Name: near infrared (nir) light increases expression of a marker of mitochondrial function in the mouse vestibular sensory epithelium
Uploaded: 2015-03-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium at JoVE.com

Os autores gostariam de agradecer Dr. Paul Witting e Ms. Genevieve Fong por sua assistência com extração de mRNA e PCR, eo Garnett Passe e Rodney Williams Memorial Foundation para o apoio.

Declaração de Ética: Todos os procedimentos descritos a seguir foram aprovados pelo Comitê de Ética da Universidade de Sydney animal. 1. Animais NOTA: 1 e 8-9 meses de idade camundongos (C57 / BL6) foram obtidos a partir do Centro de Recursos Animal (Perth, Austrália). Os ratinhos foram alojados no mecanismo Bosch Roedor na Universidade de Sydney. <ol><li> Casa ratos em gaiolas-padrão do mouse em um ciclo claro / escuro de 12/12 horas de luz com acesso a comida e água ad libitum. </li><li> Camundongos Divida em cada faixa etária em infravermelho próximo (NIR), tratados, ou sham grupos tratados (controle) para comparação. </li></ol> 2. Infravermelho Próximo (NIR) Irradiação e Tratamento Sham <ol><li> Raspar a pele na região da cabeça e pescoço do mouse com um barbeador elétrico, tanto quanto possível para evitar a rebrota rápida de cabelo antes da realização do regime de tratamento. A fim de manter o status de livre de patógenos dos ratos, use 70% de etanolpara limpar instrumentos entre animais para maquiagem e desinfetante F10 veterinário entre animais de gaiolas separadas. Faça isto 2-3 dias antes do início do tratamento para que os animais não estão sobre-tratadas. </li><li> Conter rato com a extremidade proximal da cauda e permitir que ele relaxe na palma de uma mão ou de bancada, de modo a minimizar o stress, que pode levar a resultados falsos. </li><li> Segure o NIR (670 nm) LED (light emitting diode) dispositivo de 1-2 cm de distância da área exposta (raspada) e ligar o aparelho durante 90 segundos (Figura 1A). NOTA: A mudança de temperatura como resultado de exposição de 90 segundos foi medida como &lt;0,2 ° C em 100 ml de água. </li><li> Repita os passos de 2,2-2,3 para o grupo de tratamento simulado de animais, mas deixar o aparelho desligado (Figura 1B). </li><li> Repita os passos de 2,2-2,3 para o grupo de tratamento Nir-bloqueado de animais, mas cubra o aparelho com papel alumínio. </li><li> Repita os passos 2,2-2,5 diariamente às approximate 24 intervalos de RH durante 5 dias consecutivos. </li><li> Extraia o epitélio vestibular sensorial (3 cristas e uma mácula utricular) de ambas as orelhas no quinto dia pós-tratamento (ver secção 3 abaixo). </li></ol> 3. Extracção de tecido 20 <ol><li> Preparar 300 ml de um fluido cerebrospinal artificial (ACSF) à base de glicerol que consistem em (em mM): 26 de NaHCO3, 11 de glucose, 250 glicerol, 2,5 de KCl, 1,2 de NaH 2 PO 4, 1,2 de MgCl2, 2,5 e CaCl 2. Antes da adição de CaCl2, gás a solução com carbogénio (95% O 2 e 5% CO 2) para estabelecer um pH de 7,4 e evitar a precipitação do cálcio (turvação). Arrefeça a solução num congelador a -80 ° C durante 45 minutos de modo que uma pasta de gelo é formada. </li><li> Prepare o tampão de lise isolamento do RNA em microtubos parafuso superior marcados (pára o popping de tampas quando as alterações de pressão tubo entre congelamento e descongelamento em nitrogênio líquido), de acordocom as instruções do fabricante ou práticas de laboratório habituais. Já nitrogênio líquido pronto em um frasco de Dewar de alumínio. NOTA: Use roupas de proteção e eyeware ao manusear nitrogênio líquido. Certifique-se de que o nitrogênio líquido é usado em um quarto bem ventilado como o volume da sua forma de gás é aproximadamente 700 vezes maior do que a sua forma líquida e pode causar asfixia. </li><li> Profundamente anestesiar os ratos com cetamina (400 mg / kg) através de uma injecção intra-peritoneal. Permitir que o reflexo posterior de membros para desaparecer completamente como indicação de que os ratos são totalmente anestesiado. </li><li> Decapitar ratos com tesoura de aço inoxidável afiadas e fazer uma incisão ao longo da pele sagital do crânio usando uma lâmina de barbear (arredondado # 22). Neste momento e em toda as etapas 3,5-3,9, manter a calota craniana, cérebro e aparelho vestibular subjacente o mais fresco possível pela aplicação regular de ACSF gelada sobre o tecido. </li><li> Usando o braço pontas de tesouras padrão standard fazer uma small incisão no crânio no Lambda e cortar ao longo da sutura sagital. </li><li> Deslize suavemente um braço de um fórceps rasas debaixo do osso parietal mantendo a lâmina tão próximo quanto possível da superfície inferior do osso sem arrastar o cérebro. Seguros e afastar o osso parietal lateral e posterior do osso occipital até que o cérebro está exposto. </li><li> Use uma pequena espátula de aço inoxidável e levante o cérebro de distância do anterior e fossa craniana média para expor o nervo vestibular (CN VIII). Transecto o nervo para evitar tensão desnecessária sobre os axônios aferentes primários que inervam diretamente as células ciliadas vestibulares. </li><li> Remover o cérebro in toto após transecção do CN VIII. </li><li> Observe o labirinto ósseo contendo a cóclea e os órgãos vestibulares periféricas da fossa craniana média. Faça duas pequenas incisões ao lado de cada labirinto ósseo e extirpar toda a estrutura, mantendo o canal semicircular anterior e puxando mais tardealiado. </li><li> Mergulhar imediatamente labirintos excisadas em um prato de dissecação contendo solução ACSF gelado (como descrito no passo 3.1), enquanto que irriga continuamente com carbogéneo. </li><li> Sob um microscópio estereoscópico, mantenha pressionado o labirinto pela cóclea e fixá-lo ao fundo do prato com uma pinça. <ol><li> Use uma pinça reta fina para riscar uma pequena abertura no osso acima do canal semicircular (SSC) ampulla anterior. </li><li> Gentilmente ampliar esta abertura, alcançando imediatamente abaixo do osso e sacudindo para fora ampulífuga. Tenha cuidado aqui para não empurrar pinça na abertura e danificar o labirinto membranoso frágil abaixo. Continuar dessa maneira até que o utrículo, anterior e ampolas laterais estão todos expostos. Se possível remover a ampola posterior também. </li></ol></li><li> Usando uma pinça fina, levantar delicadamente o utrículo e ampolas de distância do labirinto ósseo até que estejam completamente isolada. Sempre que possível, mantê-lospor seus canais semicirculares associados para evitar danos ao epitélio sensorial. Em alguns casos, a parte proximal da conduta membranoso semicircular pode ter de ser cortado com tesoura de íris para libertar as ampolas a partir do osso. </li><li> Firmemente compreender os órgãos vestibulares entre a ponta de uma pinça e lugar para o tampão de lise preparado anteriormente na etapa 3.2. Agite suavemente a pinça em torno do tampão para garantir órgãos vestibulares têm destacado a pinça. Confira este for o caso, trazendo a pinça, ao microscópio estereoscópico. <ol><li> Parafuso na tampa de microtúbulos e congelar a amostra em nitrogênio líquido imediatamente. </li></ol></li></ol> 4. Extracção de ARN e RT-PCR <ol><li> Siga métodos padrão de RNA mensageiro (mRNA) extracção de acordo com as instruções do fabricante ou protocolos de laboratório preferenciais. NOTA: Um kit comercial que utilizou ARN de suporte para ajudar a isolar pequenos rendimentos de ARNm foi utilizada nesteprotocolo. Volumes de eluição inferiores podem ser utilizados para aumentar as concentrações finais de ARNm. NOTA: Negativo controles &quot;não enzima&quot; (CNE) e controles &quot;nenhum modelo de DNA&quot; (NTC) também deve ser concluído para garantir a validade dos efeitos observados. </li><li> Aplicar os métodos padrão de transcrição reversa do ARNm de ADN complementar (ADNc) e amplificação de genes alvo 21-23. </li></ol>

