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).

Etikk Uttalelse: Godkjenning ble innhentet fra Institutional Review Board ved University of Pittsburgh School of Medicine før lagt rekruttering begynte. Alle fag gitt skriftlig informert samtykke før deltakelse i studien. 1. Data Acquisition <ol><li> Trykk Elevation <ol><li> Ta grunnlinjemålinger (IOT og oktober målinger) ved å dryppe en dråpe av 0,5% proparacaine inn i øyet. Vent 3 min for effekt. </li><li> Gjelder forsiktig press på time sclera med ophthalmodynamometer, 30 g i kohort 1 og 5 og derett...

<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 teknikk benytter ikke-invasiv observasjon av den mekaniske responsen av mykt vev for å kvantifisere SC kollaps. Future arbeid med menneskekadaver øyne er nødvendig å kalibrere vev nedbøyninger selve vevet stivhet etter disseksjon. Men vil slike studier har de samme begrensningene av tidligere utstrømning modeller; spesielt, at bidragene fra levende muskel til vev spenning vil ikke være til stede. Ytterligere kalibrering i et levende pattedyr øye modell kan tillate kalibrering av bildebehandling ...

Glaukom er verdens nest største årsaken til irreversibel blindhet 1. Forhøyet intraokulært trykk (IOP) er en viktig kausal risikofaktor for tilstedeværelse og progresjon av glaukom 2-7. &#160; IOP reguleres av balansen mellom formasjonen og utstrømningen av vandig humor 8. Lokaliseringen av størst utstrømning motstand er juxtacanicular vev og den indre vegg av Schlemms kanal (SC), at grenseflaten mellom SC og trabekelverket (TM) 9-11. Mens TM stivhet kan bidra til forebygging av SC kollaps i ansiktet av IOP høyde, Overby et al. 12 nylig demonstrert at genuttrykk i glaukom er endret, noe som resulterer i økt SC endothelial stivne, som hindrer dannelse av porer, som fører til IOP heving i glaukomatøse øyne 13. TM morfologi og stivhet korrelerer med drenasje 14,15, med vekt på than må måle sine biomekaniske egenskaper. Atomic force mikroskopi målinger av TM viser forhøyet stivhet i øynene donert av glaukom pasienter (81 kPa) sammenlignet med øynene fra givere uten glaukom (4,0 kPa) 16, men disse målingene ble gjort i dissekert ex vivo vev. Bakre TM er forankret i siliærmuskel via fremre sener av de langsgående muskelceller som setter inn i den ytre lamellated og cribiform TM 17. Siliærmuskel (CM) aktivitet kan øke TM tautness, hermet forhøyet TM stivhet 17. Muligheten for å observere forandringer i motstand mot kollaps SC indusert ved forstyrrelser av glatt muskulatur har blitt vist i en dyremodell 18. Vi har vist evne til ikke-invasiv bildeprimærkammer utstrømming system i levende menneskelige øyne distal til og med SC bruker spektral domene optisk koherens tomografi (OCT) &lt;sup&gt; 19-21. Ved hjelp av denne teknikk, har vi vist evne til å kvantifisere morfometrisk responsen i TM og SC til akutt IOP høyde 22. Det overordnede målet med metoden beskrevet her var å kvantifisere morfometrisk responsen fra den levende strøm kanalen til akutt IOP heving i levende vev in situ. Denne teknikken har den fordelen av å undersøke TM under fysiologiske betingelser, som omfatter bidrag fra både fiber kontraktil aktivitet i TM og TM CM til stivhet, sammenlignet med publiserte målinger gjort i dissekerte vev. Begrunnelsen for å bruke denne teknikken til observasjon av den mekaniske TM svaret er at det gir oss ellers utilgjengelig innsikt i den mekaniske oppførselen til TM, som vi nå vet å være knyttet direkte til strøm motstand og IOP regel 13. Å skjelne bidrag kontraktile vev til generell stivhet, en liten cohort individer ble undersøkt uten og med undertrykkelse av glatt muskelaktivitet ved administrering av tropikamid.

<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 egenskapene til trabecelverket (TM) er knyttet til strøm motstand og intraokulært trykk (IOP) regulering. Begrunnelsen for denne teknikken er den direkte observasjon av den mekaniske responsen til TM akutt IOP høyde. Før skanning, er IOP målt ved oppstart og under IOP høyde. Limbus skannes ved spektral-domene optisk koherens tomografi ved oppstart og under IOP høyde (ophthalmodynamometer (ODM) brukes ved 30 g kraft). Skanner blir behandlet for å forbedre synliggjøring av kammerutløpsveien ved hjelp av ImageJ. Vaskulære landemerker brukes til å identifisere tilsvarende steder i baseline og IOP høydeskanne volumer. Schlemm kanalen (SC) tverrsnittsareal (SC-CSA) og SC lengde fra fremre til bakre langs lengdeaksen er målt manuelt ved 10 steder i et 1 mm segment av SC. Det midlere indre til ytre vegg avstand (korte aksen lengde) er beregnet som arealet av SC dividert med denslang akse lengde. For å undersøke bidraget av tilstøtende vev til effekten IOP høyder, er målingene gjentas uten og med glatt muskelavslapning med drypping av tropikamid. TM migrasjon inn i SC motvirkes av TM stivhet, men er forbedret med støtte fra dens feste til tilstøtende glatt muskulatur i strålelegemet. Denne teknikken er den første til å måle den levende menneske TM reaksjon på trykk heving in situ under fysiologiske betingelser innenfor det menneskelige øyet.

Ved hjelp av disse datainnsamling og bildeanalyseteknikker, er effekten av små og store endringer i intraokulært trykk på utløpskanalen morfologiske parametere så som SC tverrsnittsareal oppnås (figur 1). Vi kan se at høye nivåer av IOP økning produsere en observerbar kollaps av SC, som representert ved en stor reduksjon i tverrsnittsarealet. Øyet ser ut til å være i stand til å imøtekomme små økninger i IOP, som dokumentert av mangel på endring i SC-CSA (figur 1). Diss...

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

Trabecelverket (TM) innvandring til Schlemm kanalplass kan være forårsaket av akutt press heving av ophthalmodynamometer, og observert av spektral domene optisk koherens tomografi. Målet med denne fremgangsmåte er å kvantifisere morfometrisk responsen av den levende utløpskanalen til akutt trykk høyde i levende vev in situ.

Trabecelverket svar på trykk Elevation på Living menneskelige øyet

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 Intrakraniell Trykkmåling i rotter ved hjelp av en fiberoptisk Pressure Svinger

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 Injeksjon av Gene Therapy Vektorer 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

Utvikling av en Audio-baserte Virtual Gaming Environment for å bistå med Navigasjon 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 Response og vasoactivity I Resistance tarmens arterier Bruke Trykk Myography

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

Heterotopic Mucosal Engrafting Procedure for Direct Drug Delivery to the Brain in Mice

Heterotop Mucosal poding Prosedyre for direkte Drug Delivery til Brain i Mus

Delivery of therapeutics into the brain is impeded by the presence of the blood-brain barrier (BBB) which restricts the passage of polar and high ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterin Telemetri å måle Mouse kontraktile Trykk<em&gt; I 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

Hjertekateterisering i Mus for å måle trykket Volume Forholdet: Gransker 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 musemodell av retinal iskemi-reperfusjonsskade Gjennom Heving av intraokulært trykk

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

Precision implementering av minimal erythema dose (MED) testing for å vurdere individuell variasjon i Human 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 av en ny human organotypisk retinal kulturteknikk

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