Rates of Change in the Visual Field and Optic Disc in Patients with Distinct Patterns of Glaucomatous Optic Disc Damage

Purpose: To investigate the rate of visual field and optic disc change in patients with distinct patterns of glaucomatous optic disc damage. Design: Prospective longitudinal study. Participants: A total of 131 patients with open-angle glaucoma with focal (n = 45), diffuse (n = 42), and sclerotic (n = 44) optic disc damage. Methods: Patients were examined every 4 months with standard automated perimetry (SAP, SITA Standard, 24-2 test, Humphrey Field Analyzer, Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA) and confocal scanning laser tomography (CSLT, Heidelberg Retina Tomograph, Heidelberg Engineering GmbH, Heidelberg, Germany) for a period of 4 years. During this time, patients were treated according to a predefined protocol to achieve a target intraocular pressure (IOP). Rates of change were estimated by robust linear regression of visual field mean deviation (MD) and global optic disc neuroretinal rim area with follow-up time. Main Outcome Measures: Rates of change in MD and rim area. Results: Rates of visual field change in patients with focal optic disc damage (mean -0.34, standard deviation [SD] 0.69 dB/year) were faster than in patients with sclerotic (mean - 0.14, SD 0.77 dB/year) and diffuse (mean + 0.01, SD 0.37 dB/year) optic disc damage (P = 0.003, Kruskal-Wallis). Rates of optic disc change in patients with focal optic disc damage (mean - 11.70, SD 25.5 x 10(-3) mm(2)/year) were faster than in patients with diffuse (mean -9.16, SD 14.9 x 10(-3) mm(2)/year) and sclerotic (mean -0.45, SD 20.6 x 10(-3) mm(2)/year) optic disc damage, although the differences were not statistically significant (P = 0.11). Absolute IOP reduction from untreated levels was similar among the groups (P = 0.59). Conclusions: Patients with focal optic disc damage had faster rates of visual field change and a tendency toward faster rates of optic disc deterioration when compared with patients with diffuse and sclerotic optic disc damage, despite similar IOP reductions during follow-up. Financial Disclosure(s): Proprietary or commercial disclosure may be found after the references. Ophthalmology 2012; 119: 294-303 (C) 2012 by the American Academy of Ophthalmology.

Importance of early diagnosis of Stickler syndrome in newborns

Objective: The study aims to investigate a possible correlation between the main clinical and ophthalmological characteristics, age and Robin sequence in patients with the Stickler syndrome. Introduction: The Stickler syndrome is an autosomal dominant genetic disorder, characterised by ocular, orofacial and skeletal anomalies and/or auditory loss. Patients with Robin sequence features and respiratory complications are frequently diagnosed with the Stickler syndrome. The heterogeneous phenotypic manifestations may present a challenge for early clinical diagnosis. Methods: We performed a retrospective study of the 98 patients with the Stickler syndrome, between November 1995 and June 2009. The data were compared to investigate their ocular alterations and association with the Robin sequence. To be included, patients had to present with the following triad: cleft palate, facial features (hypoplastic midface, micrognathia and prominent eyes) and ocular anomalies (myopia and/or abnormalities of the retina). Results: Fifty-one percent of the patients presenting with Robin sequence features had been diagnosed with the Stickler syndrome. Ocular alterations were found in 50% of the patients. Discussion: The Robin sequence may appear as an isolated condition or associated with other features, or else as part of other known syndromes. Currently, the diagnosis of the Stickler syndrome is based on clinical signs. Affected individuals eventually develop hearing loss, retinal detachment and blindness. The ophthalmological complications associated are usually progressive and can lead to blindness.