<ol>
	<li>Agrawal, Y., Carey, J. P., Della Santina, ., C, C., Schubert, M. C., Minor, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disorders+of+balance+and+vestibular+function+in+US+adults:+data+from+the+National+Health+and+Nutrition+Examination+Survey,+2001-2004.">Disorders of balance and vestibular function in US adults: data from the National Health and Nutrition Examination Survey, 2001-2004.</a> Archives of internal medicine. 169, 938-944 (2009).</li><li>Bessho, K., 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=Effect+of+subthreshold+infrared+laser+treatment+for+drusen+regression+on+macular+autofluorescence+in+patients+with+age-related+macular+degeneration.">Effect of subthreshold infrared laser treatment for drusen regression on macular autofluorescence in patients with age-related macular degeneration.</a> Retina. 25, 981-988 (2005).</li><li>Olk, R. J., 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=Therapeutic+benefits+of+infrared+(810-nm)+diode+laser+macular+grid+photocoagulation+in+prophylactic+treatment+of+nonexudative+age-related+macular+degeneration:+two-year+results+of+a+randomized+pilot+study.">Therapeutic benefits of infrared (810-nm) diode laser macular grid photocoagulation in prophylactic treatment of nonexudative age-related macular degeneration: two-year results of a randomized pilot study.</a> Ophthalmology. 106, 2082-2090 (1999).</li><li>Rodanant, N., 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=Predictors+of+drusen+reduction+after+subthreshold+infrared+(810+nm)+diode+laser+macular+grid+photocoagulation+for+nonexudative+age-related+macular+degeneration.">Predictors of drusen reduction after subthreshold infrared (810 nm) diode laser macular grid photocoagulation for nonexudative age-related macular degeneration.</a> American journal of ophthalmology. 134, 577-585 (2002).</li><li>De Taboada, 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=Transcranial+laser+therapy+attenuates+amyloid-beta+peptide+neuropathology+in+amyloid-beta+protein+precursor+transgenic+mice.">Transcranial laser therapy attenuates amyloid-beta peptide neuropathology in amyloid-beta protein precursor transgenic mice.</a> Journal of Alzheimer's disease : JAD. 23, 521-535 (2011).</li><li>Grillo, S. L., Duggett, N. A., Ennaceur, A., Chazot, 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=Non-invasive+infra-red+therapy+(1072+nm)+reduces+beta-amyloid+protein+levels+in+the+brain+of+an+Alzheimer's+disease+mouse+model.">Non-invasive infra-red therapy (1072 nm) reduces beta-amyloid protein levels in the brain of an Alzheimer's disease mouse model.</a> TASTPM. Journal of photochemistry and photobiology. B, Biology. 123, 13-22 (2013).</li><li>Purushothuman, S., Johnstone, D. M., Nandasena, C., Mitrofanis, J., Stone, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photobiomodulation+with+near+infrared+light+mitigates+Alzheimer's+disease-related+pathology+in+cerebral+cortex+-+evidence+from+two+transgenic+mouse+models.">Photobiomodulation with near infrared light mitigates Alzheimer's disease-related pathology in cerebral cortex - evidence from two transgenic mouse models.</a> Alzheimer's researc., &amp; therapy. 6, 2 (2014).</li><li>Sommer, A. P., 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=670+nm+laser+light+and+EGCG+complementarily+reduce+amyloid-beta+aggregates+in+human+neuroblastoma+cells:+basis+for+treatment+of+Alzheimer's+disease.">670 nm laser light and EGCG complementarily reduce amyloid-beta aggregates in human neuroblastoma cells: basis for treatment of Alzheimer's disease.</a> Photomedicine and laser surgery. 30, 54-60 (2012).</li><li>Moro, C., 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=Photobiomodulation+preserves+behaviour+and+midbrain+dopaminergic+cells+from+MPTP+toxicity:+evidence+from+two+mouse+strains.">Photobiomodulation preserves behaviour and midbrain dopaminergic cells from MPTP toxicity: evidence from two mouse strains.</a> BMC neuroscience. 14, 40 (2013).</li><li>Peoples, C., 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=Photobiomodulation+enhances+nigral+dopaminergic+cell+survival+in+a+chronic+MPTP+mouse+model+of+Parkinson's+disease.">Photobiomodulation enhances nigral dopaminergic cell survival in a chronic MPTP mouse model of Parkinson's disease.</a> Parkinsonis., &amp; related. 18, 469-476 (2012).</li><li>Shaw, V. E., 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=Neuroprotection+of+midbrain+dopaminergic+cells+in+MPTP-treated+mice+after+near-infrared+light+treatment.">Neuroprotection of midbrain dopaminergic cells in MPTP-treated mice after near-infrared light treatment.</a> The Journal of comparative neurology. 518, 25-40 (2010).</li><li>Ying, R., Liang, H. L., Whelan, H. T., Eells, J. T., Wong-Riley, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pretreatment+with+near-infrared+light+via+light-emitting+diode+provides+added+benefit+against+rotenone-+and+MPP+-induced+neurotoxicity.">Pretreatment with near-infrared light via light-emitting diode provides added benefit against rotenone- and MPP+-induced neurotoxicity.</a> Brain research. 1243, 167-173 (2008).</li><li>Rajguru, S. M., 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=Infrared+photostimulation+of+the+crista+ampullaris.">Infrared photostimulation of the crista ampullaris.</a> The Journal of physiology. 589, 1283-1294 (2011).</li><li>Chung, H., 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=The+nuts+and+bolts+of+low-level+laser+(light)+therapy.">The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy.</a> Annals of biomedical engineering. 40, 516-533 (2012).</li><li>Desmet, K. D., 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=Clinical+and+experimental+applications+of+NIR-LED+photobiomodulation.">Clinical and experimental applications of NIR-LED photobiomodulation.</a> Photomedicine and laser surgery. 24, 121-128 (2006).</li><li>Huang, Y. Y., Chen, A. C., Carroll, J. D., Hamblin, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biphasic+dose+response+in+low+level+light+therapy.">Biphasic dose response in low level light therapy.</a> Dose-response : a publication of International Hormesis Society. 7, 358-383 (2009).</li><li>Rojas, J. C., Gonzalez-Lima, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-level+light+therapy+of+the+eye+and+brain.">Low-level light therapy of the eye and brain.</a> Eye and brain. 3, 49-67 (2011).</li><li>Vranceanu, F., 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=Striated+organelle,+a+cytoskeletal+structure+positioned+to+modulate+hair-cell+transduction.">Striated organelle, a cytoskeletal structure positioned to modulate hair-cell transduction.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 4473-4478 (2012).</li><li>Johnson, K. 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=Separate+and+combined+effects+of+Sod1+and+Cdh23+mutations+on+age-related+hearing+loss+and+cochlear+pathology+in+C57BL/6J+mice.">Separate and combined effects of Sod1 and Cdh23 mutations on age-related hearing loss and cochlear pathology in C57BL/6J mice.</a> Hearing research. 268, 85-92 (2010).</li><li>Tung, V. W., Di Marco, S., Lim, R., Brichta, A. M., Camp, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+isolated+semi-intact+preparation+of+the+mouse+vestibular+sensory+epithelium+for+electrophysiology+and+high-resolution+two-photon+microscopy.">An isolated semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium for electrophysiology and high-resolution two-photon microscopy.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. , e50471 (2013).</li><li>Kirby, J., Menzies, F. M., Cookson, M. R., Bushby, K., Shaw, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+gene+expression+in+a+cell+culture+model+of+SOD1-related+familial+motor+neurone+disease.">Differential gene expression in a cell culture model of SOD1-related familial motor neurone disease.</a> Human molecular genetics. 11, 2061-2075 (2002).</li><li>Parry, S. N., Ellis, N., Li, Z., Maitz, P., Witting, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myoglobin+induces+oxidative+stress+and+decreases+endocytosis+and+monolayer+permissiveness+in+cultured+kidney+epithelial+cells+without+affecting+viability.">Myoglobin induces oxidative stress and decreases endocytosis and monolayer permissiveness in cultured kidney epithelial cells without affecting viability.