Chức năng của tế bào hạch võng mạc nhạy sáng nội tại liên quan đến tuổi tác: Nghiên cứu đo đường kính đồng tử trên con người với sự chú ý đặc biệt đến các đặc tính quang học của thấu kính liên quan đến tuổi tác

Springer Science and Business Media LLC - Tập 12 Số 1 - 2012
Kristina Herbst1, Birgit Sander1, Henrik Lund‐Andersen1, Adam Elias Broendsted1, Line Kessel1, Michael Stormly Hansen1, Aki Kawasaki2
1Department of Ophthalmology, Glostrup Hospital, Ndr. Ringvej 57, 2600, Glostrup, Copenhagen, Denmark
2Department of Neuro-ophthalmology, Hôpital Ophtalmique Jules Gonin, Avenue de France 15, Lausanne, 1004, Switzerland

Tóm tắt

Tóm tắt Nền tảng Hoạt động của các tế bào hạch võng mạc nhạy sáng nội tại (ipRGC) chứa melanopsin có thể được đánh giá bằng cách nhận diện phản ứng của đồng tử trước ánh sáng xanh sáng (khoảng 480 nm). Do những yếu tố liên quan đến tuổi tác ở mắt, đặc biệt là những thay đổi cấu trúc của thấu kính, lượng ánh sáng tới võng mạc giảm. Mục tiêu của nghiên cứu này là kiểm tra xem tuổi tác và mức độ truyền ánh sáng xanh của thấu kính đo được in vivo có thể ảnh hưởng như thế nào đến phản ứng ánh sáng của đồng tử, đặc biệt là dưới sự trung gian của ipRGC. Phương pháp Các phản ứng đồng tử đồng thuận đã được khám phá ở 44 đối tượng khỏe mạnh từ 26 đến 68 tuổi. Một phản ứng đồng tử đã được ghi lại đối với một kích thích ánh sáng liên tục 20 giây ở bước sóng 660 nm (đỏ) hoặc 470 nm (xanh) với cường độ cả hai đều là 300 cd/m2 (14.9 và 14.8 log photon/cm2/s, tương ứng). Các ghi nhận bổ sung đã được thực hiện với bốn cường độ kích thích 470 nm là 3, 30, 100 và 300 cd/m2. Kích thước đồng tử cơ sở được đo trong điều kiện tối và kết quả đã được điều chỉnh theo kích thước đồng tử cơ sở và giới tính. Các thông số đầu ra chính bao gồm biên độ co thắt đồng tử tối đa và bền vững, cùng với phản ứng sau chiếu sáng được đánh giá như là diện tích dưới đường cong (AUC) trong hai khoảng thời gian: sớm (0–10 giây sau khi ánh sáng ngừng) và muộn (10–30 giây sau khi ánh sáng ngừng). Mức độ truyền ánh sáng của thấu kính được đo bằng máy phát quang học.

Từ khóa

#ipRGC #ánh sáng xanh #phản ứng đồng tử #thấu kính #tuổi tác #truyền ánh sáng

Tài liệu tham khảo

Berson DM, Dunn FA, Takao M: Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science. 2002, 295: 1070-1073. 10.1126/science.1067262.

Hattar S, Liao HW, Takao M, Berson DM, Yau KW: Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity. Science. 2002, 295: 1065-1070. 10.1126/science.1069609.

Hannibal J, Hindersson P, Knudsen SM, Georg B, Fahrenkrug J: The photopigment melanopsin is exclusively present in pituitary adenylate cyclaseactivating polypeptide-containing retinal ganglion cells of the retinohypothalamic tract. J Neurosci. 2002, 22: RC191-

Dacey DM, Liao HW, Peterson BB, Robinson FR, Smith VC, Pokorny J, Yau KW, Gamlin PD: Melanopsin-expressing ganglion cells in primate retina signal colour and irradiance and project to the LGN. Nature. 2005, 433: 749-754. 10.1038/nature03387.

Bowmaker JK, Dartnall HJ: Visual pigments of rods and cones in a human retina. J Physiol. 1980, 298: 501-511.

Gamlin PD, McDougal DH, Pokorny J, Smith VC, Yau KW, Dacey DM: Human and macaque pupil responses driven by melanopsin-containing retinal ganglion cells. Vision Res. 2007, 47: 946-954. 10.1016/j.visres.2006.12.015.

Young RS, Kimura E: Pupillary correlates of light-evoked melanopsin activity in humans. Vision Res. 2008, 48: 862-871. 10.1016/j.visres.2007.12.016.

