Ethische Aussage
Alle experimentellen Protokolle wurden vom Experimental Animal Care and Use Committee des Fuzong Clinical Medical College der Fujian Medical University überprüft und genehmigt und in strikter Übereinstimmung mit der Erklärung der Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) zur Nutzung von Tieren in der Augen- und Sehforschung durchgeführt.
Tiere und Gruppenzuteilung
Insgesamt wurden 72 männliche C57BL/6 Mäuse (8–10 Wochen alt, Körpergewicht 20–25 g) vom zertifizierten Anbieter bezogen, die den nationalen Standards für die Zucht von Labortieren entsprechen. Die Mäuse wurden in einzeln belüfteten Käfigen unter standardisierten Umweltbedingungen untergebracht, darunter ein 12-Stunden-Hell/Dunkel-Zyklus, kontrollierte Temperatur (22 ± 2 °C) und relative Luftfeuchtigkeit (50 % ± 10 %), mit ad-libitum-Zugang zu Futter und Wasser. Um die modulatorischen Effekte von ALDH2, SIRT1 und ERS-Wegen auf durch MNU induzierte Netzhautschäden zu untersuchen, wurden die Mäuse zufällig in acht experimentelle Gruppen (n = 9 pro Gruppe; n = 5 für die Gruppe zweiter Tag; n = 4 für die Gruppe am vierten Tag) unter Verwendung einer computergenerierten Randomisierungssequenz eingeteilt, um Selektionsverzerrung zu minimieren. Die grafische Zusammenfassung der Studie wurde in Abbildung 1 dargestellt.
Vorbereitung und Behandlung von Reagenzien
Die in dieser Studie verwendeten experimentellen Reagenzien wurden in der Materialtabelle aufgeführt, mit detaillierten Angaben zu Zubereitung und Dosierung wie folgt. (1) MNU (50 mg/kg): 100 mg MNU wurden in 2 ml Kochsalzlösung gelöst, um eine 50 mg/ml-Lösung herzustellen. Anschließend wurden 1,4 ml dieser Lösung mit 5,6 ml normaler Kochsalzlösung auf eine Endkonzentration von 10 mg/mL für die tierische Verabreichung verdünnt. (2) Alda-1 (10 mg/kg): 50 mg Alda-1-Pulver wurden in 1 ml Dimethylsulfoxid (DMSO) gelöst, um eine 50 mg/mL Lösung herzustellen, die mit 24 ml normaler Kochsalzlösung auf eine Endkonzentration von 2 mg/ml verdünnt wurde. (3) Daidzin (10 mg/kg): 50 mg Daidzin-Pulver wurden in 1 ml DMSO gelöst, um eine 50 mg/mL Lösung herzustellen, die dann mit 24 ml normaler Kochsalzlösung auf eine Endkonzentration von 2 mg/ml verdünnt wurde. (4) EX-527 (10 mg/kg): 5 mg EX-527-Pulver wurden in 0,1 mL DMSO gelöst, um eine 50 mg/mL-Lösung herzustellen, die mit 2,4 mL Kochsalzlösung auf eine Endkonzentration von 2 mg/mL verdünnt wurde. (5) SRT1720 (10 mg/kg): 5 mg SRT1720 Pulver wurden in 0,1 ml DMSO gelöst und gut gemischt. Anschließend wurden 400 μL PEG300, 50 μL Tween-80 und 450 μL Kochsalzlösung zugegeben, um eine 2 mg/mL Arbeitslösung herzustellen. (6) TUN (10 mg/kg): 5 mg TUN-Pulver wurden in 0,1 ml DMSO gelöst, um eine 50 mg/mL Lösung herzustellen, die dann mit 2,4 ml Kochsalzlösung auf eine Endkonzentration von 2 mg/ml verdünnt wurde. (7) 4-Phenylbutyrat (4-PBA; 10 mg/kg): 2 mg 4-PBA-Pulver wurden in 1 ml Kochsalzlösung gelöst, um eine 2 mg/mL Lösung herzustellen. Alle oben genannten Verabreichungsvolumina betrugen 5 × M Milliliter (wobei M = Tierkörpergewicht in kg). Danach wurden die Mäuse in acht Gruppen mit folgenden Behandlungsprotokollen eingeteilt:
Kontrollgruppe: Eine einzelne intraperitoneale Injektion von normaler Kochsalzlösung.
MNU-Gruppe: Eine einzelne intraperitoneale Injektion von MNU.