</a> Kidney and Blood Pressure Research. 31, 16-28 (2008).</li><li>Saee-Rad, S., 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=Analysis+of+superoxide+dismutase+1,+dual-specificity+phosphatase+1,+and+transforming+growth+factor,+beta+1+genes+expression+in+keratoconic+and+non-keratoconic+corneas.">Analysis of superoxide dismutase 1, dual-specificity phosphatase 1, and transforming growth factor, beta 1 genes expression in keratoconic and non-keratoconic corneas.</a> Molecular vision. 19, 2501-2507 (2013).</li><li>Albert, E. S., 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=TRPV4+channels+mediate+the+infrared+laser-evoked+response+in+sensory+neurons.">TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons.</a> Journal of neurophysiology. 107, 3227-3234 (2012).</li><li>Moro, C., 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=Photobiomodulation+inside+the+brain:+a+novel+method+of+applying+near-infrared+light+intracranially+and+its+impact+on+dopaminergic+cell+survival+in+MPTP-treated+mice.">Photobiomodulation inside the brain: a novel method of applying near-infrared light intracranially and its impact on dopaminergic cell survival in MPTP-treated mice.</a> Journal of neuroscience. 120, 670-683 (2014).</li><li>Moreno, L. E., 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=Infrared+neural+stimulation:+beam+path+in+the+guinea+pig+cochlea.">Infrared neural stimulation: beam path in the guinea pig cochlea.</a> Hearing research. 282, 289-302 (2011).</li><li>Curthoys, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+red+thread+as+a+guide+in+the+vestibular+labyrinth.">A red thread as a guide in the vestibular labyrinth.</a> The Journal of physiology. 589, 1241-1241 (2011).</li><li>Chakrabarti, S., 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=Mitochondrial+Dysfunction+during+Brain+Aging:+Role+of+Oxidative+Stress+and+Modulation+by+Antioxidant+Supplementation.">Mitochondrial Dysfunction during Brain Aging: Role of Oxidative Stress and Modulation by Antioxidant Supplementation.</a> Aging and disease. 2, 242-256 (2011).</li><li>Petrosillo, G., De Benedictis, V., Ruggiero, F. M., Paradies, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decline+in+cytochrome+c+oxidase+activity+in+rat-brain+mitochondria+with+aging.+Role+of+peroxidized+cardiolipin+and+beneficial+effect+of+melatonin.">Decline in cytochrome c oxidase activity in rat-brain mitochondria with aging. Role of peroxidized cardiolipin and beneficial effect of melatonin.</a> Journal of bioenergetics and biomembranes. 45, 431-440 (2013).</li><li>Zhu, H., Sun, A., Zou, Y., Ge, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducible+metabolic+adaptation+promotes+mesenchymal+stem+cell+therapy+for+ischemia:+a+hypoxia-induced+and+glycogen-based+energy+prestorage+strategy.">Inducible metabolic adaptation promotes mesenchymal stem cell therapy for ischemia: a hypoxia-induced and glycogen-based energy prestorage strategy.</a> Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 34, 870-876 (2014).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Os resultados representativos descritos aqui mostram que a entrega breve transcraniana de luz NIR (90 seg / dia durante 5 dias) é suficiente para elevar os níveis de expressão de antioxidantes em ratos mais velhos quando comparados com os ratos tratados por simulação. Enquanto calor emitido poderia representar uma fonte de mitocondrial e / ou ativação neuronal, como relatado para vestibular rato aferentes 24 - nossa medição do calor emitido pelo NIR LED dispositivo foi &lt;0,2 ° C durante 90 segundos, e, como tal, não é provável que o alterações descrito aqui. Além disso, ao contrário do relatório destacado acima, o tratamento Nir usada aqui não foi aplicada diretamente para o epitélio sensorial ou neurônios aferentes vestibulares, e como tal, é também pouco provável a impactar no termo canais sensíveis (eg, TRPV4). Finalmente, o trabalho anterior utilizando o mesmo dispositivo de NIR em outras regiões do cérebro sugeriram que o calor não foi a fonte das diferenças observadas 7,9. Enquanto estes results mostram uma sobre-regulação da resposta celular ao stress oxidativo associada à idade no nível genético, não é claro se estas alterações são adicionalmente expressa ao nível da proteína, ou importante, se eles são reflectidos no desempenho global equilíbrio de ratinhos. Além disso, a sobre-regulação é mostrada para um único anti-oxidante ubíqua. É provável que vários marcadores do metabolismo celular são afectados por este regime de tratamento. Além disso, uma vez que o ARNm foi extraído a partir do aparelho vestibular in toto (isto é, células ciliadas, células de suporte, aferentes vestibulares e epitélio todos presentes), não é possível relacionar as alterações observadas no metabolismo celular em resposta ao tratamento com luz NIR para um cabelo vestibular específico tipo de célula ou aferentes primários. Importante, porém, utilizando o ARNm suficiente de preparação descrito pode ser extraído a partir de um único rato para permitir futuras estudos de correlação entre o metabolismo celular e análise comportamental de equilíbrio performance. A intensidade LED dispositivo de alta usada aqui emite cerca de 5 J / cm 2 por 90 seg tratamento- totalizando 25 J de energia ao longo de 5 dias. Embora a vantagem da utilização de luz de comprimento de onda longo (incluindo NIR) é a penetrância, não pode ser assumido que o total de 25 J NIR de luz é entregue ao epitélio sensitivo vestibular. No rato, a luz deve penetrar pelo menos 1 mm por meio de camadas de tecidos moles e osso que protegem o aparelho vestibular periférico e no cérebro. Nos humanos este se estende para centímetros. Assim, a penetração de luz representa uma limitação da técnica descrita em relação à tradução de NIR estratégias de tratamento de luz para o ambiente clínico. Trabalhos recentes, entretanto, tem empregado fibras ópticas para entregar Nir luz para estruturas cerebrais profundas, incluindo os gânglios da base 25, e os órgãos sensoriais, incluindo a cóclea 26. Com base nesta e a localização do aparelho vestibular periférica adjacente àcóclea (e clínica acesso a ele através do processo mastóides), é viável a sugerir que, no ser humano, a estimulação directa do epitélio sensitivo vestibular pode ser alcançada através de uma pequena fibra óptica desencadeada por um dispositivo externo - semelhante a um implante coclear 27 . Várias condições podem ser modificados no protocolo descrito acima, para se adaptar ao interesse do investigador. Em primeiro lugar, o comprimento de onda usado aqui (670 nm) pode ser estendido para incluir os comprimentos de onda mais longos na faixa do infravermelho tal como anteriormente reportado em outros sistemas sensoriais e modelos animais. Em segundo lugar, os regimes de tratamento também pode ser variada, dependendo se a curto prazo ou resposta a longo prazo é em questão. Aqui um breve regime de tratamento foi utilizado, mas isso poderia ser estendido para períodos mais longos, ou durações mais curtos para medir a dinâmica das mudanças induzidas NIR. O principal desafio deste protocolo é para manter a viabilidade do tecidodurante a extracção do tecido. Dado o tempo necessário para remover o labirinto ósseo e excisar o labirinto membranoso a partir dele, é essencial para reduzir a degradação metabólica. Isto é conseguido por banhar o tecido em ACSF gelado durante todo o procedimento de perfusão e esta solução continuamente com carbogéneo. Além disso, no final do procedimento de dissecção, uma maior degradação do tecido pode ser interrompido com o uso de azoto líquido para congelar o tecido piscar extraída. Quando necessário, o tecido congelado pode ser descongelado e mRNA extraído para posterior análise genética. Embora os métodos descritos aqui não descrevem o impacto total do tratamento de luz NIR no metabolismo celular no epitélio sensitivo vestibular, nova aplicação desta estratégia pode ser modificada para incluir outros marcadores associadas com a idade de função mitocondrial 28,29 e / ou metabólica celular insultos, como hipóxia 30. Em última análise, a capacidade de descrever o vperfil metabólico celular estibular de um rato indivíduo permitirá que a investigação das correlações entre o desempenho equilíbrio e processos subcelulares durante o envelhecimento, bem como o impacto da terapêutica incluindo tratamento NIR.

