Atypical opsins and the OIR model of retinopathy of prematurity
非典型视蛋白与早产儿视网膜病变的 OIR 模型
基本信息
- 批准号:10675898
- 负责人:
- 金额:$ 23.48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AffectAge related macular degenerationAirBlindnessBlood VesselsBlood capillariesCaringCellsClinicalContrast SensitivityDataDetectionDevelopmentDiabetic RetinopathyDiseaseDopamineExposure toEyeEye DevelopmentFemaleGene DeletionHistologyHomeostasisIncubatorsInfantKDR geneKnock-outKnockout MiceLightLightingModelingMusMutant Strains MiceNatureNeonatalNeuronsOpsinOutcome MeasureOxygenOxygen Therapy CarePathologic NeovascularizationPathway interactionsPerinatalPhototherapyPhysiciansPredispositionPregnancyPremature InfantPreventive treatmentProtocols documentationResearchRetinaRetinal DiseasesRetinal Ganglion CellsRetinal PigmentsRetinopathy of PrematurityRiskRoleSeveritiesSignal TransductionTestingTractionVEGFA geneVascular Endothelial Growth FactorsVertebrate PhotoreceptorsViolaVisionVisual Acuitydensityexperienceexperimental studyinnovationmalemelanopsinmouse modelneonatal careneonateneovascularizationneurodevelopmentperinatal periodpostnatalprenatalpreventresponsesupplemental oxygen
项目摘要
Abstract
Retinopathy of prematurity (ROP) is a retinal disease characterized by aberrant vascular and neural development
that affects prematurely born infants receiving supplemental oxygen therapy. Advances in neonatal care enable
physicians to save the lives of increasingly premature infants. However, these infants are at great risk for
developing ROP because the high oxygen levels in neonatal incubators suppress retinal vascular development.
When returned to room air, there is a compensatory pathological neovascularization that results in retinopathy.
Retinal ganglion cell opsins, melanopsin (OPN4) and neuropsin (OPN5), regulate vascular development in the
perinatal period of mice. OPN4 is a blue light-sensitive opsin, while OPN5 is maximally sensitive to visible violet
light. An OPN4-dependent light response pathway has been shown to regulate vascular development in the eye
by keeping VEGFA levels in check (OPN4-VEGFA pathway) (Rao et al., Nature 2013; 494:243-6). OPN5 also
regulates vascular development in the eye. Opn5 null mice show mildly elevated retinal vascular density and
neuron number, and promiscuous hyaloid vessel retraction (Nguyen et al., Nature Cell Biol 2019; 21:420-429).
OPN5 modulates vascular development via dopamine-regulated VEGFR2 expression (OPN5-dopamine-
VEGFR2 pathway). The proposed research will test the hypothesis that stimulation of the OPN4-VEGFA blue
light response pathway will protect retinal vascular development in an oxygen-induced retinopathy (OIR)
mouse model of ROP, while stimulation of the OPN5-dopamine-VEGFR2 violet light pathway will
exacerbate retinopathy. To test of this innovative hypothesis, we propose two specific aims using the mouse
OIR model. In aim 1, we will explore the role of OPN4 manipulation, examining the effects of removing
environmental blue light or enhancing blue light on the severity of retinopathy, using both wildtype and Opn4
mutant mice. In aim 2, we will explore the role of OPN5 manipulation, examining the effects of removing
environmental violet light or enhancing violet light on the severity of retinopathy, using both wildtype and Opn5
mutant mice. Effects of blue light or violet light therapy will be assessed during oxygen treatment (P7-12) and in
the ensuing developmental period (P17-P50). Our findings will have broad implications for prenatal and neonatal
eye care, and may lead to the development of an innovative, non-invasive, light-based preventative treatment
for ROP.
抽象的
早产视网膜病变(ROP)是一种视网膜疾病,其特征是异常血管和神经发育
这会影响接受补充氧疗法的过早出生的婴儿。新生儿护理的进步启用
医生挽救越来越早的婴儿的生命。但是,这些婴儿有很大的风险
由于新生儿孵化器中的高氧水平抑制视网膜血管发育。
当返回房间空气时,会有一种补偿性病理新生血管形成导致视网膜病变。
视网膜神经节细胞Opsins,黑色素蛋白(OPN4)和Neuropsin(OPN5)调节血管发育
小鼠的围产期。 OPN4是一种蓝色光敏的OPSIN,而OPN5对可见紫色最大敏感
光。已显示依赖OPN4的光响应途径可以调节眼睛的血管发育
通过保持VEGFA水平(OPN4-VEGFA途径)(Rao等,Nature 2013; 494:243-6)。 OPN5也是
调节眼睛的血管发育。 OPN5 NULL小鼠表现出轻度升高的视网膜血管密度和
神经元数和混杂透明血管回缩(Nguyen等人,自然细胞Biol 2019; 21:420-429)。
OPN5通过多巴胺调节的VEGFR2表达调节血管发育(OPN5-多巴胺 -
VEGFR2途径)。拟议的研究将检验以下假设:刺激OPN4-VEGFA蓝色
光响应途径将保护氧诱导的视网膜病变(OIR)中的视网膜血管发育
ROP的鼠标模型,而刺激OPN5-多巴胺-VEGFR2紫罗兰色光途径将
病变病变。为了检验这种创新的假设,我们提出了使用鼠标的两个特定目标
OIR模型。在AIM 1中,我们将探讨OPN4操纵的作用,研究删除的效果
使用WildType和Opn4,环境蓝光或增强视网膜病的严重程度的蓝光
突变小鼠。在AIM 2中,我们将探索OPN5操纵的作用,研究删除的效果
使用WildType和Opn5
突变小鼠。在氧气治疗(P7-12)和IN中,将评估蓝光或紫罗兰光治疗的影响
随之而来的发展期(P17-P50)。我们的发现将对产前和新生儿有广泛的影响
眼部护理,并可能导致创新的,非侵入性的基于光的预防治疗
对于ROP。
项目成果
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