Changes in the level of tyrosinase expression in the retinal pigment epithelium during the development of experimental optic nerve degeneration

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: With optic nerve degeneration of various origins, retinal neurons are the most vulnerable, and their state under these conditions has been studied in sufficient detail. At the same time, the retinal pigment epithelium plays a very important role, realizing the synthesis of melanin and performing antioxidant, phagocytic, transport, protective, and homeostatic functions. Tyrosinase serves as a key enzyme in melanogenesis by cells of this epithelium. The development of methods for early diagnosis of optic nerve atrophy is extremely important due to the fact that functional visual impairments appear later than structural ones, at more advanced stages of the disease. The retinal pigment epithelium cannot be insensitive to the processes that occur during optic nerve degeneration. That is why its study in experimental degeneration of the optic nerve is necessary for a more complete understanding of the processes occurring in the visual analyzer under these conditions.

AIM: To study changes in the level of tyrosinase expression in the retinal pigment epithelium at different development stages of experimental optic nerve degeneration based on morphological data.

MATERIAL AND METHODS: The subjects of the study were 40 rat eyes after creating a model of optic nerve atrophy using methanol. The animals were divided into five groups: the first group — control; the second to fifth groups included animals whose eyes were enucleated 1, 3, 6 and 9 weeks after the creation of the aminophylline-methanol model of optic nerve atrophy, respectively. The retinal pigment epithelium was studied using fluorescent antibodies to tyrosinase Tyrosinase Mouse Monoclonal. Immunofluorescence staining was performed on fixed transverse sections of the eyeball. Statistical analysis and visualization of the obtained data were carried out using the environment for statistical computing R 4.2.2.

RESULTS: A comparative analysis of the results obtained revealed that the level of tyrosinase expression in the fifth group was on average 4.21 times [95% confidence interval (CI) 2.49–7.13, p=0.00076], 9.31 times (95% CI 5.47–15.85, p=0.00033), 2.63 times (95% CI 1.51–4.58, p=0.0009) and 3.44 times (95% CI 1.96–6.03, p=0.00055) higher compared to the first, second, third and fourth groups, respectively. The level of tyrosinase in experimental samples in the first, third and fourth groups was statistically higher compared to the level of tyrosinase in the second group by an average of 2.21 times (95% CI 1.33–3.66, p=0.0003), 3.53 times (95% CI 2.08–6.02, p=0.00069) and 2.71 times (95% CI 1.58–4.65, p=0.00022), respectively.

CONCLUSION: As degenerative processes develop in the optic nerve fibers under these conditions, the integrity of the retinal pigment epithelium is disrupted, which is characterized by an increase in antibodies to tyrosinase in the retinal pigment epithelium of experimental animals.

About the authors

Aigul M. Barieva

Kazan State Medical University; Republican Clinical Ophthalmological Hospital

Author for correspondence.
Email: rezaig@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9009-1273
SPIN-code: 2781-5770

Assistant, Depart. of Ophthalmology; Ophthalmologist

Russian Federation, Kazan; Kazan

Viktor V. Valiullin

Kazan State Medical University

Email: valiullinvv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0299-696X
SPIN-code: 7170-4257

Dr. Sci. (Biol.), Prof., Depart. of Histology, Cytology and Embryology

Russian Federation, Kazan

Alexander N. Samoilov

Kazan State Medical University; Republican Clinical Ophthalmological Hospital

Email: samoilovan16@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0863-7762
SPIN-code: 8555-2067

M.D., Dr. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Ophthalmology; Chief Specialist