O declínio da performance de equilíbrio e quedas subsequentes são comuns, e, infelizmente, muitas vezes definem características de envelhecimento natural 1. O impacto desse declínio pode ser tanto física e social, e reduz significativamente a qualidade de vida das pessoas mais velhas. Em resposta, terapias físicas e reabilitação têm sido o foco da investigação sobre as quedas, mas não têm sido associadas com redução consistente na prevalência de quedas repetidas. Ao mesmo tempo, o trabalho investiga as mudanças no sistema vestibular periférico ou central (o sistema responsável por manter o equilíbrio) é escassa, e potenciais estratégias terapêuticas dirigidas a esses sistemas e as causas subjacentes de desequilíbrio limitado. Trabalhos recentes sobre doenças neurodegenerativas associadas com a idade relacionada com a idade, incluindo degeneração macular 2-4, modelos da doença de Alzheimer, 5-8 e 9-12 doença de Parkinson têm mostrado efeitos neuroprotectores de simple aplicação não invasiva do infravermelho próximo (NIR) luz. Além disso, no sistema vestibular, NIR foi usada para aumentar a actividade dos neurónios aferentes primários vestibulares in vitro 13. Embora o mecanismo de NIR luz não é bem compreendido, a maioria dos estudos que usam NIR sugeriram que estimula NIR mitocôndrias complexo IV (citocromo c oxidase) 14-17 para facilitar o metabolismo celular. No epitélio sensorial vestibular da placa subcuticular do tipo células ciliadas I é denso em mitocôndrias 18 e, como tal, pode representar um local de ação para o tratamento terapêutico NIR. Aqui, uma breve regime de tratamento, não-invasivo de transcraniana aplicado NIR que podem ser utilizadas para medir o metabolismo celular (e implicitamente, a função mitocondrial) no rato epitélio sensorial vestibular é descrito. Também é discutida a preparação de um epitélio sensorial vestibular e é mostrado que o NIR aumenta a expressão de um ubiquitonos anti-oxidante (superóxido dismutase 1) no epitélio sensorial - anteriormente mostrado ser importante para a sobrevivência de células do cabelo cóclea 19.

