Name: trabecular meshwork response to pressure elevation in the living human eye
Uploaded: 2015-06-20T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye at JoVE.com

Supported in part by National Institute of Health contracts R01-EY13178, and P30-EY08098 (Bethesda, MD), the Eye and Ear Foundation (Pittsburgh, PA), and unrestricted grants from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Etik Statement: Godkendelse blev opnået fra Institutional Review Board fra University of Pittsburgh School of Medicine, før emnet rekruttering begyndte. Alle emner leveres skriftligt informeret samtykke før deltagelse i undersøgelsen. 1. Data Acquisition <ol><li> Pres Elevation <ol><li> Tag baseline målinger (IOP og oktober målinger) ved at indgyde en dråbe 0,5% proparacain i øjet. Vent 3 minutter for effekt. </li><li> Gælder forsigtigt pres på den tidsmæssige sclera med ophthalmodynamometer, 30 g i...

<ol>
	<li>Quigley, H. A., Broman, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+people+with+glaucoma+worldwide+2010+and+2020.">The number of people with glaucoma worldwide 2010 and 2020.</a> The British journal of ophthalmolog. 90, 262-267 (2006).</li><li>Sommer, 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=Relationship+between+intraocular+pressure+and+primary+open+angle+glaucoma+among+white+and+black+Americans.+The+Baltimore+Eye+Survey.">Relationship between intraocular pressure and primary open angle glaucoma among white and black Americans. The Baltimore Eye Survey.</a> Archives of ophthalmolog. 109, 1090-1095 (1991).</li><li>Sommer, 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=Racial+differences+in+the+cause-specific+prevalence+of+blindness+in+east+Baltimore.">Racial differences in the cause-specific prevalence of blindness in east Baltimore.</a> The New England journal of medicin. 325, 1412-1417 (1991).</li><li>Leske, M. C., Connell, A. M., Wu, S. Y., Hyman, L., Schachat, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+of+intraocular+pressure.">Distribution of intraocular pressure.</a> The Barbados Eye Study. Archives of ophthalmolog. 115, 1051-1057 (1997).</li><li>Leske, M. C., Wu, S. Y., Hennis, A., Honkanen, R., Nemesure, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Risk+factors+for+incident+open-angle+glaucoma:+the+Barbados+Eye+Studies.">Risk factors for incident open-angle glaucoma: the Barbados Eye Studies.</a> Ophthalmolog. 115, 85-93 (2008).</li><li>Mitchell, P., Lee, A. J., Rochtchina, E., Wang, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Open-angle+glaucoma+and+systemic+hypertension:+the+blue+mountains+eye+study.">Open-angle glaucoma and systemic hypertension: the blue mountains eye study.</a> Journal of glaucom. 13, 319-326 (2004).</li><li>Mitchell, P., Smith, W., Attebo, K., Healey, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+open-angle+glaucoma+in+Australia.+The+Blue+Mountains+Eye+Study.">Prevalence of open-angle glaucoma in Australia. The Blue Mountains Eye Study.</a> Ophthalmolog. 103, 1661-1669 (1996).</li><li>Gabelt, B., Kaufman, P., Kaufman, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Adler's Physiology of the Ey. , 237-289 (2003).</li><li>Grant, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+aqueous+perfusion+in+enucleated+human+eyes).">Experimental aqueous perfusion in enucleated human eyes).</a> Archives of ophthalmolog. 69, 783-801 (1963).</li><li>Jocson, V. L., Sears, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+aqueous+perfusion+in+enucleated+human+eyes.+Results+after+obstruction+of+Schlemm's+canal.">Experimental aqueous perfusion in enucleated human eyes. Results after obstruction of Schlemm's canal.</a> Archives of ophthalmolog. 86, 65-71 (1971).</li><li>Maepea, O., Bill, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressures+in+the+juxtacanalicular+tissue+and+Schlemm's+canal+in+monkeys.">Pressures in the juxtacanalicular tissue and Schlemm's canal in monkeys.