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 uttalande: Godkännande erhölls från Institutional Review Board vid University of Pittsburgh School of Medicine innan ämne rekrytering började. Alla ämnen som skriftligt informerat samtycke innan deltagande i studien. 1. Datainsamling <ol><li> Tryck Elevation <ol><li> Ta baslinjemätningar (lOP och oktober mätningar) genom att ingjuta en droppe 0,5% proparakain i ögat. Vänta 3 minuter för effekt. </li><li> Tryck försiktigt på den temporala sklera med ophthalmodynamometer, 30 g i kohort 1 och 5 ...

<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>

Föreliggande teknik utnyttjar icke-invasiv observation av det mekaniska svaret hos mjuk vävnad för att kvantifiera SC kollaps. Framtida arbete med människolik ögon behövs för att kalibrera vävnads böjningar själva vävnaden styvhet efter dissektion. Men, kommer sådana studier drabbas av samma begränsningar tidigare utflöde modeller; specifikt, att bidrag levande muskler till vävnad spänning inte kommer att vara närvarande. Ytterligare kalibrering i en levande däggdjursögonmodell kan tillåta kalibrerin...

Glaukom är världens näst vanligaste orsaken till irreversibel blindhet 1. Förhöjt intraokulärt tryck (lOP) är en stor kausal riskfaktor för förekomsten och framskridandet av glaukom 2-7. &#160; LOP regleras av balans mellan bildandet och utflödet av kammarvatten 8. Platserna för störst utflödesmotstånd är juxtacanicular vävnad och den inre väggen av Schlemms kanal (SC), kontaktytan mellan SC och det trabekulära nätverket (TM) 9-11. Medan TM styvhet kan bidra till att förebygga för SC kollaps i ansiktet av lOP höjd, Overby et al., 12 nyligen visat att genexpression i glaukom ändras, vilket resulterar i ökad SC endotelial förstyvning, vilket hindrar bildning av porer, vilket leder till lOP förhöjning av glaukomatösa ögon 13. TM morfologi och styvhet korrelerar med utflöde anläggning 14,15, med betoning på than behöver för att mäta sina biomekaniska egenskaper. Atomkraftsmikroskopi mätningar av TM visar förhöjda stelhet i ögonen som donerats av glaukompatienter (81 kPa) jämfört med ögonen från donatorer utan glaukom (4,0 kPa) 16, men dessa mätningar gjordes i dissekerades ex vivo vävnader. Den bakre TM är förankrad i ciliarmuskeln via främre senor av de längsgående muskelcellerna som sätter in i den yttre skivade och cribiform TM 17. Ciliarmuskeln (CM) aktivitet kan öka TM stramhet, härma förhöjda TM styvhet 17. Förmågan att observera förändringar i resistans till SC kollaps inducerad av störningar i glatt muskulatur har visats i en djurmodell 18. Vi har visat förmåga att icke-invasivt bild primärvatten humor utflöde systemet i levande mänskliga ögon distalt till och med SC använder spektral domän optisk koherens tomografi (OCT) &lt;sup&gt; 19-21. Med hjälp av denna teknik, har vi visat förmåga att kvantifiera morfometriska svaret från TM och SC till akut IOP höjd 22. Det övergripande målet för den metod som beskrivs här var att kvantifiera morfometriska svar levande utflöde akut IOP höjd i levande vävnad in situ. Denna teknik har fördelen att undersöka TM under fysiologiska förhållanden, vilket inkluderar bidrag från både kontraktila fiberaktivitet inom TM och CM till TM-styvhet, jämfört med publicerade mätningar gjorda i dissekerade vävnader. Logiken bakom tillämpningen av denna teknik för att observation av den mekaniska TM svaret är att det ger oss annars otillgängliga insikter i mekaniska beteendet hos TM, som vi nu vet att länkas direkt till utflödesmotstånd och IOP regel 13. Att urskilja bidraget av kontraktila vävnader till den totala styvheten, en liten cohort ämnen undersöktes utan och med undertryckande av glatt muskelaktivitet genom 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 mekaniska egenskaperna hos det trabekulära nätverket (TM) är kopplade till utflödesmotstånd och det intraokulära trycket (lOP) reglering. Den logiska grunden bakom denna teknik är den direkta observationen av det mekaniska svaret hos TM till akut lOP höjd. Före skanning, är IOP mäts vid baslinjen och under IOP höjd. Limbus skannas av spektral-domän optisk koherens tomografi vid baslinjen och under IOP höjd (ophthalmodynamometer (ODM) appliceras vid 30 g kraft). Avsökningar bearbetas för att förbättra visualiseringen av kammarvattnet utflödesvägen med ImageJ. Kärllandmärken används för att identifiera motsvarande placeringarna i baslinjen och lOP elevationsavsökningsvolymer. Schlemms kanal (SC) tvärsnittsarea (SC-CSA) och SC längd från främre till bakre längs dess långa axel mäts manuellt vid 10 platser inom ett 1 mm segment av SC. Medelvärde inre till yttre väggavstånd (kort axellängd) beräknas som arean för SC dividerat med desslång axellängd. För att undersöka bidrag angränsande vävnader som innebär IOP höjder, är mätningar upprepas utan och med glatt muskulatur med instillation av tropikamid. TM migration till SC motstånd från TM styvhet, men förstärks av stödet för dess fastsättning på intilliggande glatta muskulaturen i ciliarkroppen. Denna teknik är den första att mäta den levande humana TM-reaktion på tryck förhöjning in situ under fysiologiska betingelser inom det mänskliga ögat.

Med hjälp av dessa datainsamling och bildanalysteknik, är effekterna av små och stora förändringar i det intraokulära trycket på utflöde morfologiska parametrar såsom SC tvärsnittsarea erhålles (Figur 1). Vi kan se att höga nivåer av IOP ökning producera en märkbar kollaps av SC, som representeras av en stor minskning av tvärsnittsarea. Ögat synes kunna ta emot små ökningar i lOP, vilket bevisas av avsaknaden av förändring i SC-CSA (Figur 1). Dessa resultat visar at...

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

Trabekelverket (TM) migration till Schlemms kanal utrymme kan induceras av akut tryckhöjning av ophthalmodynamometer, och observerades av spektral domän optisk koherens tomografi. Målet med denna metod är att kvantifiera den morfometriska svaret hos levande utflöde till akut tryck förhöjning av levande vävnader in situ.

Trabekelverket svar på tryck Elevation i vardags mänskliga ögat

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 tryckmätning i råttor Använda en fiberoptisk Tryckgivarpaket

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 av genterapivektorer och stamceller i musen ögat

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

Utveckling av en ljud-baserad virtuell spelmiljö för att bistå med kunskaper i navigering 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

Bedöma Myogenic Response och vasoaktivitet I Resistance mesenteriska artärer Använda tryck 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

Heterotopisk Mucosal Engrafting Förfarande för direkt Drug Delivery till hjärnan hos möss

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 Telemetry att mäta Mouse kontraktila 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

Hjärtkateterisering i möss för att mäta trycket Volym Förhållande: Undersöka 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 musmodell av retinal ischemi-reperfusion skada genom Elevation av det intraokulära trycket

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

Precisions implementering av minimal erytem dos (MED) testning för att bedöma individuell variation 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 mänsklig organotypisk retinal kulturteknik

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