<table><tbody><tr><td>Quantum WARP 10</td><td>Quantum Devices</td><td>2070N030-A</td><td></td></tr><tr><td>Screw top microtubules</td><td>Quality Scientific Plastics</td><td>520-GRD-Q</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Parnell, Alexandria Australia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standard pattern scissors</td><td>FST</td><td>14001-12</td><td></td></tr><tr><td>Carbon steel surgical blades #22</td><td>Livingstone</td><td>SBLDCL 22</td><td></td></tr><tr><td>Friedman-Pearson rongeurs</td><td>FST</td><td>16221-14</td><td></td></tr><tr><td>Stereo microscope</td><td>Leica Microsystems</td><td>A60S</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 SF forceps</td><td>FST</td><td>11252-00</td><td></td></tr><tr><td>Isolate II RNA Micro Kit</td><td>Bioline</td><td>BIO-52075</td><td></td></tr></tbody></table>

near infrared (nir) light increases expression of a marker of mitochondrial function in the mouse vestibular sensory epithelium

Estratégias para atenuar o declínio na função equilíbrio com o aumento da idade são predominantemente focado em terapias físicas, incluindo tarefas de equilíbrio e exercícios. No entanto, estas abordagens não abordam as causas subjacentes do declínio do equilíbrio. Usando ratos, o impacto da luz de infravermelho próximo (NIR) sobre o metabolismo de células do epitélio sensitivo vestibular foi avaliada. Os dados coletados mostram que essa intervenção simples e segura pode proteger essas células vulneráveis ​​dos efeitos deletérios do envelhecimento natural. ARNm foi extraído a partir do epitélio sensitivo vestibular periférico isolado (ampulares crista, e mácula utricular) e posteriormente transcrita para uma biblioteca de ADNc. Esta biblioteca foi então sondadas para a expressão de antioxidante ubíqua (SOD-1). A expressão do gene antioxidante foi então usado para quantificar o metabolismo celular. Usando entrega transcraniana de Nir em jovens (4 semanas) e mais velhos (8-9 meses), ratos, e um regime de tratamento breve (90 seg / dia para 5 days), este trabalho sugere NIR sozinho pode ser suficiente para melhorar a função mitocondrial no epitélio sensitivo vestibular. Uma vez que existem atualmente não há métodos disponíveis, acessíveis e não-invasivos de terapia para melhorar a função das células ciliadas vestibular, a aplicação de radiação NIR externa fornece uma estratégia potencial para neutralizar o impacto do envelhecimento sobre o metabolismo celular inthe epitélio sensorial vestibular.

Para comparar o impacto do tratamento NIR em jovens (4 semanas) e mais velhos (8-9 meses), camundongos medimos a expressão de antioxidante superóxido dismutase 1 (SOD-1) em jovens (n ​​= 16) e mais velhos (n = 20) os ratos que foram tratados Nir, tratamento simulado, ou NIR-bloqueados. A Figura 2 mostra um aumento significativo na normalizada SOD-1 expressão β-actina de mais de 2 vezes em jovens tratados com NIR animais jovens em comparação com os animais tratados de forma simulada (p &lt;0,01) e animais jovens NIR-bloqueadas (p &lt;0,01). Animais tratados com Nir Older também mostrou que mais de 2 vezes up-regulação da SOD-1 quando comparados com animais Nir-bloqueadas mais velhos (p &lt;0,05). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52265/52265fig1highres.jpg" /> Figura 1. Nir Tratamento. 2 cm acima da região raspou na cabeça do rato durante 90 segundos por dia durante 5 dias consecutivos em irradiação trea - (A) Nir dispositivo portátil 1 LEDcamundongos ted. (B) Nir realizada dispositivo acima camundongos tratados de forma simulada, da mesma forma, mas com o dispositivo desligado durante o período de 90 seg LED. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52265/52265fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52265/52265fig2highres.jpg" /> Figura 2. Análise de SOD-1 a expressão do gene após 5 dias consecutivos de tratamento NIR (90 seg / dia). O epitélio sensitivo vestibular foi colhida no quinto dia e antioxidante gene específico sondaram por meio de RT-PCR. O gene de SOD-1 foram normalizados para β-actina de linha de base e densitometria realizada utilizando o ImageJ v1.48. Significativo aumento da regulação (p &lt;0,01) da SOD-1 expressão foi observada em animais jovens tratados-NIR, quando comparado com os dois controles jovens Nir-bloqueadas (4 semanas) tratados sham e jovem. Aumento significativo (p &amp;# 60; 0,05) na expressão de SOD-1 foi também observada em animais mais velhos tratados com NIR, quando comparado com animais mais velhos NIR-bloqueados (8-9 meses). Todos os gráficos mostram a mudança de dobragem de SOD-1 em comparação com a expressão do gene do jovem de controlo tratados por simulação. Os dados representam a média ± SD. Todos os dados foram analisados ​​por meio de uma análise de variância e significância estatística determinada utilizando comparações múltiplas de Tukey teste post-hoc. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52265/52265fig2large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium at JoVE.com

Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

A disfunção mitocondrial é uma característica da senescência celular. Este trabalho usa não-invasivo do infravermelho próximo (NIR) de tratamento para melhorar a função mitocondrial no rato epitélio sensorial vestibular de envelhecimento.