</a> Experimental eye researc. 54, 879-883 (1992).</li><li>Johnstone, M. A., Grant, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure-dependent+changes+in+structures+of+the+aqueous+outflow+system+of+human+and+monkey+eyes.">Pressure-dependent changes in structures of the aqueous outflow system of human and monkey eyes.</a> American journal of ophthalmolog. 75, 365-383 (1973).</li><li>Overby, D. 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=Altered+mechanobiology+of+Schlemm's+canal+endothelial+cells+in+glaucoma.">Altered mechanobiology of Schlemm's canal endothelial cells in glaucoma.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of Americ. , (2014).</li><li>Allingham, R. R., de Kater, A. W., Ethier, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Schlemm's+canal+and+primary+open+angle+glaucoma:+correlation+between+Schlemm's+canal+dimensions+and+outflow+facility.">Schlemm's canal and primary open angle glaucoma: correlation between Schlemm's canal dimensions and outflow facility.</a> Experimental eye researc. 62, 101-109 (1996).</li><li>Camras, L. J., Stamer, W. D., Epstein, D., Gonzalez, P., Yuan, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+trabecular+meshwork+stiffness+on+outflow+facility+in+normal+human+and+porcine+eyes.">Differential effects of trabecular meshwork stiffness on outflow facility in normal human and porcine eyes.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual scienc. 53, 5242-5250 (2012).</li><li>Last, J. 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=Elastic+modulus+determination+of+normal+and+glaucomatous+human+trabecular+meshwork.">Elastic modulus determination of normal and glaucomatous human trabecular meshwork.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 52, 2147-2152 (2011).</li><li>Lutjen-Drecoll, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+morphology+of+the+trabecular+meshwork+in+primate+eyes.">Functional morphology of the trabecular meshwork in primate eyes.</a> Progress in retinal and eye researc. 18, 91-119 (1999).</li><li>Li, G., 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=Pilocarpine-induced+dilation+of+Schlemm's+canal+and+prevention+of+lumen+collapse+at+elevated+intraocular+pressures+in+living+mice+visualized+by+OCT.">Pilocarpine-induced dilation of Schlemm's canal and prevention of lumen collapse at elevated intraocular pressures in living mice visualized by OCT.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual scienc. 55, 3737-3746 (2014).</li><li>Francis, A. W., 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=Morphometric+analysis+of+aqueous+humor+outflow+structures+with+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Morphometric analysis of aqueous humor outflow structures with spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 53, 5198-5207 (2012).</li><li>Kagemann, L., 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=3D+visualization+of+aqueous+humor+outflow+structures+in-situ+in+humans.">3D visualization of aqueous humor outflow structures in-situ in humans.</a> Experimental eye researc. 93, 308-315 (2011).</li><li>Kagemann, L., 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=Identification+and+assessment+of+Schlemm's+canal+by+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Identification and assessment of Schlemm's canal by spectral-domain optical coherence tomography.</a> Investigative ophthalmolog., &amp; visual. 51, 4054-4059 (2010).</li><li>Kagemann, L., 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=IOP+Elevation+Reduces+Schlemm's+Canal+Cross-sectional+Area.">IOP Elevation Reduces Schlemm's Canal Cross-sectional Area.</a> Investigative ophthalmolog &amp; visual scienc. , (2014).</li></ol>