MNU + Alda-1 Gruppe: Intraperitoneale Injektion von Alda-1, gefolgt von einer einmaligen Verabreichung von MNU 2 Stunden später. Alda-1 wurde dann einmal täglich intraperitoneal verabreicht.
MNU + Daidzin-Gruppe: Intraperitonealinjektion von Daidzin, gefolgt von einer einmaligen MNU-Injektion 2 Stunden später. Daidzin wurde dann intraperitoneal einmal täglich verabreicht.
MNU + Alda-1 + EX-527 Gruppe: Intraperitoneale Injektion von Alda-1, gefolgt von EX-527 Injektion 1 Stunde später und MNU-Injektion 1 Stunde danach (Einzelverabreichung). Alda-1 wurde dann einmal täglich intraperitoneal verabreicht.
MNU + Alda-1 + TUN-Gruppe: Intraperitoneale Injektion von Alda-1, gefolgt von TUN-Injektion eine Stunde später und MNU-Injektion 1 Stunde danach. Alda-1 wurde dann einmal täglich intraperitoneal verabreicht.
MNU + Daidzin + SRT1720 Gruppe: Intraperitoneale Injektion von Daidzin, gefolgt von SRT1720 Injektion 1 Stunde später und MNU-Injektion 1 Stunde danach. Daidzin wurde dann intraperitoneal einmal täglich verabreicht.
MNU + Daidzin + 4-PBA Gruppe: Intraperitoneale Injektion von Daidzin, gefolgt von 4-PBA-Injektion 1 Stunde später und MNU-Injektion 1 Stunde danach. Daidzin wurde dann intraperitoneal einmal täglich verabreicht.
Körpergewichtsüberwachung
Systemische Toxizität und behandlungsbezogene physiologische Effekte wurden überwacht, indem das Körpergewicht jeder Maus täglich an vier aufeinanderfolgenden Tagen nach der MNU-Verabreichung erfasst wurde. Die Gewichte wurden mit einer präzisen digitalen Waage mit einer Genauigkeit von ±0,1 g gemessen, und Daten wurden dokumentiert, um Trends bei Gewichtsverlust oder -zunahme zwischen den Gruppen zu verfolgen, die als indirekte Indikatoren für Behandlungstoleranz und systemischen Stress dienten.
Netzhauthistopathologische Untersuchung
Zu den Zeitpunkten des zweiten und vierten Tages nach dem Experiment wurden die Mäuse durch eine zervikale Verrenkung nach Anästhesie mit intraperitonealer (i.p.) Injektion von Natriumpentobarbital in einer Dosis von 50–60 mg/kg Körpergewicht eingeschläfert, wobei die institutionellen Euthanasierichtlinien strikt befolgt wurden. Die Augen, insbesondere das linke, wurden sofort enukleiert. Vor der Enukleation wurde ein kleiner Schnitt am nasalen Limbus gemacht, um die Ausrichtung zu markieren. Die Kugeln wurden anschließend 24 Stunden lang in 4 % Paraformaldehyd (PFA) in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,4) bei 4 °C zur Fixierung eingetaucht. Die fixierten Augen wurden dann durch eine graduierte Ethanolserie (70 %, 80 %, 95 % und 100 %) enttrocknet, in Xylol gereinigt und in Paraffinblöcke für die histologische Verarbeitung eingebettet. Während des Einbettens wurde die Ausrichtung standardisiert, indem die markierte Nasenseite nach unten positioniert wurde.
Serielle Schnitte (5 μm dick) wurden mit einem rotierenden Mikrotom durch den Sehnervenkopf (ONH) vorbereitet, um eine repräsentative Probenahme der zentralen Netzhautregion sicherzustellen. Konkret wurden Abschnitte von der oberen Seite bis zum markierten Nasenpunkt zugeschnitten, sodass alle Abschnitte durch das ONH führten. Die Abschnitte wurden dann auf positiv geladenen Glasschlitten montiert. Die Färbung von Hämatoxylin und Eosin (HE) wurde gemäß Standardprotokollen durchgeführt. Die Netzhautmorphologie wurde mittels Lichtmikroskopie mit 400× Vergrößerung untersucht. Messungen wurden systematisch von der temporalen Netzhaut in vorgegebenen Abständen zum ONH durchgeführt: 200, 400, 600, 800, 1000 und 1200 μm. An jedem Ort wurden die gesamte Netzhautdicke, die innere und äußere Segmentlänge (IS/OS), die Dicke der äußeren Nuklearschicht (ONL), die Dicke der äußeren plexiformen Schicht (OPL) sowie die innere Kernschicht (INL) gemessen.
