Światło bliskiej podczerwieni (NIr) zwiększa ekspresję markera funkcji mitochondriów w przedsionkowym nabłonku czuciowym myszy
14 marca 2015
Dysfunkcja mitochondriów jest cechą charakterystyczną starzenia się komórek. W tym artykule zastosowano nieinwazyjne leczenie w bliskiej podczerwieni (NIr) w celu poprawy funkcji mitochondriów w starzejącym się nabłonku czuciowym przedsionkowym myszy.
Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest zbadanie potencjalnego neuroprotekcyjnego wpływu światła bliskiej podczerwieni na nabłonek czuciowy przedsionkowy myszy. Osiąga się to poprzez proste, krótkotrwałe przezczaszkowe zastosowanie światła bliskiej podczerwieni u myszy na różnych etapach rozwoju. W drugim etapie przeprowadza się preparację błędników kostnych leczonych zwierząt, co pozwala na wyizolowanie nabłonka czuciowego przedsionkowego.
Następnie ekspresja interesującego genu przeciwutleniacza jest mierzona za pomocą R-T-P-C-R w celu oceny wpływu leczenia na wydajność mitochondriów. Na koniec przeprowadza się densytometrię w celu oceny wpływu krótkiego leczenia światłem w bliskiej podczerwieni na ekspresję określonych genów przeciwutleniających u myszy. Główną zaletą tej techniki leczenia w bliskiej podczerwieni jest to, że jest prosta i nieinwazyjna, co pozwala na dalszą analizę fizjologiczną, molekularną i behawioralną po zabiegu.
Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku potencjalnej neuroprotekcji obwodowego układu przedsionkowego podczas normalnego starzenia się lub poprawy zrównoważonej wydajności po chorobie lub deficycie przedsionkowym. Dwa do trzech dni przed rozpoczęciem eksperymentu należy ogolić sierść na obszarze głowy i szyi każdej myszy tak dokładnie, jak to możliwe, aby zapobiec ponownemu odrastaniu sierści zwierzęcia przed zakończeniem reżimu leczenia. Aby utrzymać status zwierząt wolnych od patogenów, należy czyścić narzędzia 70% etanolem między każdym goleniem.
Następnie, w dniu zabiegu dla każdego zwierzęcia internowanego, podnieś mysz za bliższy koniec ogona i pozwól jej się zrelaksować w dłoni jednej ręki, aby zminimalizować stres u zwierząt leczonych w bliskiej podczerwieni. Dla każdego zwierzęcia trzymaj urządzenie LED o długości 670 nm, w odległości od jednego do dwóch centymetrów od ogolonego obszaru i włącz urządzenie na 90 sekund. W przypadku grupy pozorowanej powtórz procedurę leczenia w ten sam sposób, ale z wyłączonym urządzeniem dla grupy zablokowanej bliskiej podczerwieni, traktuj zwierzęta w taki sam sposób, jak grupę leczoną w bliskiej podczerwieni, ale z urządzeniem pokrytym folią aluminiową.
Po powtórzeniu zabiegów dla każdej grupy w odstępach 24-godzinnych przez pięć kolejnych dni, zamroź świeżo przygotowany sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy na bazie glicerolu lub płyn mózgowo-rdzeniowy A w zamrażarce o temperaturze minus 80 stopni Celsjusza na 45 minut, aż utworzy się zawiesina lodu. Następny. Dla każdej myszy użyj zaokrąglonej żyletki z numerem 22, aby wykonać nacięcie wzdłuż strzałkowej skóry czaszki, utrzymując mózg sklepienia czaszki i leżący pod nim aparat przedsionkowy tak chłodny, jak to możliwe, przy regularnym nakładaniu lodowatego płynu mózgowo-rdzeniowego A na tkankę. Następnie użyj spiczastego ramienia nożyczek o standardowym wzorze, aby wykonać małe nacięcie w czaszce w Lambda i przeciąć wzdłuż szwu strzałkowego.
