우리는 망막의 중앙 및 parafoveal 지구에 있는 전반적인 황반 안료, 황체 및 제아잔틴 광학 조밀도의 수준을 결정하는 프로토콜을 제출합니다. 이 프로토콜은 foveal 편심에서 황반 색소 광학 밀도를 측정하는 데 사용되는 새로운 조정 가능한 트랙 시스템을 포함한다.
황반 색소 반사계(MPR)는 전체 황반 안료 광학 밀도(MPOD)를 객관적으로 측정하고 중앙 1도에서 루테인 광학 밀도(L-OD) 및 제아잔틴 광학 밀도(Z-OD)를 더욱 제공한다. 이 기술의 변형은 생체 내 카로티노이드 밀도 편심을 포베아로 평가하기 위해 개발되었다. 안구 고정을 용이하게 하기 위해 참가자로부터 6.1m 떨어진 곳에 빨간색 LED 조명이 있는 조정 가능한 트랙 시스템을 배치했습니다. 반사측량 측정 중에 1도 망막 불균형을 만들기 위해 조명을 적절하게 간격을 두었습니다. 모든 반사측량 측정은 동공 팽창으로 수득하였다. 중앙 측정의 평균 MPR-MPOD 값은 0.593(SD 0.161)이었고 L-OD 대 Z-OD 비율은 1:2.61이었습니다. MPR-MPOD 값은 1도에서 0.248이고, 파라포베알 영역에서 2도의 평균 MPR-MPOD 값은 0.143이었다. L-OD 대 Z-OD 비율은 각각 1도 및 2도 오프 센터에서 1.38:1.0 및 2.08:1.0이었다. 결과는 망막 편심의 함수로 MPR을 사용하여 얻어진 MPOD 측정이 감소하고 루테인에 비해 중앙에서 제아잔틴의 높은 농도가 있다는 것을 보여줍니다. L-OD 대 Z-OD 비율은 중앙에서 2도 떨어진 제아잔틴보다 두 배 더 많은 루테인과 함께 foveal 편심으로 변경됩니다. 우리의 기술은 성공적으로 다양한 foveal 편심에서 황반 안료 광학 밀도의 측정을위한 빠른 생체 내 방법을 제공합니다. 결과는 생체외 및 생체외 산토필 카로티노이드 밀도 분포 측정에 이전에 발표된 바와 일치합니다.
노화 관련 황반 변성 (AMD)은 실명의 주요 원인이며 전 세계적으로 실명의 8.7 %를차지합니다 1. AMD와 관련된 위험 요소는 증가 연령, 여성 성별, 흡연, 빛 홍채 색상, 지질 불균형, 햇빛과 자외선에 평생 노출, 항산화제의 시스템적으로 낮은 수준, 낮은 황반 색소 광학 밀도 (MPOD), 유전학 및 인종2를포함한다. 이들 중, 수정 가능한 위험 요소는 금연, 항 산화 의 구두 보충, 그리고 카로 티 노이 드. 카로티노이드는 식물과 미생물에서 발견되는 천연 안료이며 효율적인 항산화제3. 그들은 광합성 생물에 의해 생산됩니다. 인간은 그들의 규정식에서 카로티노이드를 얻습니다3,4. 황반 색소는 루테인, 제아잔틴 및 메소 제아잔틴4의세 가지 카로티노이드로 구성됩니다. 산토필 루테인과 제아잔틴5는 망막, 특히 황반에서 발견되며, fovea에게 노란색6을준다. xanthophylls의 높은 농도는 망막의 광수용체 및 내부 플렉시폼 층의 축에서 관찰된다5,7. 루테인과 제아잔틴과 같은 카로티노이드의 섭취는 황반 색소의 수준을 증가시킵니다. 루테인과 제아잔틴은 식이 섭취 또는 영양 보충제로 얻을 수 있으며 메소 제아잔틴은 단순히 루테인3,7,8의신진 대사의 부산물입니다. 루테인과 제아잔틴 농도는 망막의 다양한 부위에서 다릅니다. 중앙에서, fovea에서, 제아잔틴 농도는 2.3:19,10의비율로, 루테인보다 더 큽하다. 카로티노이드의 농도는 루테인이 제아잔틴보다 더 널리 퍼진 foveal 주변부에서 mm당 100 배 감소하며, 비율은 2.4 :19,10입니다.
