helmholtzeyeinstituteРоссийский офтальмологический журналRussian Ophthalmological Journal2072-00762587-5760Real time Publishers10.21516/2072-0076-2018-11-4-49-54helmholtzeyeinstitute-193Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL AND LABORATORY STUDIESАнгиогенные свойства катехоламинов в аспекте патогенеза ретинопатии недоношенныхAngiogenic properties of catecholamines from the viewpoint of the pathogenesis of retinopathy of prematurityКатаргинаЛ. А.KatarginaL. A.

д-р мед. наук, профессор, заместитель директора

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

Dr. Med. Sci., Professor, deputy director

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

 

Хорошилова-МасловаИ. П.Khoroshilova-MaslovaI. P.

д-р мед. наук, профессор, начальник отдела патологической анатомии и гистологии

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

Dr. Med. Sci., Professor, head of the department of pathological anatomy and histology

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

БондаренкоН. С.BondarenkoN. S.

научный сотрудник лаборатории нервных и нейроэндокринных регуляций

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26

researcher, laboratory of neural and neuroendocrine regulations

26, Vavilova St., Moscow, 119334, Russia

НикишинаЮ. О.NikishinaJ. O.

научный сотрудник лаборатории нервных и нейроэндокринных регуляций

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26

researcher, laboratory of neural and neuroendocrine regulations

26, Vavilova St., Moscow, 119334, Russia

МуртазинаА. Р.MurtazinaA. R.

аспирант лаборатории нервных и нейроэндокринных регуляций

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26

PhD student, laboratory of neural and neuroendocrine regulations

26, Vavilova St., Moscow, 119334, Russia

МайбогинА. М.MayboginA. M.

врач-патологоанатом отдела патологической анатомии и гистологии 

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

pathologist, department of pathological anatomy and histology

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

ОсиповаН. А.OsipovaN. A.

врач-офтальмолог отдела патологии глаз у детей

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

ophthalmologist, department of children’s ocular pathology

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

natashamma@mail.ruПановаА. Ю.PanovaA. Yu.

аспирант отдела патологии глаз у детей

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

PhD student, department of children’s ocular pathology

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

СудовскаяТ. В.SudovskayaT. V.

д-р мед. наук, врач-офтальмолог детского поликлинического отделения

105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19

Dr. Med. Sci., ophthalmologist, pediatric outpatient department

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062, Russia

 

УгрюмовМ. В.UgryumovM. V.

академик РАН, д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией нервных и нейроэндокринных регуляций

119334, Москва, ул. Вавилова, д. 26

Academician of RAS, Dr. Biol. Sci., Professor, head of the laboratory of neural and neuroendocrine regulations

26, Vavilova St., Moscow, 119334, Russia

ФГБУ «Московский НИИ глазных болезней им. Гельмгольца»РоссияMoscow Helmholtz Research Institute of Eye DiseasesRussian FederationФГБУН «Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова» РАНРоссияKoltsov Institute of Developmental BiologyRussian Federation2018111220181144954Copyright © Катаргина Л.А., Хорошилова-Маслова И.П., Бондаренко Н.С., Никишина Ю.О., Муртазина А.Р., Майбогин А.М., Осипова Н.А., Панова А.Ю., Судовская Т.В., Угрюмов М.В., 20182018Катаргина Л.А., Хорошилова-Маслова И.П., Бондаренко Н.С., Никишина Ю.О., Муртазина А.Р., Майбогин А.М., Осипова Н.А., Панова А.Ю., Судовская Т.В., Угрюмов М.В.Katargina L.A., Khoroshilova-Maslova I.P., Bondarenko N.S., Nikishina J.O., Murtazina A.R., Maybogin A.M., Osipova N.A., Panova A.Y., Sudovskaya T.V., Ugryumov M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://roj.igb.ru/jour/article/view/193

Цель — оценить уровень норадреналина и дофамина в сетчатке крысят с экспериментальной ретинопатией недоношенных (ЭРН) на сроке, соответствующем пику неоваскуляризации в оригинальной модели заболевания.Материал и методы. Исследование выполнено на 41 крысенке породы вистар (82 глаза). Крысята были разделены на 2 группы: опытную (крысята с ЭРН, n = 21) и контрольную (n = 20). С целью воспроизведения ЭРН новорожденных крысят на 14 сут помещали в инкубатор вместе с родившей их самкой. Каждые 12 ч концентрация кислорода в инкубаторе колебалась от 60 до 15 %. Контрольную группу составили крысята, находившиеся с момента рождения в условиях с нормальным содержанием кислорода (21 %). Крысят выводили из эксперимента на 10-е, 14-е, 23-и и 28-е сутки и проводили бинокулярную энуклеацию с последующим гистологическим исследованием глазных яблок. В образцах сетчатки глаз, полученных на 23-и сутки, определяли содержание норадреналина и одного из метаболитов дофамина — L-ДОФА методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией.