Następnie delikatnie wsuń jedno ramię płytkiego URS pod kość ciemieniową, a następnie zabezpiecz i pociągnij kość ciemieniową bocznie, a kość potyliczną do tyłu, aż mózg zostanie odsłonięty. Następnie użyj małej szpatułki ze stali nierdzewnej, aby odciągnąć mózg od przedniego i środkowego dołu czaszki. Aby odsłonić przedsionkowy nerw ślimakowy, należy przeciąć nerw, aby zapobiec niepotrzebnemu napięciu na pierwotnych aksonach doprowadzających, które bezpośrednio unerwiają przedsionkowe komórki rzęsate.
Następnie należy usunąć mózg in toto i obserwować błędnik kostny zawierający ślimak i obwodowe narządy przedsionkowe w środkowym dole czaszki. Teraz wykonaj dwa małe nacięcia obok każdego błędnika kostnego i przytrzymaj i pociągnij przedni kanał półkolisty na boki, aby wyciąć całą strukturę. Następnie natychmiast zanurz wycięty labirynt w naczyniu preparacyjnym zawierającym lodowaty roztwór płynu mózgowo-rdzeniowego, ciągle perfuzjonując karbogenem.
Najtrudniejszą częścią tej procedury jest uzyskanie stałej ilości żywej tkanki dla każdego zwierzęcia, które zalecamy: praktyka uważnej obserwacji i specyficzne oświetlenie tkanki. Następnie, pod mikroskopem stereoskopowym, przytrzymaj błędnik przy ślimaku i za pomocą kleszczy przymocuj tkankę do dna naczynia za pomocą prostych cienkich kleszczyków. Podrap mały otwór w kości nad przednim kanałem półkolistym ula.
Następnie sięgnij bezpośrednio pod kość i przesuń na zewnątrz od ULA, aby delikatnie powiększyć otwór. Kontynuuj w ten sposób, aż łagiewka oraz przednia i boczna pula zostaną odsłonięte. Następnie za pomocą cienkich kleszczyków delikatnie podnieś łagiewkę i odsuń łagiewkę od błędnika kostnego, aż zostaną całkowicie oderwane.
Na koniec mocno chwyć narządy przedsionkowe między końcówkami kleszczy i umieść je w świeżo przygotowanej lizie. Bufor w zakręcanej mikroprobówce, delikatnie zakręć kleszczami w buforze, aby odłączyć narządy przedsionkowe. Następnie, po upewnieniu się, że kleszcze są wolne od tkanek pod mikroskopem stereoskopowym, przykręć pokrywę mikrokanalików i natychmiast zamroź próbkę w ciekłym azocie, aby porównać wpływ leczenia w bliskiej podczerwieni między młodymi i starszymi myszami.
Posłaniec, RNA został odwrócony i przeniesiony do komplementarnego DNA, a następnie przeanalizowano ekspresję przeciwutleniającej dysmutazy ponadtlenkowej lub SOD jeden, mierzoną za pomocą densytometrii, zaobserwowano znaczny wzrost ekspresji beta aktyny znormalizowanej przez sod jeden ponad dwukrotnie u młodych zwierząt traktowanych w bliskiej podczerwieni w porównaniu z młodymi zwierzętami leczonymi pozorami i młodymi zwierzętami zablokowanymi w bliskiej podczerwieni. Starsze zwierzęta leczone w bliskiej podczerwieni wykazywały również ponad dwukrotną regulację w górę darni w porównaniu ze starszymi zwierzętami z blokadą bliskiej podczerwieni. Po tej procedurze można przeprowadzić eksperymenty behawioralne, molekularne lub fizjologiczne, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak: czy światło bliskiej podczerwieni zwiększa ekspresję innych genów lub białek w przedsionkowym nabłonku czuciowym?
A może światło bliskiej podczerwieni poprawia ogólną równowagę leczonych myszy?
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie bada neuroprotekcyjne działanie światła bliskiego podczerwieni na nabłonek czuciowy przewodu przeszkodowego u starzejących się myszy. Nieinwazyjne leczenie ma na celu poprawę funkcji mitochondrialnej, która jest często upośledzona w senescencji komórkowej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauki
- Biologia komórki
- Gerontologa
Tło
- Dysfunkcja mitochondrialna jest kluczową cechą starzenia się.