In Vitro Effects of Bevacizumab Treatment on Newborn Rat Retinal Cell Proliferation, Death, and Differentiation

PURPOSE. Vascular endothelial growth factor (VEGF) is an important signal protein in vertebrate nervous development, promoting neurogenesis, neuronal patterning, and glial cell growth. Bevacizumab, an anti-VEGF agent, has been extensively used for controlling pathological retinal neovascularization in adult and newborn patients, although its effect on the developing retina remains largely unknown. The purpose of this study was to investigate the effect of bevacizumab on cell death, proliferation, and differentiation in newborn rat retina. METHODS. Retinal explants of sixty 2-day-old Lister hooded rats were obtained after eye enucleation and maintained in culture media with or without bevacizumab for 2 days. Immunohistochemical staining was assessed against proliferating cell nuclear antigen (PCNA, to detect cell proliferation); caspase-3 and beclin-1 (to investigate cell death); and vimentin and glial fibrillary acidic protein (GFAP, markers of glial cells). Gene expressions were quantified by real-time reverse-transcription polymerase chain reaction. Results from treatment and control groups were compared. RESULTS. No significant difference in the staining intensity (on immunohistochemistry) of PCNA, caspase-3, beclin-1, and GFAP, or in the levels of PCNA, caspase-3, beclin-1, and vimentin mRNA was observed between the groups. However, a significant increase in vimentin levels and a significant decrease in GFAP mRNA expression were observed in bevacizumab-treated retinal explants compared with controls. CONCLUSIONS. Bevacizumab did not affect cell death or proliferation in early developing rat retina but appeared to interfere with glial cell maturation by increasing vimentin levels and downregulating GFAP gene expression. Thus, we suggest anti-VEGF agents be used with caution in developing retinal tissue. (Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:7904-7911) DOI:10.1167/iovs.12-10283

New approaches and potential treatments for dry age-related macular degeneration

Emerging treatments for dry age-related macular degeneration (AMD) and geographi c atrophy focus on two strategies that target components involved in physiopathological pathways: prevention of photoreceptors and retinal pigment epithelium loss (neuroprotection induction, oxidative damage prevention, and visual cycle modification) and suppression of inflammation. Neuroprotective drugs, such as ciliary neurotrophic factor, brimonidine tartrate, tandospirone, and anti-amyloid β antibodies, aim to prevent apoptosis of retinal cells. Oxidative stress and depletion of essential micronutrients are targeted by the Age-Related Eye Disease Study (AREDS) formulation. Visual cycle modulators reduce the activity of the photoreceptors and retinal accumulation of toxic fluorophores and lipofuscin. Eyes with dry age-related macular degeneration present chronic inflammation and potential treatments include corticosteroid and complement inhibition. We review the current concepts and rationale of dry age-related macular degeneration treatment that will most likely include a combination of drugs targeting different pathways involved in the development and progression of age-related macular degeneration.

Avaliação da reprodutibilidade das medidas da camada de fibras nervosas retiniana e da cabeça do nervo óptico pela tomografia de coerência óptica

OBJETIVO: Determinar a reprodutibilidade da espessura da camada de fibras nervosas da retina peripapilar e dos parâmetros da cabeça do nervo óptico em olhos normais, utilizando a tomografia de coerência óptica de domínio espectral (SD-OCT). MÉTODOS: Trinta e quatro olhos de 34 indivíduos saudáveis foram incluídos no estudo. O protocolo do cubo do disco óptico 200x200 do OCT Cirrus foi utilizado para gerar 3 imagens de cada olho para avaliar a reprodutibilidade. O coeficiente de correlação intraclasse (ICC) foi calculado para as medidas da espessura da camada de fibras nervosas da retina e da cabeça do nervo óptico. RESULTADOS: A correlação foi excelente para todas as medidas da espessura da camada de fibras nervosas da retina (ICC entre 0,87 e 0,98). O mesmo ocorreu com os parâmetros da cabeça do nervo óptico que, com exceção da razão E/D vertical (ICC 0,56), apresentou ICC entre 0,83 e 0,99. CONCLUSÃO: As medidas de espessura da camada de fibras nervosas da retina peripapilar e os parâmetros da cabeça no nervo óptico demonstraram uma excelente reprodutibilidade com o OCT Cirrus, indicando que este aparelho poderá ser uma ferramenta útil no estudo do glaucoma. Este estudo apresenta algumas limitações, como o pequeno número de casos avaliados, sendo necessários maiores estudos para corroborar nossos achados.