Результаты

Результаты. По данным гистологического исследования, в разработанной нами модели ЭРН пик неоваскуляризации соответствует 23-м суткам эксперимента. На данном сроке у крысят с ЭРН ретинальный уровень L-ДОФА был достоверно ниже контрольных значений (13,99 и 30,5 нг/г соответственно), а уровень норадреналина достоверно превышал последние (63,7 и 7,69 нг/г соответственно).

Заключение

Заключение. В период наивысшей сосудистой активности в сетчатке глаз крысят с ЭРН отмечается относительный дефицит дофамина и относительный избыток норадреналина. Полученные данные свидетельствуют об антиангиогенных свойствах дофамина и проангиогенных свойствах норадреналина во вторую фазу развития ЭРН.

Purpose

Purpose: to assess the level of catecholamines norepinephrine and dopamine in rat retina with experimental retinopathy of prematurity (EROP) at a time corresponding to the peak of neovascularization.

Material and methods

Material and methods. The study was performed on 41 infant Wistar rats (82 eyes). The rats were divided into 2 groups: the experimental group (with EROP, n = 21) and the control group (n = 20). In order to reproduce the EROP, the newborn rats were placed for 14 days in the incubator together with their mother. Every 12 hours, the oxygen concentration in the incubator ranged from 60 to 15 %. The control group consisted of pups who were held in conditions with a normal oxygen content (21 %) from the moment of birth. The pups were withdrawn from the experiment on the 10th, 14th, 23rd and 28th day, whereupon they were subjected to binocular enucleation followed by histological examination, in addition, the content of noradrenaline and one of the metabolites of dopamine (L-DOPA) was determined in retinal samples of the eyeballs obtained on the 23rd day by highly effective liquid chromatography technique with electrochemical detection.

Results

Results. Histological examination showed that in our EROP model the neovascularization peak occurs on the 23rd day of the experiment. At this time rat pups with EROP showed a significantly lower retinal L-DOPA level as compared to the control values (13.99 ng/g and 30.5 ng/g, respectively), and the norepinephrine level significantly exceeded such values (63.7 ng/g and 7.69 ng/g, respectively).

Conclusion

Conclusion. A relative deficiency of dopamine and a relative excess of norepinephrine of the rat pups with EROP is noted at the time of the highest vascular activity of the retina. The obtained data confirm anti-angiogenic properties of dopamine and pro-angiogenic properties of noradrenaline in the second phase of EROP development.