망막에 있는 xanthophylls의 존재는 망막 회로, 특히 fovea 및 황반에서 보호하고, 중앙 비전을 위해 중요합니다. xanthophylls는 두 가지 가능한 메커니즘에 의해 망막을 보호합니다 : 1) 청색광을 필터링하고 2) 산화 스트레스5,11,12,13을감소시다. 청색광은 망막에서 가장 많이 산란되고 황반 안료의 상부는 산란된 빛을 중앙에서 흡수하여 시력을 향상시입니다. 추가적으로, 가시 스펙트럼의 파란 부분은 망막에 있는 반응성 산소 종의 과도한 양의 생성귀착될 수 있는 높은 에너지, 단파장으로 구성됩니다. 따라서, 카로티노이드는 이러한 자유 라디칼을 담금질함으로써 내부 망막 및 광수용체 망막 색소 상피 복합체에서 항산화제 역할을 함으로써황반에 대한 산화 부담을 감소시키는 것으로 생각된다5,12,13,14.
망막 카로티노이드의 측정은 전신 건강에 더 큰 영향을 미칩니다. 최근 시험은 카로티노이드 치료가 혈액 포도당 수준에 어떤 변경도 없이 당뇨병 환자에 있는 망막 기능을 향상한다는 것을보여주었습니다 15. 망막에 있는 카로티노이드 조밀도의 수준은 또한 두뇌에 있는 수준과 강하게 상관됩니다16. 카로티노이드 수준은 발달 년에서 중요 할 수있다17,18,그리고 나이와 뇌의 수준 감소19. MPOD 수준은 어린이와 노인 모두에서 신경 보호 및 신경 효율성에 관련되어 20,21. 따라서, MPOD 및 그 특성을 임상적으로 측정할 필요가 있다. 이것은 다양한 안구 및 전신 상태의 진단, 관리 및 치료에 역할을 할 것입니다7,15,16,17, 18,19,20, 21.
현재 시판되는 MPOD 측정 기술은 정신 물리학 테스트를 기반으로 하는 이종 깜박임 광도계(HFP)입니다. 이들은 ~0.30 mm 직경 원22에달하는 fovea에 1도 패치를 측정합니다. 이러한 유형의 장치는 신뢰할 수 있는 것으로 나타났지만, 주관적인 특성에 의해 제한되고, 사용하는 데 시간이 오래 걸리며,MPOD13,22,23,24를형성하는 크산토필의 개별 수량을 구별할 수 없다. 황반 색소 반사계(재료 표참조)는 반사계(도 1참조)라고도 하며, MPOD 및 루테인 및 제아잔틴(xanthophylls)의 개별 성분을 객관적으로 측정하여 이러한 한계를해결한다(25). 반사계는 UV/IR 여과 및 시준석 할로겐 소스를 사용하여 제어된 광선을 망막으로 전송하고(도면 도 2참조) 내부 필터는 생성된 대부분의 방사선을 흡수합니다. 따라서 참가자에 대한 방사선 노출의 위험이 거의 또는 전혀 없습니다. 인간의 눈에서 다양한 염색체 및 구조와 그에 상응하는 흡수 및 반사도 패턴은 문헌26,27,28에잘 기재되어 있다. 내부 분광계에 의해 처리된 반사광을 분석하면 전체 MPOD와 함께 루테인 및 제아잔틴 광학 밀도(L-OD, Z-OD)의 정량적 절연 및 측정이 가능합니다. 제3 망막 카로티노이드 메소-제아잔틴은 제아잔틴과 분광적으로 구별할 수 없으며, 따라서 Z-OD는 두카로티노이드(29)의조합을 나타낸다. 이전 작업은 중앙 L-OD, Z-OD 및 MPOD25,29를측정할 때 신뢰할 수 있는 반사측량계를 보여주었습니다.
현재 연구의 목적은 인간에서 포베알 및 파라포벨 망막 영역에서 제아잔틴 및 루테인 수준의 생체 내 추정치를 생성하는 데 활용될 수 있는 기술을 만드는 것이다. 추가 목표는 이전에 간행된 실험실 및 반학 결과14,29에사실 인정을 비교하기 위한 것입니다. 이 원고에서 개발및 기술된 접근법은 반경측정과 함께 그 활용도가 연강 MPOD를 측정하는 것은 참신하다. 이 기술은 L-OD 및 Z-OD와 같은 개별 카로티노이드의 망막 수준을 다양한 포벨 및 파라포브 위치에서 측정하기 위해 주요 수정 없이 기존의 반사측량 장치와 함께 사용할 수 있습니다.
이 원고에 제시된 연구 결과는 22-29 세에 구역 수색하는 8명의 참가자를 포함합니다. 우리의 방법은 연구 참가자가 포함 기준을 충족하는지 확인하기 위해 먼저 일상적인 안과 검사를 실시하는 것을 포함합니다. 통보된 동의를 얻은 후, 각 연구 참가자는 다음과 같은 네 가지 테스트를 거쳤다: 1) 시판되는 이종간 플리커 광도측정기 는 중앙 MPOD 측정을 얻기 위해 이용되었다; 2) 반사계 장치는 두 개의 중앙 측정을 얻기 위해 이용되었다; 3) 주변 트랙 시스템과 함께 동일한 반사계 장치를 사용하여, 1도 편심에서 카로티노이드 수준의 측정, 즉 0.30 mm 직경 원, 중앙 fovea에서 0.30 mm에서 중심; 4) 동일한 설정, 카로티노이드 수준을 2도 편심으로 사용하여, 포베아(parafoveal 영역)의 가장자리에 배치된 0.30 mm 직경 원을 측정하였다.
MPR 측정은 1% 열대아미드 안과 방울로 각 참가자의 동공을 확장한 후에 수행되었습니다. 반경계를 이용한 MPOD 값을 얻기 위해서는 동공 팽창이 필요하지 않은 것으로 알려져 있지만, L-OD 및 Z-OD측정(25,29)의반복성을 향상시킬 수 있다. 이것은 아마도 반사계를 사용하여 망막에서 얻은 측정이 동공이 팽창되었을 때 더 나은 신호 대 잡음 비율을 가졌다는 사실 때문일 수 있습니다. 정확하고 안정적인 주변 반사측정 측정을 위해 참가자들은 광학 무한대30,31에배치된 고정 대상을 사용했습니다.
우리는 30 초에 대한 반사계 측정을 얻고 데이터의 처음 10 s를 폐기했다. 이 절차는 두 가지 장점이 있습니다 : 1) 신호 소스가 밝고 눈이 작업에 적응하고 조정할 수 있습니다. 및 2) 가장 중요한 것은, 처음 10 s 동안 광수용체 안료 표백. 따라서 처음 10s의 측정을 제거하면 보다 안정적이고 정확한신호(29)를사용할 수 있습니다. 우리는 본 연구에서 모든 반사측정 시험을 두 번 수행했으며, 그 후 평균 MPOD, L-OD 및 Z-OD 값과 각 참가자에 대한 Z-OD/L-OD 비율을 얻기 위해 측정값을 평균화했습니다.
우리의 연구는 반사계 장치를 사용하여 다양한 foveal 및 parafoveal 지역에서 생체 내 MPOD 측정을 수행하는 기술 및 방법론을 보여줍니다. 우리는 중앙 고정에서 1도 및 2도에서 측정을 얻기 위해 주변 트랙 시스템을 개발하고 보정했습니다. 우리의 연구 결과는 MPOD, L-OD 및 Z-OD가 광학 무한대에서 이 프로토콜을 사용하여 다양한 foveal 및 parafoveal 지구에서 측정될 수 있다는 것을 보여줍니다. 긴 방을 병원에서 사용할 수 없을 때 프로토콜은 더 짧은 거리에 맞게 조정할 수 있습니다. 그러나 이 경우 활성 숙박 시설을 제어하려면 동공 팽창이 필요합니다(표 1참조).