Reduced occurrence of programmed cell death and gliosis in the retinas of juvenile rabbits after shortterm treatment with intravitreous bevacizumab

OBJECTIVE: Bevacizumab has been widely used as a vascular endothelial growth factor antagonist in the treatment of retinal vasoproliferative disorders in adults and, more recently, in infants with retinopathy of prematurity. Recently, it has been proposed that vascular endothelial growth factor acts as a protective factor for neurons and glial cells, particularly in developing nervous tissue. The purpose of this study was to investigate the effects of bevacizumab on the developing retinas of juvenile rabbits. METHODS: Juvenile rabbits received bevacizumab intravitreously in one eye; the other eye acted as an untreated control. Slit-lamp and fundoscopic examinations were performed both prior to and seven days after treatment. At the same time, retina samples were analyzed using immunohistochemistry to detect autophagy and apoptosis as well as proliferation and glial reactivity. Morphometric analyses were performed, and the data were analyzed using the Mann-Whitney U test. RESULTS: No clinical abnormalities were observed in either treated or untreated eyes. However, immunohistochemical analyses revealed a reduction in the occurrence of programmed cell death and increases in both proliferation and reactivity in the bevacizumab-treated group compared with the untreated group. CONCLUSIONS: Bevacizumab appears to alter programmed cell death patterns and promote gliosis in the developing retinas of rabbits; therefore, it should be used with caution in developing eyes

Retinal cell death induced by TRPV1 activation involves NMDA signaling and upregulation of nitric oxide synthases

The activation of the transient receptor potential vanilloid type 1 channel (TRPV1) has been correlated with oxidative and nitrosative stress and cell death in the nervous system. Our previous results indicate that TRPV1 activation in the adult retina can lead to constitutive and inducible nitric oxide synthase-dependent protein nitration and apoptosis. In this report, we have investigated the potential effects of TRPV1 channel activation on nitric oxide synthase (NOS) expression and function, and the putative participation of ionotropic glutamate receptors in retinal TRPV1-induced protein nitration, lipid peroxidation, and DNA fragmentation. Intravitreal injections of the classical TRPV1 agonist capsaicin up-regulated the protein expression of the inducible and endothelial NOS isoforms. Using 4,5-diaminofluorescein diacetate for nitric oxide (NO) imaging, we found that capsaicin also increased the production of NO in retinal blood vessels. Processes and perikarya of TRPV1-expressing neurons in the inner nuclear layer of the retina were found in the vicinity of nNOS-positive neurons, but those two proteins did not colocalize. Retinal explants exposed to capsaicin presented high protein nitration, lipid peroxidation, and cell death, which were observed in the inner nuclear and plexiform layers and in ganglion cells. This effect was partially blocked by AP-5, a NMDA glutamate receptor antagonist, but not by CNQX, an AMPA/kainate receptor antagonist. These data support a potential role for TRPV1 channels in physiopathological retinal processes mediated by NO, which at least in part involve glutamate release.

Efecto citotóxico de la melatonina en células de leucemia humana Molt-3

Programa de doctorado: Clínica e Investigación Terapéutica.

Efecto combinado de la alimentación con la calidad e intensidad de la luz sobre el crecimiento y desarrollo del sistema visual de las larvas de dorada (Sparus aurata) en condiciones de cultivo intensivo

Máster Universitario International en Acuicultura. Trabajo presentado como requisito parcial para la obtención del Título de Máster Universitario Internacional en Acuicultura, otorgado por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC), el Instituto Canario de Ciencias Marinas (ICCM), y el Centro Internacional de Altos Estudios Agronómicos Mediterráneos de Zaragoza (CIHEAM)

Caracterización histológica del desarrollo del sistema visual en larvas de Dorada Sparus aurata (Linnaeus 1758)