Kardon R, Anderson SC, Damarjian TG, Grace EM, Stone E, Kawasaki A: Chromatic pupil responses: preferential activation of the melanopsin-mediated versus outer photoreceptor-mediated pupil light reflex. Ophthalmology. 2009, 116: 1564-1573. 10.1016/j.ophtha.2009.02.007.

McDougal DH, Gamlin PD: The influence of intrinsically-photosensitive retinal ganglion cells on the spectral sensitivity and response dynamics of the human pupillary light reflex. Vision Res. 2010, 50: 72-87. 10.1016/j.visres.2009.10.012.

Kankipati L, Girkin CA, Gamlin PD: Post-illumination pupil response in subjects without ocular disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010, 51: 2764-2769. 10.1167/iovs.09-4717.

Markwell EL, Feigl B, Zele AJ: Intrinsically photosensitive melanopsin retinal ganglion cell contributions to the pupillary light reflex and circadian rhythm. Clin Exp Optom. 2010, 93: 137-149. 10.1111/j.1444-0938.2010.00479.x.

Tsujimura S, Ukai K, Ohama D, Nuruki A, Yunokuchi K: Contribution of human melanopsin retinal ganglion cells to steady-state pupil responses. Proc Biol Sci. 2010, 277: 2485-2492. 10.1098/rspb.2010.0330.

Zele AJ, Feigl B, Smith SS, Markwell EL: The circadian response of intrinsically photosensitive retinal ganglion cells. PLoS One. 2011, 6: e17860-10.1371/journal.pone.0017860.

Park JC, Moura AL, Raza AS, Rhee DW, Kardon RH, Hood DC: Toward a clinical protocol for assessing rod, cone, and melanopsin contributions to the human pupil response. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011, 52: 6624-6635. 10.1167/iovs.11-7586.

Turner PL, Mainster MA: Circadian photoreception: ageing and the eye’s important role in systemic health. Br J Ophthalmol. 2008, 92: 1439-1444. 10.1136/bjo.2008.141747.

Czeisler CA, Duffy JF, Shanahan TL, Brown EN, Mitchell JF, Rimmer DW, Ronda JM, Silva EJ, Allan JS, Emens JS, Dijk DJ, Kronauer RE: Stability, precision, and near-24-hour period of the human circadian pacemaker. Science. 1999, 284: 2177-2181. 10.1126/science.284.5423.2177.

Lockley SW, Brainard GC, Czeisler CA: High sensitivity of the human circadian melatonin rhythm to resetting by short wavelength light. J Clin Endocrinol Metab. 2003, 88: 4502-4505. 10.1210/jc.2003-030570.

Lockley SW, Evans EE, Scheer FA, Brainard GC, Czeisler CA, Aeschbach D: Short-wavelength sensitivity for the direct effects of light on alertness, vigilance, and the waking electroencephalogram in humans. Sleep. 2006, 29: 161-168.

Cajochen C, Münch M, Kobialka S, Kräuchi K, Steiner R, Oelhafen P, Orgül S, Wirz-Justice A: High sensitivity of human melatonin, alertness, thermoregulation and heart rate to short wavelength light. J Clin Endocrinol Metab. 2005, 90: 1311-1316.

Vandewalle G, Schmidt C, Albouy G, Sterpenich V, Darsaud A, Rauchs G, Berken PY, Balteau E, Degueldre C, Luxen A, Maquet P, Dijk DJ: Brain responses to violet, blue, and green monochromatic light exposures in humans: prominent role of blue light and the brainstem. PLoS One. 2007, 2: e1247-10.1371/journal.pone.0001247.

Thompson C, Stinson D, Smith A: Seasonal affective disorder and season-dependent abnormalities of melatonin suppression by light. Lancet. 1990, 336: 703-706. 10.1016/0140-6736(90)92202-S.

Zeitzer JM, Dijk DJ, Kronauer R, Brown E, Czeisler C: Sensitivity of the human circadian pacemaker to nocturnal light: melatonin phase resetting and suppression. J Physiol. 2000, 526: 695-702.

Mishima K, Okawa M, Hishikawa Y, Hozumi S, Hori H, Takahashi K: Morning bright light therapy for sleep and behavior disorders in elderly patients with dementia. Acta Psychiatr Scand. 1994, 89: 1-7.

Said FS, Sawires WS: Age Dependence of Changes in Pupil Diameter in the Dark. J Mod Opt. 1972, 19: 359-361.