Infravermelho Próximo (NIR) Luz aumenta a expressão de um marcador da função mitocondrial no mouse Vestibular Sensorial Epithelium

Strategies for attenuating decline in balance function with increasing age are predominantly focused on physical therapies including balance tasks and ...

near-infrared-nir-light-increases-expression-marker-mitochondrial

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Biology

Near Infrared (NIr) Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

9.9K visualizações.  University of Sydney.  A disfunção mitocondrial é uma característica da senescência celular. Este trabalho usa não-invasivo do infravermelho próximo (NIR) de tratamento para melhorar a função mitocondrial no rato epitélio sensorial vestibular de envelhecimento. 

Vídeo: Near Infrared NIr Light Increases Expression of a Marker of Mitochondrial Function in the Mouse Vestibular Sensory Epithelium

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of studies show changes in balance phenotype with age in rodents, very few isolate the vestibular contribution to balance under either normal conditions or during senescence. We use two standard behavioral tests to characterize the balance performance of mice at defined age points over the lifespan: the rotarod test and the inclined balance beam test. Importantly though, a custom built rotator is also used to stimulate the vestibular system of mice (without inducing overt signs of motion sickness). These two tests have been used to show that changes in vestibular mediated-balance performance are present over the murine lifespan. Preliminary results show that both the rotarod test and the modified balance beam test can be used to identify changes in balance performance during aging as an alternative to more difficult and invasive techniques such as vestibulo-ocular (VOR) measurements.

Motor control and balance performance are known to deteriorate with age. This paper presents a number of standard noninvasive behavioral tests with the addition of a simple rotary stimulus to challenge the vestibular system and show changes in balance performance in a murine model of aging.

Avaliação Comportamental do Envelhecimento Rato Sistema Vestibular

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of ...

Comportamento

A Protocol to Evaluate and Quantify Retinal Pigmented Epithelium Pathologies in Mouse Models of Age-Related Macular Degeneration

Age-related macular degeneration (AMD) is a debilitating retinal disorder in aging populations. It is widely believed that dysfunction of the retinal pigmented epithelium (RPE) is a key pathobiological event in AMD. To understand the mechanisms that lead to RPE dysfunction, mouse models can be utilized by researchers. It has been established by previous studies that mice can develop RPE pathologies, some of which are observed in the eyes of individuals diagnosed with AMD. Here, we describe a phenotyping protocol to assess RPE pathologies in mice. This protocol includes the preparation and evaluation of retinal cross-sections using light microscopy and transmission electron microscopy, as well as that of RPE flat mounts by confocal microscopy. We detail the common types of murine RPE pathologies observed by these techniques and ways to quantify them through unbiased methods for statistical testing. As proof of concept, we use this RPE phenotyping protocol to quantify the RPE pathologies observed in mice overexpressing transmembrane protein 135 (Tmem135) and aged wild-type C57BL/6J mice. The main goal of this protocol is to present standard RPE phenotyping methods with unbiased quantitative assessments for scientists using mouse models of AMD.

Mouse models can be useful tools for investigating the biology of the retinal pigmented epithelium (RPE). It has been established that mice can develop an array of RPE pathologies. Here, we describe a phenotyping protocol to elucidate and quantify RPE pathologies in mice using light, transmission electron, and confocal microscopy.

Protocolo para Avaliação e Quantificação de Patologias do Epitélio Pigmentado da Retina em Modelos Murinos de Degeneração Macular Relacionada à Idade

Age-related macular degeneration (AMD) is a debilitating retinal disorder in aging populations. It is widely believed that dysfunction of the retinal ...

Genética

An Isolated Semi-intact Preparation of the Mouse Vestibular Sensory Epithelium for Electrophysiology and High-resolution Two-photon Microscopy

Understanding vestibular hair cells function under normal conditions, or how trauma, disease, and aging disrupt this function is a vital step in the development of preventative approaches and/or novel therapeutic strategies. However, the majority of studies looking at abnormal vestibular function have not been at the cellular level but focused primarily on behavioral assays of vestibular dysfunction such as gait analyses and vestibulo-ocular reflex performance. While this work has yielded valuable data about what happens when things go wrong, little information is gleaned regarding the underlying causes of dysfunction. Of the studies that focus on the cellular and subcellular processes that underlie vestibular function, most have relied on acutely isolated hair cells, devoid of their synaptic connections and supporting cell environment. Therefore, a major technical challenge has been access to the exquisitely sensitive vestibular hair cells in a preparation that is least disrupted, physiologically. Here we demonstrate a semi-intact preparation of the mouse vestibular sensory epithelium that retains the local micro-environment including hair cell/primary afferent complexes.

Analysis of vestibular hair cell function is complicated by their location deep within the hardest part of the skull, the petrous temporal bone. Most functional hair cell studies have used acutely isolated hair cells. Here we describe a semi-intact preparation of mouse vestibular epithelium for electrophysiological and two-photon microscopy studies.

Uma preparação semi-intactas isolada do Rato Vestibular epitélio sensorial de Eletrofisiologia e de alta resolução Microscopia de dois fótons

Understanding vestibular hair cells function  under normal conditions, or how trauma, disease, and aging disrupt this  function is a vital step in the ...

