대한시과학회지 제23권 4호 (p.463-472)

The Preventive Effect of 670 nm LED-based Photobiomodulation on Photoreceptor Degeneration in Animal Model of Retinal Degeneration

망막퇴화 동물모델에서 670 nm LED 기반 Photobiomodulation의 광수용세포 퇴화에 대한 억제 효과
키워드 :
LED(light-emitting diode),Light therapy,Photobiomodulation,Photoreceptor cell death,Retinal degenerative disease,발광다이오드,광 치료,광생물 조절,광수용세포사멸,퇴행성 망막질환

목차

Abstract
Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 재료 및 방법
   1. 망막신경퇴화 동물모델 제작과 670 nm LED 조사
   2. 670 nm LED 조사장치 제작 및 적용
   3. 면역형광염색과 TUNEL 분석
   4. 망막 바깥핵층(outer nuclear layer, ONL) 두께분석
   5. 유전자 발현 분석
Ⅲ. 결 과
   1. 670 nm PBM에 의한 광수용세포의 손상억제
   2. 670 nm PBM에 의한 광수용 단백질과 염증성사이토카인 유전자의 발현 변화
   3. 670 nm PBM에 의한 뮐러세포의 손상반응 억제
Ⅳ. 고 찰
Ⅴ. 결 론
References
요 약

초록

목적 : Photobiomodulation 요법은 저출력 레이저 치료기술로, 당뇨망막증, 연령관련황반변성, 망막색소변성증을 포함한 퇴행성 망막질환에 대한 비침습적 치료법으로 제안되고 있다. 최근 광원으로 LED가 널리 사용되고 있으나, 망막에서 LED 기반의 Photobiomodulation에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 본 연구의 목적은 670 nm LED 광원을 사용한 Photobiomodulation의 망막신경퇴화 억제효과를 조사하기 위해 시행되었다.
방법 : 670 nm LED패널, 반도체 냉각장치, 빛세기 제어기로 구성된 LED 기반의 빛 조사장치를 제작하였다. 망막신경퇴화 유도를 위해 NaIO3를 마우스에 복강주사하였다. 마우스 동공을 확대시킨 후 60 mW/cm2 출력에서 2분 동안 조사하였다. 망막의 광수용세포 손상은 바깥핵층의 두께, 광수용세포 사멸, 광수용단백질인 Rhodopsion, Opsin의 발현, 염증성 사이토카인 유전자의 발현, 뮐러세포의 반응성 신경교증 활성을 통해 분석되었다.
결과 : NaIO3에 의해 손상된 망막에 670 nm LED 빛의 조사는 망막 바깥핵층의 두께 증가, 광수용세포의 사멸 억제, 뮐러세포의 반응성 신경교증 억제, 광수용단백질의 발현 증가를 야기하였다.
결론 : 본 연구는 670 nm LED를 이용한 PBM은 망막 광수용세포의 퇴화를 손상자극 없이 효과적으로 억제할 수 있다는 것을 제시하며, 퇴행성 망막질환 치료에 새로운 전략을 제공한다.
Purpose : Photobiomodulation also known as low-level laser therapy, has been proposed as a promising, non-invasive, therapeutic approach for retinal degenerative diseases including diabetic retinopathy, age-related macular degeneration, and retinitis pigmentosa. In recent years, the source of photon using LEDs has become common; however, only few studies of the LED-based photobiomodulation have been reported. The aim of this study was to investigate the effect of photobiomodulation using 670 nm LED on the prevention of retinal degeneration.
Methods : For 670 nm light irradiation, a LED-based device equipment with 670 nm LED panel, semiconductor-cooling unit, and light intensity controller was constructed. For retinal degeneration, mice were injected intraperitoneally with NaIO3. the retinal degeneration was evaluated by assessing the thickness of the retinal outer nuclear layer, photoreceptor cell death, expression of rhodopsion and opsin proteins, expression of the inflammatory cytokine genes, and reactive gliosis of muller glia.
Results : The irradiation of 670 nm LED light to retina injured by NaIO3-induced rusulted in an increase in outer nuclear layer thickness, inhibition of photoreceptor cell death, upregulation of rhodopsion and opsin proteins, and the inflammatory cytokine genes, and suppression in reactive gliosis of muller glia.
Conclusion : This study suggests that 670 nm LED-based photobiomodulation prevents effectively photoreceptor cell degeneration, and provides a new strategy for the therapy of retinal degenerative diseases.