[ES] El objetivo del presente estudio es aportar nuevos conocimientos sobre el desarrollo del sistema visual en los primeros estadios larvarios de dorada. El entendimiento de la ontogenia del sistema visual puede contribuir a la mejora en las condiciones de iluminación en el cultivo, las cuales podrían tener repercusiones en la obtención de larvas de mejor calidad y unas mayores tasas de supervivencia en el cultivo larvario. Las larvas de la mayoría de los peces son predadores visuales, lo que indica la gran importancia que juega el sistema visual en desarrollo (BLAXTER, 1986). El comportamiento trófico de la larva estará intimamente ligado al desarrollo de su capacidad visual, que depende directamente de la organogénesis de la retina. El estudio muestra que durante el desarrollo post-embrionario y en las primeras etapas de vida larvaria, el sistema visual de dorada Sparus aurata, histologicamente, es muy similar al descrito por otros autores para especies similares, Pagrus major (KAWAMURA,1984), Pagrus auratus (PANKHURST, 1996) y Pagrus pagrus (L. 1758 ) (ROO et al.,1998). El tercer día de vida de la larva es uno de los mas importantes, necesita estar preparada para capturar y digerir sus presas. En este día la larva muestra todas las estructuras necesarias para la función visual. El epitelio pigmentario bien definido, el músculo de la lente esta presente y el iris esta completamente formado. Las condiciones de iluminación que se utilizan en los criaderos comerciales difieren bastante de las condiciones naturales, pudiendo ser un factor a tener en cuenta para la obtención de una mejor calidad de larvas así como unas mejores tasas de supervivencia.

Importance of dietary n-3 hufa for eye development and cone formation along gilthead seabream sparus aurata larval development.

[EN] Being fish larvae visual feeders, vision plays an important role in larval orientation at first feeding (Blaxter, 1986). Larval trophic behaviour is closely related with the development of the visual capacity, which directly depends on retina organogenesis. In sparids, such as Pagrus major (Kawamura, 1984) and Pagrus auratus (Pankhurst, 1996), the most important changes in the eye structure occur along the lecitotrophic stage as a preparation for prey capture. Neuringer et al.,(1988) has established a critical role for n-3 polyunsaturated fatty acids and, particularly docosahexaenoic acid (DHA) in neural and retinal tissue functions in mammals. Similarly, in larval fish there is a high demand of DHA to form nervous membranes. Bell and Dick (1993) found photoreceptors in the eye, rods and cones accumulate and selectively retain DHA in external segments.Bell et al. (1995) found that feeding juvenile herring a DHA poor Artemia diet during the period of rod development resulted in impaired vision at low light intensities, when rod vision is essential.

Physiologische Untersuchungen an der Stäbchenbahn der Nagerretina

AII Amakrinzellen sind Interneurone in der Retina und ein wichtiges Element der Stäbchenbahn von Säugetieren. Bei ihren Antworten auf Lichtreize generieren sie Aktionspotentiale, obwohl die ihnen vor- und nachgeschalteten Bipolarzellen graduierte Membranpotentiale aufweisen. Um die Verarbeitung der Lichtsignale in der Stäbchenbahn der Säuger besser zu verstehen wurden in der vorliegenden Arbeit Membranströme von AII Amakrinzellen und Veränderungen der intrazellulären Kalziumkonzentration mittels Indikatorfarbstoffe bei Mäusen simultan gemessen.Die spannungsabhängigen Kalziumkanäle waren durch eine negative Aktivierungsschwelle und eine sehr langsame Inaktivierung gekennzeichnet¸ ausserdem wurden sie von Dihydropyridinen (Agonisten und Antagonisten) moduliert. Sie fanden sich vor allem auf den keulenförmigen Fortsätzen von AII Amakrinzellen. Lokale Applikationen von Glutamat, AMPA oder Kainat lösten einwärtsgerichtete Ströme aus. Diese Ströme gingen einher mit einer Erhöhung der Fluoreszenz und zwar vor allem in den distalen Dendriten. NMDA löste keine Veränderung der Kalziumkonzentration aus und nur in wenigen Fällen Ströme (7 von 23).Diese Befunde deuten darauf hin, dass es sich bei den ionotropen Glutamat-Rezeptoren auf AII Amakrinzellen um solche vom AMPA Typ handelt. Diese befinden sich, sofern sie kalziumpermeabel sind (oder durch andere Mechanismen zu einer Erhöhung der [Ca2+]i führen) auf den distalen Dendriten nahe der Ganglienzellschicht.

