Influence of Extracellular Matrix Components on the Expression of Integrins and Regeneration of Adult Retinal Ganglion Cells

Purpose Retinal ganglion cells (RGCs) are exposed to injury in a variety of optic nerve diseases including glaucoma. However, not all cells respond in the same way to damage and the capacity of individual RGCs to survive or regenerate is variable. In order to elucidate factors that may be important for RGC survival and regeneration we have focussed on the extracellular matrix (ECM) and RGC integrin expression. Our specific questions were: (1) Do adult RGCs express particular sets of integrins in vitro and in vivo? (2) Can the nature of the ECM influence the expression of different integrins? (3) Can the nature of the ECM affect the survival of the cells and the length or branching complexity of their neurites? Methods Primary RGC cultures from adult rat retina were placed on glass coverslips treated with different substrates: Poly-L-Lysine (PL), or PL plus laminin (L), collagen I (CI), collagen IV (CIV) or fibronectin (F). After 10 days in culture, we performed double immunostaining with an antibody against beta III-Tubulin to identify the RGCs, and antibodies against the integrin subunits: alpha V, alpha 1, alpha 3, alpha 5, beta 1 or beta 3. The number of adhering and surviving cells, the number and length of the neurites and the expression of the integrin subunits on the different substrates were analysed. Results PL and L were associated with the greatest survival of RGCs while CI provided the least favourable conditions. The type of substrate affected the number and length of neurites. L stimulated the longest growth. We found at least three different types of RGCs in terms of their capacity to regenerate and extend neurites. The different combinations of integrins expressed by the cells growing on different substrata suggest that RGCs expressed predominantly alpha 1 beta 1 or alpha 3 beta 1 on L, alpha 1 beta 1 on CI and CIV, and alpha 5 beta 3 on F. The activity of the integrins was demonstrated by the phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK). Conclusions Adult rat RGCs can survive and grow in the presence of different ECM tested. Further studies should be done to elucidate the different molecular characteristics of the RGCs subtypes in order to understand the possible different sensitivity of different RGCs to damage in diseases like glaucoma in which not all RGCs die at the same time.

Caracterização de um sistema digital de aquisição de imagens radiográficas utilizando nêutrons térmicos e raios gama para a inspeção de componentes mecânicos.

Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios dekeV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . Imaging Plates, especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e range dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente empregado como molde no processo de fabricação nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador.