslöja Neurala, Hematologiska och Behavioral korrelat till 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-analys såsom en Xenograftmodel för Sarcoma

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

Näthinneavlossning modell i gnagare genom subretinal Injektion 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

Excitotoxisk Stimulering av Brain 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

Isolerade lever Perfusion som behandling för 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 stroke modell baserad på gående cerebral hypoxi-ischemi

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 för att simulera kliniskt relevanta Hypoxi i människor

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