Protective effects of hydrogen-rich saline against N-methyl-N-nitrosourea-induced photoreceptor degeneration. | N-メチル-N-ニトロソウレアによる光受容体変性に対する 高濃度水素生理食塩水の保護効果
Exp Eye Res. 2016 May 20;148:65-73. doi: 10.1016/j.exer.2016.05.017. [Epub ahead of print]
Protective effects of hydrogen-rich saline against N-methyl-N-nitrosourea-induced photoreceptor degeneration.
Department of Clinical Aerospace Medicine, Fourth Military Medical University
Abstract
The N-methyl-N-nitrosourea (MNU)-treated rat is typically used as an animal model of chemically-induced retinitis pigmentosa (RP). Reactive oxygen species (ROS) have been recognized as the crucial contributor to the retinal photoreceptor apoptosis seen in MNU-treated rats. In the present study, we explored the therapeutic effects of hydrogen-rich saline (HRS), a selective ROS scavenger, on MNU-induced photoreceptor degeneration. Intraperitoneal (IP) administration of HRS ameliorated MNU-induced photoreceptor degeneration in terms of morphology and function: Sharply decreased thickness of the retinal outer nuclear layer (ONL) and flattened photopic and scotopic electroretinogram (ERG) waveforms, typically seen in response to MNU treatment, were substantially rescued in rats cotreated with MNU and HRS (MNU + HRS). Moreover, the terminal deoxyuridine triphosphate nick-end labeling (TUNEL) assay revealed a smaller number of apoptotic photoreceptors in the MNU + HRS group compared that in the MNU group. Compared to MNU-treated rats, retinal malondialdehyde (MDA) content in MNU + HRS rats significantly decreased while superoxide dismutase (SOD) activity significantly increased. Morphological and multi-electrode array (MEA) analyses revealed more efficient preservation of the architecture and field potential waveforms in particularly the peripheral regions of the retinas within the MNU + HRS group, compared to that in the MNU group. However, this enhanced protection of structure and function in the peripheral retina is unlikely the result of site-dependent variation in the efficacy of HRS; rather, it is most likely due to reduced susceptibility of peripheral photoreceptors to MNU-induced degeneration. Inner retinal neuron function in the MNU + HRS rats was better preserved, with fewer apoptotic photoreceptors in the ONL. Collectively, these results support the rationale for future clinical evaluation of HRS as a therapeutic agent for human RP.
Exp Eye Res. 2016 May 20;148:65-73. doi: 10.1016/j.exer.2016.05.017. [Epub ahead of print]
N-メチル-N-ニトロソウレアによる光受容体変性に対する
高濃度水素生理食塩水の保護効果
第四軍医大学 臨床航空医学
＜要旨＞
N-メチル-N-ニトロソウレア（MNU）投与ラットは一般的に化学誘発性網膜色素変性症（RP）の動物モデルとして使用されています。そのMTU投与ラットでは網膜の光受容体のアポトーシスの増加がみられますが、それには活性酸素種（ROS）が大きく関与していることが知られています。
そこで本研究ではMNU誘発性光受容体変性に対する、選択的ROS消去剤である高濃度水素生理食塩水（HRS）の治療効果について調べました。
その結果わかったことは、形態機能的な観点から、HRSの腹腔内投与はMNU誘発性光受容体変性を抑制していました。具体的には一般的にMNUを投与すると網膜外顆粒層（ONL）の肥厚の減少や、明所、暗所における網膜電位（ERG）波形のフラット化が観察されますが、MNUと同時にHRSを投与（MNU+HRS）したラットではそれらが十分に抑えられました。
さらにTUNEL染色の結果、MNU群に比べMNU+HRS群では光受容体のアポトーシスが少なくなっていることが明らかになりました。またMNU投与ラットに比べてMNU+HRSラットではマロンジアルデヒドが有意に低下する一方、SOD活性が有意に増加していました。
なお形態学的および多電極アレイ解析により、MNU群に比べてMNU+HRS群のほうが、特に網膜周辺部位で構造や電位波形が維持されることがわかりました。ただしこの網膜周辺部位に限った強い保護作用は、部位特異的に起こったというよりも、周辺部位に存在する光受容体のMNUにより変性を受ける感受性が減少したと理解したほうがよいかと考えられます。
また、MNU+HRSラットでは網膜内部の神経機能がより保持され、ONLでの光受容体のアポトーシスもより少ないことがわかりました。
以上の結果から、HRSはヒトRPの治療剤として将来的に臨床価値があるものになると期待できます。
＜一言＞
網膜色素変性症は難病指定されている病気でだんだんと視力が落ちていく進行性の病気だそうです。この実験ではそのモデル動物に対して水素を投与することによって網膜保護作用が現れたとのことです。この病気には確立した治療法がないとのことなので、研究が進んで効果が確かめられるといいですね。