Die Funktion von Dystroglycan in der Entwicklung des zentralen Nervensystems

Die Funktion von Dystroglycan in der Entwicklung des zentralen Nervensystems Der DAG ist ein oligomerer Proteinkomplex, der in den Muskelfasern die extrazelluläre Matrix mit dem Zytoskelett verbindet und dadurch der Muskulatur die mechanische Stabilität bei der Kontraktion verleiht. Mutationen des DAG sind die genetische Grundlage für verschiedene Formen von muskulären Dystrophien. Muskuläre Dystrophien sind Krankheiten, die neben einer Degeneration der Muskulatur auch verschiedene ZNS-Defekte aufweisen. Die Funktion des DAG im ZNS ist bisher unbekannt. Um seine Funktion im ZNS zu analysieren, wurde Huhn-Dystroglycan, eine zentrale Komponente des DAG, kloniert. Dystroglycan besteht aus dem extrazellulären Matrixprotein alpha-Dystroglycan und dem transmembranen beta-Dystroglycan. Beide Proteine werden vom selben Gen codiert und posttranslational gespalten. Die Huhn-Dystroglycan-Sequenz ist sehr homolog zu anderen Spezies. Antikörper hergestellt gegen die Interaktionsdomänen von alpha- und beta-Dystroglycan, wurden verwendet um die Interaktion von Dystroglycan selektiv an der Grenzfläche zwischen Gliazellendfüßen und Basallamina in der Retina zu stören. Die Antikörper wurden in vivo intravitreal in Augen von Hühnerembryoanen der Stadien E6 bis E10 injiziert. Die Injektion der Antikörper und entsprechender Fab-Fragmente führten zu schweren Veränderungen in der Retina, unter anderem Hyperproliferation, Auflösung der radialen Struktur der neuroepithelialen Zellen und einer veränderten Schichtung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß der DAG am Kontakt der radiären Glizellen zur Basalmembran beteiligt sind.

Untersuchungen zur Expression und Funktion intrazellulärer Globine

Im Rahmen meiner Dissertation untersuchte ich die intrazelluläre Lokalisation des Hämoglobin von Drosophila melanogaster, sowie von Neuroglobin und Cytoglobin der Vertebraten. Obwohl alle drei Globine erst kürzlich entdeckt wurden, liegen bereits Daten über ihre Struktur, ihre biochemischen Eigenschaften und die Lokalisation der mRNA vor. Ihre Funktionen konnten bisher jedoch nicht eindeutig geklärt werden. Das Globin von Drosophila melanogaster konnte mittels Westernblot sowohl in Larven als auch adulten Fliegen nachgewiesen werden. Ebenso war es mir möglich, mittels Immunperoxidaseuntersuchungen die Tracheen, die Terminalzellen der Tracheolen sowie die Fettkörperzellen als Ort der Globinexpression in Drosophila zu identifizieren. Diese Daten deuten darauf hin, dass dieses Globin eine Funktion als Sauerstoffpuffer, der sowohl Sauerstoff speichert als auch transportiert, hin. Damit würde das Drosophila Globin eine zu anderen Insektenglobinen vergleichbare Funktion übernehmen. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass Neuroglobin auch in der neuronalen Netzhaut von Säugern und Fischen vorkommt. Des Weiteren konnte Neuroglobin in der Retina zellulär sowie subzellulär lokalisiert werden. In der avaskulären Mäuseretina wurde Neuroglobin neben den Innensegmenten der Photorezeptorzellen, auch noch in den beiden plexiformen Schichten sowie in der Ganglienzellschicht gefunden. Die gezeigte Kolokalisation dieses intrazellulären Globins mit Mitochondrien und somit auch mit den Orten des höchsten Sauerstoffbedarfs in der Retina deutet auf eine Funktion im Sauerstofftransport zu den Mitochondrien hin. Des Weiteren könnte Neuroglobin auch als Sauerstoffspeicher dienen, der es Neuronen ermöglicht, kurzfristige hypoxische Bedingungen unbeschadet zu überstehen. Andere mögliche Funktionen wie z.B. die als Detoxifizierer von reaktiven Sauerstoff- bzw. Sickstoffverbindungen, als Sauerstoffsensor, sowie als terminale Oxidase erscheinen durch die gezeigten Daten eher unwahrscheinlich. Die bisherige Annahme, dass Cytoglobin ein ubiquitär exprimiertes Protein ist, konnte von mir nicht bestätigt werden. Für nichtneuronale Gewebe konnte gezeigt werden, dass Cytoglobin lediglich auf das Cytoplasma von Fibroblasten und ontogenetisch verwandte Zelltypen wie Osteoblasten, Chondroblasten und Sternzellen beschränkt ist. Möglicherweise hat Cytoglobin dort eine Funktion in der Kollagensynthese. Ferner wird Cygb cytoplasmatisch und nukleär in einigen Neuronen der Retina und des Gehirns exprimiert. Dort könnte Cygb z.B. nukleäre Enzyme wie die NO-Synthase mit Sauerstoff versorgen. Andere Funktionen scheinen aufgrund meiner Daten im Moment unwahrscheinlich.

