Es gibt triftige Gründe, DMSO im Zusammenhang mit der Augengesundheit zu untersuchen
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Dimethylsulfoxid (DMSO) ist eine chemische Verbindung, die für ihre Fähigkeit bekannt ist, Hydroxylradikale zu binden und die Blut-Hirn-Schranke zu durchdringen. Diese Eigenschaften deuten auf ihr Potenzial als Schutzmittel gegen oxidative Schäden bei Netzhautdegeneration hin. Eine von Sellers et al. durchgeführte Studie untersuchte die Auswirkungen einer systemischen DMSO-Behandlung auf die lichtinduzierte Netzhautdegeneration (LIRD) bei Mäusen.
Studiendesign und Methodik
Die Forscher verwendeten Balb/c-Mäuse, die in Gruppen aufgeteilt wurden und entweder ein Vehikel (Dulbeccos PBS) oder DMSO in einer Dosierung von 3,74 g/kg intraperitoneal erhielten. Nach einer nächtlichen Dunkeladaptation erhielten die Mäuse eine zweite Injektion und wurden anschließend vier Stunden lang entweder hellem, giftigem Licht (5.000 Lux) oder schwachem Licht (50 Lux) ausgesetzt. Zur Beurteilung der Netzhautfunktion wurden drei Wochen nach der Exposition Elektroretinogramme (ERGs) aufgezeichnet. Die Netzhautmorphologie wurde mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) und Mikroskopie von in Kunststoff eingebetteten Augenschnitten ausgewertet. Zusätzlich wurde die Proteinoxidation indirekt durch die Bestimmung des Tyrosinnitrierungsniveaus mittels eines Nitrotyrosin-ELISA gemessen.
Wichtigste Ergebnisse
1. Ergebnisse des Elektroretinogramms (ERG):
- Bei mit Vehikel behandelten Mäusen, die hellem Licht ausgesetzt waren, kam es im Vergleich zu Kontrollmäusen bei schwachem Licht zu einer signifikanten Unterdrückung der ERG-A-Wellen- und B-Wellenamplituden um 89,3 % bzw. 88,9 %.
- Umgekehrt zeigten mit DMSO behandelte Mäuse, die hellem Licht ausgesetzt waren, eine minimale Unterdrückung der Amplituden der a-Welle (9,6 %) und b-Welle (7,1 %).
- Bemerkenswerterweise gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den ERG-Amplituden von mit DMSO behandelten Mäusen, die hellem Licht ausgesetzt waren, und denen von mit Vehikel behandelten Mäusen bei schwachen Lichtbedingungen.
2. Netzhautmorphologie:
- Die Einwirkung von hellem Licht führte bei mit Vehikel behandelten Mäusen zum Verlust der meisten Kerne der äußeren Körnerschicht und zur Degeneration der inneren und äußeren Segmente.
- Im Gegensatz dazu behielten mit DMSO behandelte Mäuse, die hellem Licht ausgesetzt waren, eine Netzhautmorphologie, die mit der von Kontrollmäusen bei schwachem Licht vergleichbar war, was auf eine schützende Wirkung von DMSO gegen strukturelle Schäden hindeutet.
3. **Proteinoxidation:**
- Die Einwirkung von hellem Licht bei mit Vehikel behandelten Mäusen führte zu einem Anstieg der Tyrosinnitrierung um 211,9 %, was auf erhöhten oxidativen Stress aufgrund von LIRD hindeutet.
- Überraschenderweise führte die DMSO-Behandlung zu einem Anstieg des Nitrotyrosinspiegels um 289 % bei schwachen Lichtverhältnissen und um 338,6 % bei hellen Lichtverhältnissen, was darauf hindeutet, dass die DMSO-Behandlung unabhängig von der Lichtintensität mit einer erhöhten Tyrosinnitrierung verbunden war.
Technische Erklärung
Die Elektroretinographie (ERG) ist ein diagnostischer Test, der die elektrische Aktivität der Netzhaut als Reaktion auf Lichtreize misst. Die a-Welle spiegelt die Funktion der Photorezeptorzellen wider, während die b-Welle mit der Aktivität von Bipolar- und Müller-Zellen assoziiert ist. Eine signifikante Verringerung dieser Wellenamplituden weist auf eine beeinträchtigte Netzhautfunktion hin. Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, das hochauflösende Querschnittsbilder der Netzhaut liefert und so die Beurteilung der Integrität der Netzhautschicht ermöglicht. Tyrosinnitrierung ist eine posttranslationale Modifikation von Proteinen, die unter oxidativem Stress auftritt und als Biomarker für nitrosativen Stress dient. Der Nitrotyrosin-ELISA misst quantitativ die Konzentrationen nitrotyrosinmodifizierter Proteine und ermöglicht so eine indirekte Beurteilung oxidativer Schäden.
Schlussfolgerungen und Implikationen
Die Studie zeigte, dass DMSO einen signifikanten Schutz vor funktionellen und strukturellen Netzhautschäden durch helles Licht bei Mäusen bietet. Der unerwartete Anstieg der Tyrosin-Nitrierungswerte bei DMSO-Behandlung deutet jedoch darauf hin, dass der Schutzmechanismus möglicherweise nicht auf seine antioxidativen Eigenschaften zurückzuführen ist. Die Autoren vermuten, dass DMSO eine Art Präkonditionierung induzieren könnte, möglicherweise durch die Induktion von leichtem oxidativem Stress, der wiederum Schutz vor nachfolgenden, schwereren oxidativen Schäden bietet.
Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für die Erforschung der Mechanismen, durch die DMSO seine schützende Wirkung bei Netzhautdegenerationen entfaltet. Das Verständnis dieser Mechanismen könnte zur Entwicklung neuer Therapiestrategien für Erkrankungen führen, die durch oxidative Netzhautschäden gekennzeichnet sind.
Studiendesign und Methodik
Die Forscher verwendeten Balb/c-Mäuse, die in Gruppen aufgeteilt wurden und entweder ein Vehikel (Dulbeccos PBS) oder DMSO in einer Dosierung von 3,74 g/kg intraperitoneal erhielten. Nach einer nächtlichen Dunkeladaptation erhielten die Mäuse eine zweite Injektion und wurden anschließend vier Stunden lang entweder hellem, giftigem Licht (5.000 Lux) oder schwachem Licht (50 Lux) ausgesetzt. Zur Beurteilung der Netzhautfunktion wurden drei Wochen nach der Exposition Elektroretinogramme (ERGs) aufgezeichnet. Die Netzhautmorphologie wurde mittels optischer Kohärenztomographie (OCT) und Mikroskopie von in Kunststoff eingebetteten Augenschnitten ausgewertet. Zusätzlich wurde die Proteinoxidation indirekt durch die Bestimmung des Tyrosinnitrierungsniveaus mittels eines Nitrotyrosin-ELISA gemessen.
Wichtigste Ergebnisse
1. Ergebnisse des Elektroretinogramms (ERG):
- Bei mit Vehikel behandelten Mäusen, die hellem Licht ausgesetzt waren, kam es im Vergleich zu Kontrollmäusen bei schwachem Licht zu einer signifikanten Unterdrückung der ERG-A-Wellen- und B-Wellenamplituden um 89,3 % bzw. 88,9 %.
- Umgekehrt zeigten mit DMSO behandelte Mäuse, die hellem Licht ausgesetzt waren, eine minimale Unterdrückung der Amplituden der a-Welle (9,6 %) und b-Welle (7,1 %).
- Bemerkenswerterweise gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den ERG-Amplituden von mit DMSO behandelten Mäusen, die hellem Licht ausgesetzt waren, und denen von mit Vehikel behandelten Mäusen bei schwachen Lichtbedingungen.
2. Netzhautmorphologie:
- Die Einwirkung von hellem Licht führte bei mit Vehikel behandelten Mäusen zum Verlust der meisten Kerne der äußeren Körnerschicht und zur Degeneration der inneren und äußeren Segmente.
- Im Gegensatz dazu behielten mit DMSO behandelte Mäuse, die hellem Licht ausgesetzt waren, eine Netzhautmorphologie, die mit der von Kontrollmäusen bei schwachem Licht vergleichbar war, was auf eine schützende Wirkung von DMSO gegen strukturelle Schäden hindeutet.
3. **Proteinoxidation:**
- Die Einwirkung von hellem Licht bei mit Vehikel behandelten Mäusen führte zu einem Anstieg der Tyrosinnitrierung um 211,9 %, was auf erhöhten oxidativen Stress aufgrund von LIRD hindeutet.
- Überraschenderweise führte die DMSO-Behandlung zu einem Anstieg des Nitrotyrosinspiegels um 289 % bei schwachen Lichtverhältnissen und um 338,6 % bei hellen Lichtverhältnissen, was darauf hindeutet, dass die DMSO-Behandlung unabhängig von der Lichtintensität mit einer erhöhten Tyrosinnitrierung verbunden war.
Technische Erklärung
Die Elektroretinographie (ERG) ist ein diagnostischer Test, der die elektrische Aktivität der Netzhaut als Reaktion auf Lichtreize misst. Die a-Welle spiegelt die Funktion der Photorezeptorzellen wider, während die b-Welle mit der Aktivität von Bipolar- und Müller-Zellen assoziiert ist. Eine signifikante Verringerung dieser Wellenamplituden weist auf eine beeinträchtigte Netzhautfunktion hin. Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein nicht-invasives Bildgebungsverfahren, das hochauflösende Querschnittsbilder der Netzhaut liefert und so die Beurteilung der Integrität der Netzhautschicht ermöglicht. Tyrosinnitrierung ist eine posttranslationale Modifikation von Proteinen, die unter oxidativem Stress auftritt und als Biomarker für nitrosativen Stress dient. Der Nitrotyrosin-ELISA misst quantitativ die Konzentrationen nitrotyrosinmodifizierter Proteine und ermöglicht so eine indirekte Beurteilung oxidativer Schäden.
Schlussfolgerungen und Implikationen
Die Studie zeigte, dass DMSO einen signifikanten Schutz vor funktionellen und strukturellen Netzhautschäden durch helles Licht bei Mäusen bietet. Der unerwartete Anstieg der Tyrosin-Nitrierungswerte bei DMSO-Behandlung deutet jedoch darauf hin, dass der Schutzmechanismus möglicherweise nicht auf seine antioxidativen Eigenschaften zurückzuführen ist. Die Autoren vermuten, dass DMSO eine Art Präkonditionierung induzieren könnte, möglicherweise durch die Induktion von leichtem oxidativem Stress, der wiederum Schutz vor nachfolgenden, schwereren oxidativen Schäden bietet.
Diese Erkenntnisse eröffnen neue Wege für die Erforschung der Mechanismen, durch die DMSO seine schützende Wirkung bei Netzhautdegenerationen entfaltet. Das Verständnis dieser Mechanismen könnte zur Entwicklung neuer Therapiestrategien für Erkrankungen führen, die durch oxidative Netzhautschäden gekennzeichnet sind.