Neurociência

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and postsynaptic projections to the visual cortex. Based on its distinct anatomical structure and convenient accessibility, it has become the favored structure for studies on neuronal survival, axonal regeneration, and synaptic plasticity. Recent advancements in MR imaging have enabled the in vivo visualization of the retino-tectal part of this projection using manganese mediated contrast enhancement (MEMRI). Here, we present a MEMRI protocol for illustration of the visual projection in mice, by which resolutions of (200 &#181;m)3 can be achieved using common 3 Tesla scanners. We demonstrate how intravitreal injection of a single dosage of 15 nmol MnCl2 leads to a saturated enhancement of the intact projection within 24 hr. With exception of the retina, changes in signal intensity are independent of coincided visual stimulation or physiological aging. We further apply this technique to longitudinally monitor axonal degeneration in response to acute optic nerve injury, a paradigm by which Mn2+ transport completely arrests at the lesion site. Conversely, active Mn2+ transport is quantitatively proportionate to the viability, number, and electrical activity of axon fibers. For such an analysis, we exemplify Mn2+ transport kinetics along the visual path in a transgenic mouse model (NF-&#954;B p50KO) displaying spontaneous atrophy of sensory, including visual, projections. In these mice, MEMRI indicates reduced but not delayed Mn2+ transport as compared to wild type mice, thus revealing signs of structural and/or functional impairments by NF-&#954;B mutations.
In summary, MEMRI conveniently bridges in vivo assays and post mortem histology for the characterization of nerve fiber integrity and activity. It is highly useful for longitudinal studies on axonal degeneration and regeneration, and investigations of mutant mice for genuine or inducible phenotypes.

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

This video illustrates a method, using a clinical 3 T scanner, for contrast-enhanced MR imaging of the na&#239;ve mouse visual projection and for repetitive and longitudinal in vivo studies of optic nerve degeneration associated with acute optic nerve crush injury and chronic optic nerve degeneration in knock-out mice (p50KO).

Imagem in vivo da fibra óptica Nerve Integrity por ressonância magnética com contraste em Ratos

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and ...

Investigating Migraine-Like Behavior Using Light Aversion in Mice

Migraine is a complex neurological disorder characterized by headache and sensory abnormalities, such as hypersensitivity to light, observed as photophobia. Whilst it is impossible to confirm that a mouse is experiencing migraine, light aversion can be used as a behavioral surrogate for the migraine symptom of photophobia. To test for light aversion, we utilize the light/dark assay to measure the time mice freely choose to spend in either a light or dark environment. The assay has been refined by introducing two critical modifications: pre-exposures to the chamber prior to running the test procedure and adjustable chamber lighting, permitting the use of a range of light intensities from 55 lux to 27,000 lux. Because the choice to spend more time in the dark is also indicative of anxiety, we also utilize a light-independent anxiety test, the open field assay, to distinguish anxiety from light-aversive behavior. Here, we describe a modified test paradigm for the light/dark and open field assays. The application of these assays is described for intraperitoneal injection of calcitonin gene-related peptide (CGRP) in two mouse strains and for optogenetic brain stimulation studies.

Rodents are not able to report migraine symptoms. Here, we describe a manageable test paradigm (light/dark and open field assays) to measure light aversion, one of the most common and bothersome symptoms in patients with migraines.

Investigando comportamento semelhante à enxaqueca usando aversão à luz em camundongos

Migraine is a complex neurological disorder characterized by headache and sensory abnormalities, such as hypersensitivity to light, observed as ...

Assessing Mitochondrial Function in Sciatic Nerve by High-Resolution Respirometry

Mitochondrial dysfunction in peripheral nerves accompanies several diseases associated with peripheral neuropathy, which can be triggered by multiple causes, including autoimmune diseases, diabetes, infections, inherited disorders, and tumors. Assessing mitochondrial function in mouse peripheral nerves can be challenging due to the small sample size, a limited number of mitochondria present in the tissue, and the presence of a myelin sheath. The technique described in this work minimizes these challenges by using a unique permeabilization protocol adapted from one used for muscle fibers, to assess sciatic nerve mitochondrial function instead of isolating the mitochondria from the tissue. By measuring fluorimetric reactive species production with Amplex Red/Peroxidase and comparing different mitochondrial substrates and inhibitors in saponin-permeabilized nerves, it was possible to detect mitochondrial respiratory states, reactive oxygen species (ROS), and the activity of mitochondrial complexes simultaneously. Therefore, the method presented here offers advantages compared to the assessment of mitochondrial function by other techniques.

High-resolution respirometry coupled to fluorescence sensors determines mitochondrial oxygen consumption and reactive oxygen species (ROS) generation. The present protocol describes a technique to assess mitochondrial respiratory rates and ROS production in the permeabilized sciatic nerve.

Avaliação da função mitocondrial no nervo ciático por respirometria de alta resolução

Mitochondrial dysfunction in peripheral nerves accompanies several diseases associated with peripheral neuropathy, which can be triggered by multiple ...

Bioquímica

A Protocol for Transcranial Photobiomodulation Therapy in Mice

Transcranial photobiomodulation is a potential innovative noninvasive therapeutic approach for improving brain bioenergetics, brain function in a wide range of neurological and psychiatric disorders, and memory enhancement in age-related cognitive decline and neurodegenerative diseases. We describe a laboratory protocol for transcranial photobiomodulation therapy (PBMT) in mice. Aged BALB/c mice (18 months old) are treated with a 660 nm laser transcranially, once daily for 2 weeks. Laser transmittance data shows that approximately 1% of the incident red light on the scalp reaches a 1 mm depth from the cortical surface, penetrating the dorsal hippocampus. Treatment outcomes are assessed by two methods: a Barnes maze test, which is a hippocampus-dependent spatial learning and memory task evaluation, and measuring hippocampal ATP levels, which is used as a bioenergetics index. The results from the Barnes task show an enhancement of the spatial memory in laser-treated aged mice when compared with age-matched controls. Biochemical analysis after laser treatment indicates increased hippocampal ATP levels. We postulate that the enhancement of memory performance is potentially due to an improvement in hippocampal energy metabolism induced by the red laser treatment. The observations in mice could be extended to other animal models since this protocol could potentially be adapted to other species frequently used in translational neuroscience, such as rabbit, cat, dog, or monkey. Transcranial photobiomodulation is a safe and cost-effective modality which may be a promising therapeutic approach in age-related cognitive impairment.

