Spatially resolved measurements of retinal metabolism

视网膜代谢的空间分辨测量

基本信息

  • 批准号:
    10153785
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-05-01 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Understanding retinal metabolism in detail is fundamental to knowing how the retina withstands, compensates for, or suffers from the stresses imposed by systemic changes and disease. This application takes a new approach to understanding glycolytic and oxidative metabolism of the mammalian retina, by recording spatial profiles of oxygen and pH in the isolated rat and mouse retina with microelectrodes, using mathematical models of diffusion to extract information about rates of substrate utilization and waste generation, and employing pharmacology to isolate different processes. This strategy is complimentary to previous in vivo and in vitro approaches, but allows a separation of metabolic events in the inner and outer retina, which has rarely been possible, and cannot be done with measurements of whole tissue metabolism. Microelectrode approaches simultaneously allow recording of transretinal and intraretinal electroretinograms to monitor retinal function. There are three aims. 1) Depth profiles of oxygen will be recorded in order to determine quantitatively how the metabolism of the isolated retina compares to that in vivo, and how the inner and outer retina differ metabolically. Photoreceptors are known to perform high rates of (anaerobic) glycolysis, but the balance between oxidative and glycolytic energy production is not known in the inner retina, and whether this changes depending on glucose supply. Retinal blood flow increases in response to flickering light (neurovascular coupling), but the size of the metabolic change in the inner retina that drives this is unknown, and will be measured here. 2) By recording depth profiles of pH in the isolated retina, the production of acidic waste will be quantified. Glycolysis and oxidative metabolism are very different in acid production. To identify the components of acid production, hypoxia and metabolic poisons that suppress either glycolysis or oxidative metabolism will be used. 3) In some tissues there is evidence that glycolysis and oxidative metabolism are compartmentalized, with a transfer of lactate and/or pyruvate from glycolytically active cells to ones that depend more on oxidative metabolism. This concept has led to the idea that the retina uses a similar strategy, with lactate being produced in Muller cells and shuttled to neurons. The relatively recent availability of selective blockers of monocarboxylate transport, provides an opportunity to evaluate the importance of such transfer quantitatively in both the inner and outer retina. All the information to be gained is fundamental to understanding how the retina changes in disease, and what the capabilities of the inner and outer retina are for oxidative and glycolytic metabolism under different conditions.
抽象的 详细了解视网膜代谢是了解视网膜如何承受的基础 或遭受全身变化和疾病施加的压力。该应用程序采用了新的 通过记录空间来理解哺乳动物视网膜的糖酵解和氧化代谢的方法 使用数学 扩散模型,以提取有关基材利用率和产生废物的速率的信息,以及 采用药理学来隔离不同的过程。该策略与以前的体内和 体外方法,但允许内部和外视网膜中的代谢事件分开,这很少 可能是可能的,无法通过整个组织代谢的测量来完成。微电极 同时的方法允许记录转视网膜和视网膜内电视图,以监测视网膜 功能。有三个目标。 1)将记录氧气的深度剖面,以确定定量 孤立的视网膜的代谢与体内的新陈代谢相比,内部和外视网膜的不同 代谢。众所周知,光感受器可以执行高(厌氧)糖酵解的速率,但是平衡 在内部视网膜中尚不清楚氧化和糖酵解能量之间,以及这是否改变 取决于葡萄糖供应。视网膜血流响应于闪烁的光(神经血管 耦合),但是驱动此驱动的内部视网膜中代谢变化的大小是未知的,将是 在这里测量。 2)通过记录孤立视网膜中pH的深度曲线,酸性废物的产生将是 量化。糖酵解和氧化代谢在酸的产生中非常不同。识别 抑制糖酵解或氧化的酸性产生,缺氧和代谢性毒物的成分 将使用代谢。 3)在某些组织中,有证据表明糖酵解和氧化代谢是 分隔,乳酸和/或丙酮酸从糖酵解活性细胞转移到该细胞 更多地取决于氧化代谢。这个概念导致了视网膜使用类似策略的想法, 乳酸是在muller细胞中产生的,并穿梭至神经元。相对较新的可用性 单羧酸酯运输的选择性阻滞剂,提供了评估此类重要性的机会 在内部和外视网膜中定量转移。所有要获得的信息对于 了解视网膜在疾病中的变化以及内部和外部视网膜的能力是什么 在不同条件下的氧化和糖酵解代谢。

项目成果

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