ретинопатия недоношенныхэкспериментальная модельпатогенезкатехоламиныretinopathy of prematurityexperimental modelpathogenesiscatecholamineReferencesКатаргина Л.А., Слепова О.С., Демченко Е.Н., Осипова Н.А. Роль системного дисбаланса цитокинов в патогенезе ретинопатии недоношенных. Российская педиатрическая офтальмология. 2015; 4: 16–20. Katargina L.A., Slepova O.S., Demchenko E.N., Osipova N.A. The role of the systemic disbalance of serum cytokine levels in pathogenesis of retinopathy of prematurity. Rossijskaja pediatricheskaja oftal'mologija. 2015; 4: 16–20 (in Russian).Катаргина Л.А., Слепова О.С., Демченко Е.Н., Осипова Н.А. Роль системного дисбаланса цитокинов в патогенезе ретинопатии недоношенных. Российская педиатрическая офтальмология. 2015; 4: 16–20. Katargina L.A., Slepova O.S., Demchenko E.N., Osipova N.A. The role of the systemic disbalance of serum cytokine levels in pathogenesis of retinopathy of prematurity. Rossijskaja pediatricheskaja oftal'mologija. 2015; 4: 16–20 (in Russian).Sarkar C., Chakroborty D., Basu S. Neurotransmitters as regulators of tumor angiogenesis and immunity: the role of catecholamines. J. Neuroimmune Pharmacol. 2013; 8 (1): 7–14. doi: 10.1007/s11481-012-9395-7Sarkar C., Chakroborty D., Basu S. Neurotransmitters as regulators of tumor angiogenesis and immunity: the role of catecholamines. J. Neuroimmune Pharmacol. 2013; 8 (1): 7–14. doi: 10.1007/s11481-012-9395-7Zhang N., Favazza T.L., Baglieri A.M., et al. The rat with oxygeninduced retinopathy is myopic with low retinal dopamine. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2013; 54 (13): 8275–84. doi: 10.1167/iovs.13-12544Zhang N., Favazza T.L., Baglieri A.M., et al. The rat with oxygeninduced retinopathy is myopic with low retinal dopamine. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2013; 54 (13): 8275–84. doi: 10.1167/iovs.13-12544Tilan J., Kitlinska J. Sympathetic neurotransmitters and tumor angiogenesis-link between stress and cancer progression. J. Oncol. 2010; 2010: 539706. doi: 10.1155/2010/539706Tilan J., Kitlinska J. Sympathetic neurotransmitters and tumor angiogenesis-link between stress and cancer progression. J. Oncol. 2010; 2010: 539706. doi: 10.1155/2010/539706Ugrumov M.V. Developing brain as an endocrine organ: a paradoxical reality. Neurochemical research. 2010; 35 (6): 837–50. doi.org/10.1007/s11064-010-0127-1Ugrumov M.V. Developing brain as an endocrine organ: a paradoxical reality. Neurochemical research. 2010; 35 (6): 837–50. doi.org/10.1007/s11064-010-0127-1Катаргина Л.А., Чеснокова Н.Б., Безнос О.В., Осипова Н.А., Витер Б.В. Экспериментальное исследование патогенеза ретинопатии недоношенных как перспективное направление поиска новых медикаментозных подходов к ее профилактике и лечению. Российский офтальмологический журнал. 2016; 9 (1): 68–72. Katargina L.A., Chesnokova N.B., Beznos O.V., Osipova N.A., Viter B.V. An experimental study of the pathogenesis of retinopathy of prematurity as a promising direction of search for new medicinal approaches to its prevention and treatment. Russian ophthalmological journal. 2016; 9 (1): 68–72 (in Russian).Катаргина Л.А., Чеснокова Н.Б., Безнос О.В., Осипова Н.А., Витер Б.В. Экспериментальное исследование патогенеза ретинопатии недоношенных как перспективное направление поиска новых медикаментозных подходов к ее профилактике и лечению. Российский офтальмологический журнал. 2016; 9 (1): 68–72. Katargina L.A., Chesnokova N.B., Beznos O.V., Osipova N.A., Viter B.V. An experimental study of the pathogenesis of retinopathy of prematurity as a promising direction of search for new medicinal approaches to its prevention and treatment. Russian ophthalmological journal. 2016; 9 (1): 68–72 (in Russian).Катаргина Л.А., Хорошилова-Маслова И.П., Майбогин А.М., Панова И.Г., Осипова Н.А. Патоморфологические особенности развития экспериментальной ретинопатии недоношенных. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017; 3 (2): 190–4. Katargina L.A., Khoroshilova-Maslova I.P., Maybogin A.M., Panova I.G., Osipova N.A. Pathomorphological features of the development of experimental retinopathy of prematurity. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2017; 3 (2): 190–4 (in Russian).Катаргина Л.А., Хорошилова-Маслова И.П., Майбогин А.М., Панова И.Г., Осипова Н.А. Патоморфологические особенности развития экспериментальной ретинопатии недоношенных. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017; 3 (2): 190–4. Katargina L.A., Khoroshilova-Maslova I.P., Maybogin A.M., Panova I.G., Osipova N.A. Pathomorphological features of the development of experimental retinopathy of prematurity. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2017; 3 (2): 190–4 (in Russian).Chakroborty D., Sarkar C., Mitra R.B., et al. Depleted dopamine in gastric cancer tissues: dopamine treatment retards growth of gastric cancer by inhibiting angiogenesis. Сlin. Cancer Res. 2004; 10 (13): 4349–56.Chakroborty D., Sarkar C., Mitra R.B., et al. Depleted dopamine in gastric cancer tissues: dopamine treatment retards growth of gastric cancer by inhibiting angiogenesis. Сlin. Cancer Res. 2004; 10 (13): 4349–56.Chakroborty D., Chowdhury U.R., Sarkar C., et al. Dopamine regulates endothelial progenitor cell mobilization from mouse bone marrow in tumor vascularization. J. Clin. Invest. 2008; 118 (4): 1380–9. doi: 10.1172/JCI33125Chakroborty D., Chowdhury U.R., Sarkar C., et al. Dopamine regulates endothelial progenitor cell mobilization from mouse bone marrow in tumor vascularization. J. Clin. Invest. 2008; 118 (4): 1380–9. doi: 10.1172/JCI33125Teunis M.A., Kavelaars A., Voest E., et al. Reduced tumor growth, experimental metastasis formation, and angiogenesis in rats with a hyperreactive dopaminergic system. FASEB J. 2002; 16 (11): 1465–7.Teunis M.A., Kavelaars A., Voest E., et al. Reduced tumor growth, experimental metastasis formation, and angiogenesis in rats with a hyperreactive dopaminergic system. FASEB J. 2002; 16 (11): 1465–7.Sarkar C., Chakroborty D., Mitra R.B., et al. Dopamine in vivo inhibits VEGF-induced phosphorylation of VEGFR-2, MAPK, and focal adhesion kinase in endothelial cells. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2004; 287 (4): H1554-60.Sarkar C., Chakroborty D., Mitra R.B., et al. Dopamine in vivo inhibits VEGF-induced phosphorylation of VEGFR-2, MAPK, and focal adhesion kinase in endothelial cells. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2004; 287 (4): H1554-60.Moreno-Smith M., Lutgendorf S.K., Sood A.K. Impact of stress on cancer metastasis. Future Oncol. 2010; 6 (12): 1863–81. doi: 10.2217/fon.10.142Moreno-Smith M., Lutgendorf S.K., Sood A.K. Impact of stress on cancer metastasis. Future Oncol. 2010; 6 (12): 1863–81. doi: 10.2217/fon.10.142Dvorak H.F. Angiogenesis: update 2005. J. Thromb. Haemost. 2005; 3 (8): 1835–42.Dvorak H.F. Angiogenesis: update 2005. J. Thromb. Haemost. 2005; 3 (8): 1835–42.Daly C.J., McGrath J.C. Previously unsuspected widespread cellular and tissue distribution of β-adrenoceptors and its relevance to drug action. Trends Pharmacol. Sci. 2011; 32 (4): 219–26. doi: 10.1016/j.tips.2011.02.008Daly C.J., McGrath J.C. Previously unsuspected widespread cellular and tissue distribution of β-adrenoceptors and its relevance to drug action. Trends Pharmacol. Sci. 2011; 32 (4): 219–26. doi: 10.1016/j.tips.2011.02.008Cole S.W., Sood A.K. Molecular pathways: beta-adrenergic signaling in cancer. Clin. Cancer Res. 2012; 18 (5): 1201–6. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-11-0641Cole S.W., Sood A.K. Molecular pathways: beta-adrenergic signaling in cancer. Clin. Cancer Res. 2012; 18 (5): 1201–6. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-11-0641Vinci M.C., Bellik L., Filippi S., Ledda F., Parenti A. Trophic effects induced by alpha1D-adrenoceptors on endothelial cells are potentiated by hypoxia. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 293 (4): H2140-7.Vinci M.C., Bellik L., Filippi S., Ledda F., Parenti A. Trophic effects induced by alpha1D-adrenoceptors on endothelial cells are potentiated by hypoxia. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007; 293 (4): H2140-7.Guimaraes S., Moura D. Vascular adrenoceptors: an update. Pharmacol. Rev. 2001; 53: 319–56.Guimaraes S., Moura D. Vascular adrenoceptors: an update. Pharmacol. Rev. 2001; 53: 319–56.Dal Monte M., Martini D., Latina V., et al. Beta-adrenoreceptor (β-AR) agonism influences retinal responses to hypoxia in a mouse model of retinopathy of prematurity. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2012; 53: 2181–92.Dal Monte M., Martini D., Latina V., et al. Beta-adrenoreceptor (β-AR) agonism influences retinal responses to hypoxia in a mouse model of retinopathy of prematurity. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2012; 53: 2181–92.Ricci B., Ricci F., Maggiano N. Oxygen-induced retinopathy in the newborn rat: morphological and immunohistological findings in animals treated with topical timolol maleate. Ophthalmologica. 2000; 214: 136–9.Ricci B., Ricci F., Maggiano N. Oxygen-induced retinopathy in the newborn rat: morphological and immunohistological findings in animals treated with topical timolol maleate. Ophthalmologica. 2000; 214: 136–9.Filippi L., Cavallaro G., Fiorini P., et al. Study protocol: safety and efficacy of propranolol in newborns with Retinopathy of Prematurity (PROP-ROP): ISRCTN18523491. BMC Pediatr. 2010; 10: 83.Filippi L., Cavallaro G., Fiorini P., et al. Study protocol: safety and efficacy of propranolol in newborns with Retinopathy of Prematurity (PROP-ROP): ISRCTN18523491. BMC Pediatr. 2010; 10: 83.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.