近红外（NIR）光增加线粒体功能的标志物的表达，在鼠标前庭上皮细胞

摘要

线粒体功能障碍是细胞衰老的标志。本文使用的非侵入性的近红外（NIR）处理，以改善在老化小鼠前庭感觉上皮线粒体功能。

摘要

策略随着年龄的增加衰减下降平衡功能主要是专注于物理疗法，包括平衡工作和锻炼。然而，这些方法没有解决平衡下降的根本原因。使用小鼠，近红外光（NIR）的细胞上，在前庭感觉上皮的代谢的影响进行了评估。收集的数据表明，这种简单和安全的干预可能保护这些脆弱的细胞从自然老化的有害影响。的mRNA从分离的前庭外周感觉上皮（壶腹嵴和椭圆囊斑）萃取，随后转录成cDNA文库。这个库然后探查无处不抗氧化剂（SOD-1）的表达。抗氧化剂的基因表达，然后用于量化细胞代谢。用年轻的经颅交付NIR（4周）及以上（8 - 9个月）小鼠，并简要治疗方案（90秒/天5天AYS），这项工作表明NIR单独可足以改善线粒体功能的前庭感觉上皮。由于目前没有可用的，负担得起的，非侵入性的治疗方法，提高前庭毛细胞功能，外部NIR辐射的应用程序提供，以抵消对细胞在矿井前庭感觉上皮代谢老化的影响，潜在的战略。

引言

余额递减性能和后续的瀑布是常见的，而自然老化¹的不幸往往定义功能。这种下降的影响，既可以是自然和社会，和显著降低生活质量的老年人。作为回应，物理治疗和康复一直是研究的重点为瀑布，但尚未有一致的减少重复跌倒的发生率有关。与此同时，工作调查在周边或中央前庭系统（负责保持平衡的系统）是稀少，并且针对这些系统的潜在的治疗策略的变化和不平衡有限的根本原因。

在年龄相关的神经变性病症，包括年龄相关性黄斑变性^2-4，阿耳茨海默氏病模型^5-8，和帕金森氏病^9-12最近的工作已经表明SI的神经保护作用mple非侵入性的应用的近红外（NIR）光。另外，在前庭系统，NIR已被用于提高在体外 ¹³前庭初级传入神经 ​​元的活性。而没有很好理解NIR光的机构，利用NIR大多数的研究表明，NIR刺激线粒体复合物IV（细胞色素C氧化酶^）14-17，以促进细胞代谢。在前庭感觉上皮I型毛细胞的表皮下板是致密的线粒体^18，因此可以代表用于治疗NIR治疗作用的部位。

这里，经颅的简要的，非侵入性的治疗方案应用于NIR可用于测量细胞代谢（和暗示线粒体功能）在小鼠前庭感觉上皮进行说明。还讨论了为制备的前庭感觉上皮和它表明NIR增加一个ubiquito的表达我们的抗氧化剂（超氧化物歧化酶1）中的....

方案

伦理学声明：下面列出的所有程序批准了悉尼动物伦理委员会的大学。

1.动物

注：1和8 - 9个月大的小鼠（C57 / BL6）是从动物资源中心（珀斯，澳大利亚）中获得。老鼠被安置在博世灭鼠设施，在悉尼大学。

1. 家鼠在上一个12/12小时亮/暗循环以获得食物和水随意标准鼠标笼中。
2. 鸿沟小鼠各年龄组为近红外（NIR）治疗，或假处理（对照）组进行比较。

2.近红外（NIR）照射及深水治疗

1. 剃鼠标的头部和颈部区域的毛皮用电动剃刀尽可能防止头发快速再生完成治疗方案的前。为了保持小鼠的无病原体状态，使用70％的乙醇剃须动物，并从不同的笼子里的动物之间的F10兽用消毒剂清洗之间的乐器。这样做2 - 3天前开始治疗等动物不是过度处理。
2. 抑制小鼠握住尾部的近端，并允许它在用一只手或台式手掌放松，以便尽量减少应力，这可能会导致错误的结果。
3. 持有NIR（670 nm）的LED（发光二极管）器件1 - 2厘米的距离暴露（光头）区和开关设备上的90秒（ 图1A）。
   注意：温度变化的90秒曝光结果测定为<0.2℃下在100毫升的水中。
4. 对于假治疗组动物的2.3，但离开该装置关闭（ 图1B....

结果

比较近红外治疗的年轻年长的影响（4周）和（8 - 9个月）小鼠，我们测得的抗氧化剂超氧化物歧化酶1（SOD-1）的表达年轻的（N = 16）和老年人（N = 20）小鼠是NIR治疗，假治疗，或NIR封; 图2示出了相比于年轻假处理的动物一个显著增加β肌动蛋白标准化的SOD-1的表达超过2倍于年轻NIR处理的动物（P <0.01），年轻的NIR阻断动物（P <0.01）。较旧的NIR处理的动物也显示出超过一个时与旧NIR阻断动物（P <0.05）相比，2倍上调的SOD-1。

图1. NIR治疗。 （A）的 NIR LED保持1个设备- 2厘米剃区域以上对小鼠的头部进行每天90秒，连续5天，在照射TREA特德小鼠（B）的近红外LED上述假治疗的小鼠以同.......

讨论

这里所描述的代表性的结果表明，当与假治疗的小鼠相比较简短颅递送NIR光的（90秒/天5天）足以提高抗氧化剂的表达在老年小鼠的水平。而发射的热可以代表线粒体和/或神经元激活的一个来源，据报道为大鼠前庭传入神经^​​24 -我们的热量由NIR发射测量LED器件是<0.2℃，90秒，因此不太可能导致这里描述的变化。此外，与报告所强调以上，这里使用的NIR治疗不直接向感觉上皮或前庭传入神经 ​​元施加的，因此也不可能对热敏感的通道（ 例如，TRPV4）的影响。最后，用在其他脑区相同的近红外设备以前的工作表明，热是不是观察到的差异^7,9来源。

虽然这些RESULTS示出上调的细胞应答与年龄相关的氧化应激在基因水平上，它是不明确是否这些变化进一步表示在蛋白质水平，或重要的是，它们是否反映在小鼠的整体平衡性能。此外，上调示出了用于一个单一普遍存在的抗氧化剂。很可能是细胞代谢的多个标记都受到这种治疗制度。另外，由于基因从前庭器官提取全盘 （ 即，毛细胞，支持细胞，前庭传入和上皮所有存在的），不可能.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Quantum WARP 10	Quantum Devices	2070N030-A
螺旋顶部微管	Quality Scientific Plastics	520-GRD-Q
氯胺酮	帕内尔，澳大利亚
标准模式剪刀	FST	14001-12
碳钢手术刀片 #22	Livingstone	SBLDCL 22
Friedman-Pearson rongeurs	FST	16221-14
体视显微镜	Leica Microsystems	A60S
Dumont #5 SF 镊子	FST	11252-00
分离 II RNA 微量试剂盒	Bioline	BIO-52075