이 실험을 수행할 때 두 가지 중요한 단계가 있습니다: 1) 0도 교정 및 2) 검정 보정. 주변 트랙 시스템을 사용하여 MPOD 및 그 구성 요소를 중앙에서 측정할 때 0도 교정 또는 포벨 측정을 위한 외부 고정이 가장 중요합니다. 눈을 측정한 참가자가 이 절차를 이해하지 못하거나 필요한 단계를 수행할 수 없는 경우 측정이 손상되고 잘못됩니다. 검정 보정은 MPR이 빛이 없을 때 기준선 분광계 측정을 설정할 수 있게 해주며, 이 측정본은 피험자로부터 얻은 모든 값과 비교되므로 매우 중요합니다. 따라서 모든 참가자에게 검정 보정은 필수입니다.
우리의 연구 결과는 중앙 MPOD 수준이 이전에 간행된 실험 및 조직학 연구 결과7,10,14에서데이터를 일치한다는 것을 표시합니다. 또한, 우리는 MPOD에 대한 수준이 망막 편심증가와 함께 감소한다는 것을 발견, MPOD 값은 parafoveal 지역에 비해 foveal에서 더 큰되고. 루테인과 제아잔틴 수준은 또한 이심의 함수로 변화하는 루테인과 제아잔틴 비율로 다른 망막 위치에서 변화합니다. 중앙 L-OD 와 Z-OD 비율이 1:2.6으로 중앙 고정에서 2도에서 2.08:1로 변경되었습니다. 이것은 이전 연구10,29의보고서와 일치합니다. 우리는 루테인과 제아잔틴 수치가 상당한 개별적 변화를 보였다는 것을 발견했습니다. 생체내 실험실 실험은 3명의 피험자만을 평가하였고 이 영역에는 제한된 정보가있다(29). 카로 티 노이 드의 수준의 중요 한 개별 변화 정확 한 경우, 다음이 카로 티 노이 드의 기준 측정을 얻을 하 고 개별 보충교재를 맞춤 화 하는 필요를 지원할 것 이다. 추가 연구는 건강 한 개인에 있는 루 테인과 제아잔틴 수준의 높은 개별 가변성의이 발견을 확인 하는 데 필요한 것입니다. 이 MPR 장치와의 선행 간행물은 동공이25로확장되었을 때 L-OD 및 Z-OD 측정의 반복성이 향상되었지만, 미복 및 팽창 된 동공 조건 모두에서 MPOD에 대해 반복 가능한 측정을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 본 연구에서, 우리는 확장된 동공을 가진 모든 MPR 측정을 수행했습니다. 카로티노이드 수준이 foveal 주변 및 parafoveal 영역에서 더 낮다는 것을 감안할 때, 일관된 신호 강도 및 신뢰할 수 있는 주변 측정을 위해 동공을 넓히는 것이 필수적일 수 있습니다.
우리는 다양한 방법을 시도하고 궁극적으로 우리의 트랙 시스템을 개발하고 테스트했습니다. 그것은 신뢰할 수 있는 결과 달성 하는 가장 효과적인 방법으로 입증. 이 시스템은 세 명의 참가자를 여러 번 검사하여 각 시도마다 유사한 결과를 얻을 수 있는지 확인하여 테스트했습니다. 여기에는 2개월 동안 세 차례에 걸쳐 참가자를 측정하는 것이 포함되었습니다. 다른 방법으로는 0, 1 및 2도 오프 센터에서 프리컷 슬릿이 있는 커버를 만들어 반사도 접안 렌즈를 수정하는 것이 포함되었습니다. 이 기술은 슬릿이 피사체가 적절하게 구별하기에 너무 가깝기 때문에 효과가 없는 것으로 판명되었습니다.