Den foreliggende teknik udnytter ikke-invasiv overvågning af den mekaniske respons af blødt væv til at kvantificere SC kollaps. Det fremtidige arbejde under anvendelse af humane cadaver øjne er nødvendig for at kalibrere væv omlægninger faktiske væv stivhed efter dissektion. Men, vil sådanne undersøgelser lider de samme begrænsninger af tidligere udstrømning modeller; specifikt, at bidragene fra levende muskel til væv spændinger vil ikke være til stede. Yderligere kalibrering i et levende pattedyr øje mo...

Glaukom er verdens næststørste årsag til irreversibel blindhed 1. Forhøjet intraokulært tryk (IOP) er en væsentlig kausal risikofaktor for tilstedeværelsen og progression af glaukom 2-7. &#160; IOP er reguleret af balance mellem dannelse og afgang af kammervæske 8. Placeringerne af størst udstrømning modstand er de juxtacanicular væv og indervæggen af Schlemm-kanalen (SC), grænsefladen mellem SC og trabekelværket (TM) 9-11. Mens TM stivhed kan bidrage til forebyggelse af SC sammenbrud i lyset af IOP elevation, Overby et al. 12 for nylig vist, at genekspression i glaukom ændres, hvilket resulterer i øget SC endotel afstivende, hæmmer dannelse af porer, hvilket fører til IOP forhøjelse i glaucomatøse øjne 13. TM morfologi og stivhed korrelerer med udstrømning facilitet 14,15, understreger tHan har brug for at måle dens biomekaniske egenskaber. Atomic force mikroskopi målinger af TM viser forhøjet stivhed i øjnene doneret af glaukompatienter (81 kPa) sammenlignet med øjne fra donorer uden glaukom (4,0 kPa) 16, men disse målinger blev foretaget i dissekerede ex vivo væv. Den bageste TM er forankret i ciliærmusklen via forreste sener i langsgående muskelceller som indsætte i den ydre bladformede og cribiform TM 17. Ciliærmusklen (CM) aktivitet kan øge TM tautness, efterligner forhøjet TM stivhed 17. Evnen til at iagttage ændringer i modstanden mod SC kollaps induceret af forstyrrelser af glat muskulatur er blevet vist i en dyremodel 18. Vi har demonstreret evne til ikke-invasivt billede den primære vandige humor udstrømning systemet i levende menneskelige øjne distalt til og med SC hjælp spektrale domæne optisk kohærens tomografi (OCT) &lt;sup&gt; 19-21. Under anvendelse af denne teknik har vi demonstreret evne til at kvantificere morfometriske reaktion af TM og SC til akut IOP elevation 22. Det overordnede mål med den her beskrevne metode var at kvantificere morfometriske respons den levende udstrømning tarmkanalen til akut IOP elevation i levende væv in situ. Denne teknik har den fordel, at undersøge TM under fysiologiske betingelser, som omfatter bidrag fra både kontraktile fibre aktivitet inden for TM og CM til TM stivhed sammenlignet med offentliggjorte målinger i dissekerede væv. Rationalet bag at anvende denne teknik til observation af den mekaniske TM svaret er, at det giver os ellers utilgængelige indsigt i den mekaniske opførsel af TM, som vi nu ved at være knyttet direkte til udstrømning modstand og IOP regel 13. At skelne bidrag kontraktile væv til den samlede stivhed, en lille cohort af forsøgspersoner blev undersøgt uden og med undertrykkelse af glatmuskel-aktivitet ved administration af tropicamid.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectral Domain OCT</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Cirrus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging Workstation</td>
			<td>Apple</td>
			<td>iMac</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmodynamometer</td>
			<td colspan="3">(Baillairt Matalene Ophthalmodynamometer, Surgical instruments CO., Inc. New York, NY)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Processing Program</td>
			<td>rsb.info.nih.gov/ij</td>
			<td>ImageJ, FIJI</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

trabecular meshwork response to pressure elevation in the living human eye

De mekaniske karakteristika af trabekelværket (TM) er knyttet til udstrømning modstand og intraokulært tryk (IOP) regulering. Rationalet bag denne teknik er den direkte observation af den mekaniske reaktion af TM til akut IOP elevation. Før scanning, er IOP målt ved baseline og under IOP elevation. Limbus scannes ved spektral-domæne optisk kohærens tomografi ved baseline og under IOP elevation (ophthalmodynamometer (ODM) anvendt ved 30 g kraft). Scanninger behandles kan forbedre visualiseringen af ​​den vandige humor udstrømningsvej hjælp ImageJ. Vaskulære vartegn bruges til at identificere tilsvarende steder i baseline og IOP elevation scan mængder. Schlemm-kanalen (SC) tværsnitsareal (SC-CSA) og SC længde fra anterior til posterior langs dens lange akse måles manuelt ved 10 steder inden for en 1 mm segment af SC. Mean indre til ydre væg afstand (kort akse længde) beregnes som arealet af SC divideret med denslange akse længde. For at undersøge bidrag tilstødende væv, således IOP stigninger, er målingerne gentages uden og med glat muskulatur afslapning med instillation af tropicamid. TM migration til SC er modstand fra TM stivhed, men forstærkes af støtte fra sin tilknytning til tilstødende glatte muskulatur i corpus ciliare. Denne teknik er den første til at måle levende menneske TM reaktion på tryk elevation in situ under fysiologiske betingelser inden det menneskelige øje.