- Senescencja komórkowa dotyczy różnych tkanek, w tym układu przewodowego.
- Światło bliskiej podczerwieni ma potencjalne działanie terapeutyczne na funkcję komórkową.
- To badanie koncentruje się na nieinwazyjnej metodzie oceny tych efektów.
Cel badania
- Ocena neuroprotekcyjnego wpływu światła bliskiej podczerwieni.
- Ocena wydajności mitochondrialnej w nabłonku czuciowym przewodu przeszkodowego.
- Pomiar ekspresji genów przeciwutleniających po leczeniu.
Stosowane metody
- Transkranialne zastosowanie światła bliskiej podczerwieni na myszy.
- Rozebranie kości labiryntu do odizolowania nabłonka czuciowego przewodu przeszkodowego.
- R-T-P-C-R do pomiaru ekspresji genów przeciwutleniających.
- Densytometria do oceny wpływu leczenia na ekspresję genów.
Główne wyniki
- Leczenie światłem bliskiej podczerwieni poprawiło funkcję mitochondrialną.
- Zaobserwowano zwiększoną ekspresję określonych genów przeciwutleniających.
- Metoda okazała się prosta i nieinwazyjna.
- Potencjał dalszej analizy fizjologicznej i behawioralnej po leczeniu.
Wnioski
- Światło bliskiej podczerwieni wykazuje obiecujące właściwości jako leczenie neuroprotekcyjne.
- Poprawa funkcji mitochondrialnej może łagodzić efekty starzenia się.
- Wymagane są dalsze badania w celu zbadania długoterminowych korzyści.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Non-invasive modulation of mitochondrial function in sensory epithelia addresses a critical gap in age-related balance decline, offering a mechanistic entry point for neuroprotective intervention. Quantitative assessment of antioxidant gene expression enables predictive confidence in evaluating cellular resilience strategies. This approach informs early-stage portfolio decisions for neurodegeneration and sensory system preservation.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of mitochondrial function as a therapeutic hypothesis in sensory cell aging.
- Supports biological de-risking by quantifying antioxidant gene upregulation post-intervention.
- Facilitates functional target validation through measurable molecular endpoints.
- Provides predictive confidence for advancing neuroprotective strategies in preclinical models.
Screening & Assay Development
- Establishes a reproducible workflow for measuring gene expression changes in response to external stimuli.
- Standardizes quantitative RT-PCR and densitometry outputs for downstream screening applications.
- Enables assay readiness for evaluating candidate interventions targeting mitochondrial pathways.
- Supports reliable comparison of treatment and control groups in sensory tissue models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models of age-related vestibular decline for translational continuity.
- Provides molecular endpoints that bridge discovery and preclinical validation phases.
- Informs risk-adjusted advancement of neuroprotective candidates targeting mitochondrial dysfunction.
- Offers mechanistic de-risking for interventions aimed at sensory system preservation.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling quantitative hypothesis testing of mitochondrial modulation in sensory tissues.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and biological de-risking via antioxidant gene expression analysis.
- Screening: Delivers standardized, quantitative outputs suitable for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Provides densitometric and RT-PCR measurements for robust statistical comparison across experimental groups.
- Translational Research: Connects molecular findings to disease-relevant models of vestibular aging.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for evaluating mitochondrial-targeted interventions in sensory systems.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neuroprotective research.
- Operational Value: Enables standardized, scalable, and reproducible workflows for gene expression analysis.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital allocation for early-stage neurodegeneration programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of mitochondrial modulation strategies in sensory aging.
Implementation Considerations
- Requires expertise in molecular biology techniques such as RT-PCR and densitometry.
- Needs access to specialized instrumentation for gene expression quantification and tissue dissection.
- Demands cross-team standardization of sample preparation and analysis protocols.
- May require adaptation for different sensory or neurological model systems.
- Consistent tissue yield and viability are critical for reproducible results.