Um Objektivität zu gewährleisten und Messverzerrungen zu minimieren, wurde ein strenges Qualitätskontrollprotokoll implementiert. Konkret wurde jede der acht experimentellen Gruppen in fünf oder vier Untergruppen unterteilt (z. B. Untergruppe 1, 2, 3, 4, 5). Fünf oder vier unabhängige Beobachter, die für Gruppenzuweisungen blind waren, wurden beauftragt, dieselbe entsprechende Untergruppe über alle experimentellen Gruppen hinweg zu messen (z. B. maß Beobachter A immer Untergruppe 1 aus jeder Gruppe). An jedem Messpunkt wurden drei Messwerte innerhalb eines ~5 μm-Bereichs (z. B. bei 200 μm, 195 μm und 205 μm) durchgeführt und gemittelt, um technische Fehler zu minimieren. Quantitative Messungen wurden mit der ImageJ-Software (Version 1,54g) durchgeführt, und der mittlere Dickenwert für jeden Punkt wurde berechnet, um die Reproduzierbarkeit sicherzustellen.
Aldehydstoffwechselmarker
Zur Bewertung des oxidativen Stresses und des Aldehydstoffwechsels wurden Serumproben auf MDA- und 4-HNE-Werte analysiert, die wichtige Biomarker für Lipidperoxidation und Aldehydstress sind. Konkret wurden alle Mäuse mittels intraperitonealer (i.p.) Injektion von Natriumpentobarbital in einer Dosis von 50–60 mg/kg Körpergewicht betäubt. Nachdem die Mäuse tief betäubt worden waren, wurde die Euthanasie durch eine zervikale Verrenkung durchgeführt. Unmittelbar nach der Euthanasie wurden die Augäpfel enukleiert und retrobulbäres Blut schnell entnommen. Die Proben durften 30 Minuten bei Raumtemperatur gerinnen, gefolgt von einer Zentrifugation bei 3.000 × g für 10 Minuten. Die Serumfraktion wurde sorgfältig in enzymfreie Mikrozentrifugenröhren übertragen und bis zur späteren Analyse bei -80 °C gelagert. Die Serum-MDA-Werte wurden mit kommerziell erhältlichen enzymgebundenen Immunsorbent-Assay-Kits (ELISA) gemessen, die den Protokollen des Herstellers folgten. Kurz gesagt, Standards und Proben wurden auf vorbeschichtete Mikroplatten gegeben, mit spezifischen primären Antikörpern inkubiert, gereinigt, um ungebundene Materialien zu entfernen, und mit Meerrettichperoxidase (HRP)-konjugierten sekundären Antikörpern reagiert. Anschließend wurde das Substrat Tetramethylbenzidin (TMB) hinzugefügt, und die Reaktion wurde mit Schwefelsäure beendet. Die optischen Dichtewerte (OD) wurden bei 450 nm mit einem Mikroplattenleser ausgelesen, und MDA/4-HNE-Konzentrationen wurden durch Vergleich der OD-Werte mit Standardkurven bestimmt, die mit bekannten Konzentrationen der Analyte erzeugt wurden.
Statistische Analyse
Alle Daten wurden als Mittelwert ± Standardfehler (SE) dargestellt. Angesichts der kleinen Stichprobengröße (n = 5 für die Gruppe am zweiten Tag; n = 4 für die Gruppe am vierten Tag) wurden die statistischen Methoden des Bootstrap-Tests verwendet. Konkret wurde die Bootstrap-Resampling-Methode (1.000 Iterationen mit Ersatz) verwendet, um 95%-Konfidenzintervalle (KI) für Gruppenmittelwerte zu schätzen und Unterschiede zwischen Gruppen zu vergleichen. Für jedes Ergebnis (z. B. Gewicht, Netzhautdicke, MDA/4-HNE-Werte) wurden Bootstrap-Proben aus dem ursprünglichen Datensatz entnommen, und der Mittelwert wurde für jede Neustichprobe berechnet. Der 95%-KI wurde aus dem 2,5. und 97,5. Perzentil der Bootstrap-Verteilung abgeleitet. Die Signifik wurde indirekt durch den folgenden Ansatz bewertet, indem das Konfidenzintervall untersucht wurde. Wenn das CI der Bootstrap-Ergebnisse keine Null enthielt, deutete dies typischerweise darauf hin, dass der Unterschied signifikant war (vorausgesetzt, ein Vergleich der Mittelwerte zwischen zwei oder mehr Gruppen). Die Figuren wurden mit der Graphpad-Software (Version 5.01) erstellt.