Under anvendelse af disse data erhvervelse og image analyse teknikker, er virkningerne af små og store ændringer i IOP på udstrømning tract morfologiske parametre som SC tværsnitsareal opnået (figur 1). Vi kan se, at høje niveauer af IOP stigning frembringe en observerbar sammenbrud SC, som er repræsenteret ved en stor reduktion i tværsnitsareal. Øjet synes at være i stand til at rumme små stigninger i IOP, som det fremgår af den manglende ændring i SC-CSA (figur 1). Disse...

Watch this Scientific Journal Video about Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye at JoVE.com

Trabecular Meshwork Response to Pressure Elevation in the Living Human Eye

Trabekelværket (TM) migration til Schlemm s kanal rum kan være fremkaldt af akut pres elevation ved ophthalmodynamometer og observeret af spektral domæne optisk kohærens tomografi. Målet med denne fremgangsmåde er at kvantificere morfometriske respons af den levende udstrømning tarmkanalen til akut pres elevation i levende væv in situ.

Trabekelværket Reaktion på tryk Elevation i Living menneskelige øje

The mechanical characteristics of the trabecular meshwork (TM) are linked to outflow resistance and intraocular pressure (IOP) regulation. The rationale ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Epidural intrakranielt tryk Måling i rotter med et fiberoptisk Pressure Transducer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

Subretinal Injection of Gene Therapy Vectors and Stem Cells in the Perinatal Mouse Eye

Subretinal injektion af genterapivektorer og stamceller i mus Eye

The loss of sight affects approximately 3.4 million people in the United States and is expected to increase in the upcoming years.1 Recently, gene therapy ...

Development of an Audio-based Virtual Gaming Environment to Assist with Navigation Skills in the Blind

Udvikling af en Audio-based Virtual Gaming Miljø til at hjælpe med Navigation Skills i Blind

Audio-based Environment Simulator (AbES) is virtual environment software designed to improve real world navigation skills in the blind. Using only audio ...

Assessing Myogenic Response and Vasoactivity In Resistance Mesenteric Arteries Using Pressure Myography

Vurdere Myogenic respons og karaktivitet I Resistance Mesenteriske Arterier Brug Pressure Myography

Small resistance arteries constrict and dilate respectively in response to increased or decreased intraluminal pressure; this phenomenon known as myogenic ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterin Telemetri måler Mouse kontraktile Pressure<em&gt; In Vivo</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Cardiac Catheterization in Mice to Measure the Pressure Volume Relationship: Investigating the Bowditch Effect

Hjertekateterisation i mus til at måle trykket Volume Forholdet: Undersøgelse af Bowditch Effect

Animal models that mimic human cardiac disorders have been created to test potential therapeutic strategies. A key component to evaluating these ...

A Mouse Model of Retinal Ischemia-Reperfusion Injury Through Elevation of Intraocular Pressure

En mus Model of retinaiskæmi-reperfusionsskade Gennem Elevation af intraokulært tryk

Retinal ischemia-reperfusion (I/R) is a pathophysiological process contributing to cellular damage in multiple ocular conditions, including glaucoma, ...

Precision Implementation of Minimal Erythema Dose (MED) Testing to Assess Individual Variation in Human Inflammatory Response

Precision Implementation of Minimal Erythema Dose MED Testing to Assess Individual Variation in Human Inflammatory Response

Præcision implementering af minimal erythema dose (MED) test til vurdering af individuel variation i menneskelig inflammatorisk respons

Minimal erythema dose (MED) testing is frequently used in clinical settings for determining the smallest amount of ultraviolet (UV) irradiation necessary ...

Characterization of a Novel Human Organotypic Retinal Culture Technique

Karakterisering af en ny human organotypic retinal kultur teknik

Previous human organotypic retinal culture (HORC) models have utilized detached retinas; however, without the structural support conferred by retinal ...

Cardiac Response to &#946;-Adrenergic Stimulation Determined by Pressure-Volume Loop Analysis

Hjerterespons på β-adrenergisk stimulation bestemt af trykvolumen loop analyse

Determination of the cardiac function is a robust endpoint analysis in animal models of cardiovascular diseases in order to characterize effects of ...