Vulnerability of Dopaminergic Amacrine Cells to Chronic Ischemia in a Mouse Model of Oxygen-Induced Retinopathy

Abstract

PurposeRetinal dopamine deficiency is a potential cause of myopia and visual deficits in retinopathy of prematurity (ROP). We investigated the cellular mechanisms responsible for lowered levels of retinal dopamine in an oxygen-induced retinopathy (OIR) mouse model of ROP.MethodsRetinopathy was induced by exposing mice to 75% oxygen from postnatal day 7 (P7) to P12. Oxygen-induced retinopathy and age-matched control mice were euthanized at P12, P17, P25, or P42 to P50. Immunohistochemistry, electrophysiology, and biochemical approaches were used to determine the effect of OIR on the structure and function of dopaminergic amacrine cells (DACs).ResultsThe total number of DACs was unchanged in OIR retinas at P12 despite significant capillary dropout in the central retina. However, a significant loss of DACs was observed in P17 OIR retinas (in which neovascularization was maximal), with the cell loss being more profound in the central (avascular) than in the peripheral (neovascular) regions. Cell loss was persistent in both regions at P25, at which time retinal neovascularization had regressed. At P42, the percentage of DACs lost (54%) was comparable to the percent decrease in total dopamine content (53%). Additionally, it was found that DACs recorded in OIR retinas at P42 to P50 had a complete dendritic field and exhibited relatively normal spontaneous and light-induced electrical activity.ConclusionsThe results suggest that remaining DACs are structurally and functionally intact and that loss of DACs is primarily responsible for the decreased levels of retinal dopamine observed after OIR.

Studying the pathogenic role of catecholamines in the development of retinopathy of prematurity on an experimental model of the disease

“…Предшественником дофамина служит L-тирозин, который гидроксилируется ферментом тирозингидроксилазой с образованием L-ДОФА, которая, в свою очередь, декарбоксилируется с помощью фермента L-ДОФА-декарбоксилазы и превращается в дофамин. Дофамин, в свою очередь, метаболизируется до норадреналина (незначительно в сетчатке [10]), 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты (ДОФУК) или 3-метокситирамина.…”

“…В мировой литературе имеются единичные публикации, посвященные содержанию продуктов обмена дофамина в сетчатке при ЭРН [10,11]. N. Zhang и соавт.…”

“…[11] на крысиной модели и N. Spix и соавт. [10] на мышиной модели РН выявили снижение содержания дофамина и ДОФУК в сетчатке животных с ЭРН. Авторам удалось доказать, что дефицит дофамина вызван гибелью ДАК.…”

“…N. Spix и соавт. [10] также удалось доказать на мышиной модели, что в случае ЭРН снижение активности тирозингидроксилазы и уменьшение уровня ретинального дофамина связаны именно с гибелью ДАК, а количество ДАК не восстанавливается и после регресса неоваскуляризации. Это полностью соотносится с нашими данными: на 28-е сутки, т. е. в период регресса ЭРН, в нашей работе содержание L-ДОФА оставалось сниженным по сравнению с группой контроля.…”

The role of catecholamines in the development of pathological retina neovascularization in an experimental model of retinopathy of prematurity in rats

“…на крысиной модели и Spix с соавт. на мышиной модели РН выявили снижение содержания ДА и его метаболита (ДОФУК) в сетчатке животных с РН [7,8]. Авторам удалось доказать, что на их моделях дефицит ДА L-ДОФА.…”