Russian Federation, Kazan; Kazan

References

  1. Biousse V, Newman NJ. Diagnosis and clinical features of common optic neuropathies. Lancet Neurol. 2016;15(13):1355–1367. doi: 10.1016/S1474-4422(16)30237-X
  2. Mackay DD, Garza PS, Bruce BB, Newman NJ, Biousse V. The demise of direct ophthalmoscopy: A modern clinical challenge. Neurol Clin Pract. 2015;5(2):150–157. doi: 10.1212/CPJ.0000000000000115
  3. Drexler W, Morgner U, Ghanta RK, Kärtner FX, Schuman JS, Fujimoto JG. Ultrahighresolution ophthalmic optical coherence tomography. Nat Med. 2001;7(4):502–507. doi: 10.1038/86589
  4. Fayzrakhmanov RR, Bosov ED, Bogdanova VA, Vaganova EE, Sekhina OL. Morphofunctional retinal pigment epithelium changes in normal eye and age-related macular degeneration. Ophthalmosurgery. 2023;(3):106–111. (In Russ.) doi: 10.25276/0235-4160-2023-3-106-111
  5. Marmor MF, Wolfensberger TJ. The retinal pigment epithelium: Function and disease. New York: Oxford University Press; 1998. р. 103–134.
  6. Parapuram SK, Chang B, Li L, Hartung RA, Chalam KV, Nair-Menon JU, Hunt DM, Hunt RC. Differential effects of TGFbeta and vitreous on the transformation of retinal pigment epithelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009;50(12):5965–5974. doi: 10.1167/iovs.09-3621
  7. Nordstrem B. Bioelectric circuits of the body. Vestnik biofizicheskoi meditsiny. 1996;(1):27–31. (In Russ.)
  8. Trip SA, Schlottmann PG, Jones SJ, Li WY, Garway-Heath DF, Thompson AJ, Plant GT, Miller DH. Optic nerve atrophy and retinal nerve fibre layer thinning following optic neuritis: Evidence that axonal loss is a substrate of MRI-detected atrophy. Neuroimage. 2006;31(1):286–293. doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.11.051
  9. Carlson BM. Regeneratsiya. (Regeneration.) Moscow: Nauka, 1986. 296 р. (In Russ.)
  10. Dudel J, Ruegt I, Schmidt R. Fiziologiya cheloveka. V 4 tomakh. Per. s angl. (Human physiology. In 4 vol. Trans. from English.) Vol. 1. Moscow: Mir, 1985. 272 р. (In Russ.)
  11. Mulder M. Vvedenie v membrannuyu tekhnologiyu. Per. s angl. (Introduction to membrane technology. Trans. from English.) M.: Mir, 1999. 513 р. (In Russ.)
  12. Samoilov AN, Valiullin VV, Barieva AM, et al. Sposob sozdaniya toksicheskoi modeli atrofii zritel'nogo nerva. (A method for creating a toxic model of optic nerve atrophy.) Patent No. RU 2786324 C1. MPK G09B 23/28. Bull. No. 35 from 20.12.2022. (In Russ.)
  13. Men'shikova MV, Dolgikh OV, Agafonov YuV, Zashikhin AL. Tsitologiya. Uchebnoe posobie k prakticheskim zanyatiyam. (Cytology. A manual for practical exercises.) Arkhangel'sk: Izd-vo Severnogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta, 2016. 136 р. (In Russ.)
  14. Barban PS, Pshenichnov RA, Pantyukhina AN, Ivshina IB. Immunofluorestsentnyi analiz. (Immunofluorescence analysis.) Sverdlovsk: UrO AN SSSR, 1988. 176 р. (In Russ.)
  15. Testa F, Maguire AM, Rossi S, Pierce EA, Melillo P, Marshall K, Banfi S, Surace EM, Sun J, Acerra C, Wright JF, Wellman J, High KA, Auricchio A, Bennett J, Simonelli F. Three-year follow-up after unilateral subretinal delivery of adeno-associated virus in patients with Leber congenital Amaurosis type 2. Ophthalmology. 2013;120(6):1283–1291. doi: 10.1016/j.ophtha.2012.11.048

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Rat retina at different stages after the formation of optic nerve atrophy (ONA). Hematoxylin and eosin staining. Magnification ×20

Download (204KB)
3. Fig. 2. Tyrosinase expression level in the retinal pigment epithelium in the experimental groups; ***p <0.001

Download (31KB)
4. Fig. 3. Rat retina at different stages after the formation of optic nerve atrophy (ONA). Immunofluorescence study of tyrosinase expression using monoclonal antibodies. Sagittal section of the eyes, stained with antibodies to tyrosinase (green glow). Cell nuclei are stained with DAPI reagent (blue glow). Magnification ×20

Download (108KB)

© 2024 Eco-Vector





Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».