Straub RH, Thies U, Kerp L: The pupillary light reflex. 1. Age-dependent and age-independent parameters in normal subjects. Ophthalmologica. 1992, 204: 134-142. 10.1159/000310282.

Winn B, Whitaker D, Elliott DB, Phillips NJ: Factors affecting light-adapted pupil size in normal human subjects. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1994, 35: 1132-1137.

Bitsios P, Prettyman R, Szabadi E: Changes in autonomic function with age: a study of pupillary kinetics in healthy young and old people. Age Ageing. 1996, 25: 432-438. 10.1093/ageing/25.6.432.

Bradley JC, Bentley KC, Mughal AI, Bodhireddy H, Brown SM: Dark-adapted pupil diameter as a function of age measured with the NeurOptics pupillometer. J Refract Surg. 2011, 27: 202-207.

Boettner EA, Wolter JR: Transmission of the ocular media. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1962, 1: 776-783.

Van de Kraats J, van Norren D: Optical density of the aging human ocular media in the visible and the UV. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2007, 24: 1842-1857. 10.1364/JOSAA.24.001842.

Zeimer RC, Lim HK, Ogura Y: Evaluation of an objective method for the in vivo measurement of changes in light transmittance of the human crystalline lens. Exp Eye Res. 1987, 45: 969-976. 10.1016/S0014-4835(87)80110-0.

Larsen M, Lund-Andersen H: Lens fluorometry: light-attenuation effects and estimation of total lens transmittance. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1991, 229: 363-370. 10.1007/BF00170696.

Broendsted AE: Stormly Hansen M, Lund-Andersen H, Sander B, Kessel L: Human Lens Transmission of Blue Light: A Comparison of Autofluorescence-Based and Direct Spectral Transmission Determination. Ophthalmic Res. 2011, 46: 118-124. 10.1159/000323576.

Kessel L, Lundeman JH, Herbst K, Andersen TV, Larsen M: Age-related changes in the transmission properties of the human lens and their relevance to circadian entrainment. J Cataract Refract Surg. 2010, 36: 308-312. 10.1016/j.jcrs.2009.08.035.

Herbst K, Sander B, Milea D, Lund-Andersen H, Kawasaki A: Test-retest repeatability of the pupil light response to blue and red light stimuli in normal human eyes using a novel pupillometer. Front Neurol. 2011, 2: 10-

Lall GS, Revell VL, Momiji H: Al Enezi J, Altimus CM, Güler AD, Aguilar C, Cameron MA, Allender S, Hankins MW, Lucas RJ: Distinct contributions of rod, cone, and melanopsin photoreceptors to encoding irradiance. Neuron. 2010, 66: 417-428. 10.1016/j.neuron.2010.04.037.

Güler AD, Ecker JL, Lall GS, Haq S, Altimus CM, Liao HW, Barnard AR, Cahill H, Badea TC, Zhao H, Hankins MW, Berson DM, Lucas RJ, Yau KW, Hattar S: Melanopsin cells are the principal conduits for rod-cone input to non-image-forming vision. Nature. 2008, 453: 102-105. 10.1038/nature06829.

Cavallotti C, Artico M, Pescosolido N, Leali FM, Feher J: Age-related changes in the human retina. Can J Ophthalmol. 2004, 39: 61-68.

Van Den Berg TJ, Van Rijn LJ, Michael R, Heine C, Coeckelbergh T, Nischler C, Wilhelm H, Grabner G, Emesz M, Barraquer RI, Coppens JE, Franssen L: Straylight effects with aging and lens extraction. Am J Ophthalmol. 2007, 144: 358-363. 10.1016/j.ajo.2007.05.037.

Zeimer RC, Noth JM: A new method of measuring in vivo the lens transmittance, and study of lens scatter, fluorescence and transmittance. Ophthalmic Res. 1984, 16: 246-255. 10.1159/000265325.

Siik S, Airaksinen PJ, Tuulonen A: Light scatter in aging and cataractous human lens. Acta Ophthalmol. 1992, 70: 383-388.

Marshall J, Grindle J, Ansell PL, Borwein B: Convolution in human rods: an ageing process. Br J Ophthalmol. 1979, 63: 181-187. 10.1136/bjo.63.3.181.

Roberts D, Killiany R, Rosene D: Neuron numbers in the hypothalamus of the normal aging rhesus monkey: Stability across the adult life-span and between the sexes. J Comp Neurol. 2011, 10.1002/cne.22761.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Tập 12 Số 1

Thông tin tác giả