이 연구에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 이 연구는 피험자가 정상적인 쌍안경을 가질 것을 요구합니다. 이렇게 하면 다른 눈이 측정되는 동안 피사체가 대상에 고정할 수 있습니다. 이 기준을 충족하지 않는 과목은 지침을 준수 할 수 없습니다, 자극을 참여하는 동안 제대로 고정되지 않습니다, 이 기술을 사용하여 성공적으로 측정 할 수 없습니다. 트랙 시스템은 신뢰할 수 있지만, 그 한계는 향후 연구에서 해결 될 수있다. 이 프로토콜은 반사계의 일부로 Badal 광도계 시스템의 일부와 함께 빨간색 LED 고정 조명이 내장되어 있으면 개선될 수 있습니다. 이것은 참가자가 렌즈의 적당한 조정으로 측정되는 눈으로 원하는 편심에 고정하는 것을 허용할 것입니다.
현재, 생체 내 L-OD 및 Z-OD에서 측정할 수 있는 대안적인 기술이 없다. 그러나 MPOD를 측정하는 대체 장치가 존재합니다. 이러한 장치 중 하나는 본 연구에 사용된 이종 깜박임 광도계입니다. 이종 깜박임 광도계는 심리 물리적 인 테스트 방법을 사용하며 개별 루테인및 제아잔틴 값을 결정할 수 없습니다. 이종 깜박임 광도계를 사용하여 얻은 중앙 MPOD 측정값은 0.16의 표준 편차로 MPR 장치에 의해 얻어진 것보다 평균 0.11 낮았다. 두 기술을 모두 사용하여 얻은 MPOD 측정은 이전에 보고된 바와 같이 우수한 상관관계를 가졌다25.
현재 연구는 작은 샘플 크기를 가지고 있지만, 그 목적은 제아잔틴과 루테인 광학 밀도의 주변 측정이 반사측량 장치를 사용하여 얻을 수 있다는 개념을 증명하는 것이었습니다. 우리의 지식에, 다른 생체 내 연구는이 연구에서 활용 하는 샘플 보다 훨씬 더 작은 샘플 크기를 했다. 따라서, 우리는 우리의 결과가 생체 내 카로티노이드 밀도가 반사계를 사용하여 foveola, foveal 주변및 parafoveal 지역에서 측정될 수 있다는 것을 증명한다는 것을 확신합니다. 우리의 연구는 제아잔틴과 루테인 수준이 인간 망막 내의 중앙 및 말초 황반 영역에서 어떻게 분포되는지에 대한 추가적인 빛을 발산합니다. 우리는 우리의 연구 참가자 중 값의 현저 한 변화를 발견 하기 때문에, 생체 내 및 생체 외에서 더 큰 연구 루 테인과 제아잔틴 분포를 더 잘 이해 하는 데 필요한, 수준, 그리고 일반 인구 내에서 비율.
The authors have nothing to disclose.
우리는 그들의 도움과 지원을 위해 WesternU의 안과 대학과 의학 의학 프로그램의 석사에게 감사드립니다. 우리는 또한 그들의 관대 한 지원과 자금에 대한 ZeaVision에 감사드립니다.
1-1/4-in x 36-in Silver Under Door Threshold | Frost King LLC | 77578013947 | Any adjustable strip that can be mounted on a wall will suffice. |
Black electrical tape | 3M Company | 054007-00053 | Used to adjust fixation light to create a 1cm by 1cm region. |
LED lights with remote control | Elfeland LLC | ELFELANDhoasupic1295 | Any small red fixation LED light with remote control that can be mounted to track will suffice. |
Macular Pigment Reflectometer | Zeavision LLC | N/A | Prototype not available for sale. |
Quantifeye Macular Pigment Spectromter 2 | Zeavision LLC | Catalog Number N/A | Only model available from Zeavision LLC. |
Ultra Gel Control 4g Super Glue | Henkel AG & Company | 1405419 | Used to fix LED lights to track, but any strong adhesive will suffice. |
Zeavision Proprietary Reflectometry Software, native to Macular Pigment Reflectometer | Zeavision LLC | N/A | The software and algorithm are proprietary to Zeavision LLC. |