Funktionelle Analyse von Dystroglycan in der sich entwickelnden Hühnerretina durch in-ovo-Elektroporation

Alpha- und Beta-Dystroglycan, die zentralen Komponenten eines multimeren Dystrophin-assoziierten Proteinkomplexes wurden bislang im Wesentlichen in der Skelettmuskulatur charakterisiert. Dort stellt der DAG eine molekulare Verbindung zwischen dem Aktin-Zytoskelett der Muskelfaser und einer Basalmembran her, die die einzelne Muskelfaser umhüllt. Dystroglycan vermittelt auf diese Weise die mechanische Festigkeit der Muskelfasern während der Kontraktion. Außerdem dient der DAG als Gerüst für die Anlagerung von Proteinen. Mutationen in den strukturgebenden oder signaltransduzierenden Proteinen des DAG verursachen Muskeldystrophie. Besonders schwere Muskeldystrophien werden durch Mutationen hervorgerufen, die eine veränderte Glykosylierung von Dystroglycan und damit eine verminderte Bindung von alpha-Dystroglycan an Matrixproteine verursachen. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Basalmembranbiosynthese sowie sich daraus ergebende Störungen in der Migration, Schichtung und Differenzierung von Nervenzellen im ZNS. Welche Rolle Dystroglycan im sich entwickelnden ZNS spielt, sollte in dieser Arbeit an der Hühnerretina untersucht werden. Durch Anwendung der in ovo Elektroporation wurden zwei modifizierte Dystroglycankonstrukte in Neuroepithelzellen transfiziert. Die Überexpression eines verkürtzten Dystroglycanproteins, verursachte eine Abrundung der Neuroepithelzellen. Dies führte zur Hyperproliferation der Zellen deren Folge die Bildung von Verdickungen in der Retina war sowie eine verstärkte Bildung postmitotischer Neurone. Die Elektroporation eines nicht-spaltbaren Dystroglycans, führte im Gegensatz dazu zu einer Abnahme der Anzahl proliferierender und differenzierender Nervenzellen. Als Konsequenz veränderte sich die Orientierung der Axone von retinalen Ganglienzellen. Nach der Überexpression des verkürzten Dystroglycans verloren die Axone ihre zentripetale Orientierung auf den optischen Nerv, während die Elektroporation von Wt-Dystroglycan und nicht-spaltbarem Dystroglycan nur einen gelegentlichen Richtungswechsel der Axone verursachte. Die Daten zeigen, dass Dystroglycan einen entscheidenden Einfluss auf die Proliferation, Differenzierung und Polarität der Neuroepithelzellen ausübt. Dies geschieht vermutlich durch die Vermittlung der Adhäsion des Endfußes von Neuroepithelzellen an die Basalmembran. Die Veränderungen nach der Überexpression der modifizierten Dystroglycankonstrukte liefern möglicherweise eine Erklärung für den ZNS-Phänotyp der sich bei verschiedenen Formen von Muskeldystrophie zeigt.