Photobiomodulation therapy is an innovative noninvasive modality for the treatment of a wide range of neurological and psychiatric disorders and can also improve healthy brain function. This protocol includes a step-by-step guide to performing brain photobiomodulation in mice by transcranial light delivery, which can be adapted for use in other laboratory rodents.

Um protocolo para a terapia de décadas transcraniana em ratos

Transcranial photobiomodulation is a potential innovative noninvasive therapeutic approach for improving brain bioenergetics, brain function in a wide ...

Determination of Mitochondrial Respiration and Glycolysis in Ex Vivo Retinal Tissue Samples

Mitochondrial respiration is a critical energy-generating pathway in all cells, especially retinal photoreceptors that possess a highly active metabolism. In addition, photoreceptors also exhibit high aerobic glycolysis like cancer cells. Precise measurements of these metabolic activities can provide valuable insights into cellular homeostasis under physiological conditions and in disease states. High throughput microplate-based assays have been developed to measure mitochondrial respiration and various metabolic activities in live cells. However, a vast majority of these are developed for cultured cells and have not been optimized for intact tissue samples and for application ex vivo. Described here is a detailed step-by-step protocol, using microplate-based fluorescence technology, to directly measure oxygen consumption rate (OCR) as an indicator of mitochondrial respiration, as well as extracellular acidification rate (ECAR) as an indicator of glycolysis, in intact ex vivo retinal tissue. This method has been used to successfully assess metabolic activities in adult mouse retina and demonstrate its application in investigating cellular mechanisms of aging and disease.

Determination of Mitochondrial Respiration and Glycolysis in Ex Vivo Retinal Tissue Samples

Described here is a detailed protocol for performing mitochondrial stress assay and glycolytic rate assay in ex vivo retinal tissue samples using a commercial bioanalyzer.

Determinação da respiração mitocondrial e glicolise em amostras de tecido retinal ex vivo

Mitochondrial respiration is a critical energy-generating pathway in all cells, especially retinal photoreceptors that possess a highly active metabolism. ...

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of central nervous system injuries in vivo, possibly by reducing oxidative stress. However, effects of R/NIR-LT on oxidative stress have been shown to vary depending on wavelength or intensity of irradiation. Studies comparing treatment parameters are lacking, due to absence of commercially available devices that deliver multiple wavelengths or intensities, suitable for high through-put in vitro optimization studies. This protocol describes a technique for delivery of light at a range of wavelengths and intensities to optimize therapeutic doses required for a given injury model. We hypothesized that a method of delivering light, in which wavelength and intensity parameters could easily be altered, could facilitate determination of an optimal dose of R/NIR-LT for reducing reactive oxygen species (ROS) in vitro.
Non-coherent Xenon light was filtered through narrow-band interference filters to deliver varying wavelengths (center wavelengths of 440, 550, 670 and 810nm) and fluences (8.5 x 10-3 to 3.8 x 10-1 J/cm2) of light to cultured cells. Light output from the apparatus was calibrated to emit therapeutically relevant, equal quantal doses of light at each wavelength. Reactive species were detected in glutamate stressed cells treated with the light, using DCFH-DA and H2O2 sensitive fluorescent dyes.&#160;
We successfully delivered light at a range of physiologically and therapeutically relevant wavelengths and intensities, to cultured cells exposed to glutamate as a model of CNS injury. While the fluences of R/NIR-LT used in the current study did not exert an effect on ROS generated by the cultured cells, the method of light delivery is applicable to other systems including isolated mitochondria or more physiologically relevant organotypic slice culture models, and could be used to assess effects on a range of outcome measures of oxidative metabolism.

Method for the Assessment of Effects of a Range of Wavelengths and Intensities of Red/near-infrared Light Therapy on Oxidative Stress In Vitro

Non-coherent Xenon light was passed through narrow-band interference and neutral density filters to deliver light of varying wavelength and intensity to cultured cells. This protocol was used to assess the effects of red/near-infrared light therapy on production of reactive species in vitro: no effects were observed using the tested parameters.

Método de Avaliação de efeitos de uma gama de comprimentos de onda e intensidades de Terapia da Luz Vermelha / near-infrared sobre o estresse oxidativo<em&gt; In Vitro</em

Red/near-infrared light therapy (R/NIR-LT), delivered by laser or light emitting diode (LED), improves functional and morphological outcomes in a range of ...

Biologia

Time-Lapse Video Microscopy for Assessment of EYFP-Parkin Aggregation as a Marker for Cellular Mitophagy

Time-lapse video microscopy can be defined as the real time imaging of living cells. This technique relies on the collection of images at different time points. Time intervals can be set through a computer interface that controls the microscope-integrated camera. This kind of microscopy requires both the ability to acquire very rapid events and the signal generated by the observed cellular structure during these events. After the images have been collected, a movie of the entire experiment is assembled to show the dynamic of the molecular events of interest. Time-lapse video microscopy has a broad range of applications in the biomedical research field and is a powerful and unique tool for following the dynamics of the cellular events in real time. Through this technique, we can assess cellular events such as migration, division, signal transduction, growth, and death. Moreover, using fluorescent molecular probes we are able to mark specific molecules, such as DNA, RNA or proteins and follow them through their molecular pathways and functions. Time-lapse video microscopy has multiple advantages, the major one being the ability to collect data at the single-cell level, that make it a unique technology for investigation in the field of cell biology. However, time-lapse video microscopy has limitations that can interfere with the acquisition of high quality images. Images can be compromised by both external factors; temperature fluctuations, vibrations, humidity and internal factors; pH, cell motility. Herein, we describe a protocol for the dynamic acquisition of a specific protein, Parkin, fused with the enhanced yellow fluorescent protein (EYFP) in order to track the selective removal of damaged mitochondria, using a time-lapse video microscopy approach.

Herein, we describe in detail a time-lapse video microscopy approach to measuring the temporal recruitment of EYFP-Parkin during the selective removal of damaged mitochondria. This dynamic process of EYFP-Parkin-dependent removal of damaged mitochondria can be used as an indicator of cellular health under different experimental conditions.

Time-Lapse Vídeo Microscopia de Avaliação da EYFP-Parkin Agregação como um marcador para Cellular Mitophagy

Time-lapse video microscopy can be defined as the real time imaging of living cells. This technique relies on the collection of images at different time ...