Article

PDF
Access to the PDF text
Service d'aide à la décision clinique
Advertising


Free Article !

Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 22, N° 4  - juillet 1999
p. 446
Doi : JFO-07-1999-22-4-0181-5512-101019-ART50
Donneurs de NO et occlusion veineuse rétinienne expérimentaleDonneurs de NO et occlusion veineuse rétinienne expérimentale
 

Communication de la SFO

JFO
1999; 22: 446-450
© Masson, Paris, 1999

G. Donati(1), , A.-D. Kapetanios(1), , C.-J. Pournaras(1)
(1)Clinique d'Ophtalmologie, Dpt. des Neurosciences cliniques, HUG, Genève.

SUMMARY

NO donors and experimental retinal branch vein occlusion

G.Donati, A.D.Kapetanios, C.-J.Pournaras

Purpose

The development of extended territoires of nonperfused capillaries after branch vein occlusion (b.v.o.) is correlated to the secondary constriction of the arteriole crossing the occluded territory. Local NO release is impaired soon after b.v.o. and accounts for the secondary arteriolar constriction. In this report we present evidences showing that administration of an NO donor can reverse the secondary arteriolar vasoconstriction observed after b.v.o.

Material and methods

Simultaneous preretinal NO profiles and arteriolar diameter measurements were performed in miniature pigs after experimental b.v.o.. The effect of preretinal microinjections of the NO-donor Sodium Nitroprusside on the arteriolar diameter was studied.

Results

A significant arteriolar vasoconstriction occurring in parallel with a preretinal [NO] decrease was observed 4 hours after b.v.o.. Microinjection of the NO-donor SNP caused a segmental, reversible arteriolar dilatation.

Conclusion

The present results, suggest that local NO supply in the first hours following b.v.o. may contribute to protect the retina against ischemic injury.

Key words : Nitric oxide. , sodium nitroprusside. , retinal branch vein occlusion. , miniature pig.

RÉSUMÉ


Donneurs de NO et occlusion veineuse rétinienne expérimentale

But

Le développement de zones de non-perfusion capillaires étendues après une occlusion veineuse de branche (ovb) est corrélé avec la présence d'une vasoconstriction artériolaire secondaire due à une diminution de la concentration locale en monoxide d'azote (NO) dans le territoire affecté. Nous avons cherché à savoir s'il était possible de rétablir le diamètre artériolaire à son niveau d'avant l'occlusion, moyennant l'administration locale d'un donneur de NO (le nitroprussiate sodique [SNP]) dans les heures suivant une ovb.

Matériel et Méthode

Des gradients prérétiniens de NO, des mesures du diamètre artériolaire et des injections prérétiniennes de SNP ont été effectués simultanément après ovb expérimentale chez le porc miniature.

Résultats

Une vasoconstriction artériolaire significative et une diminution simultanée du NO prérétinien ont été observées 4 heures après ovb. Celle-ci était transitoirement abolie par la microinjection du SNP.

Conclusion

L'administration locale de donneurs de NO peut contribuer à restaurer un flux artériolaire rétinien normal après ovb et, par conséquent, améliorer l'oxygénation et l'apport nutritif dans le territoire rétinien ischémique.

Mots clés : Monoxyde d'azote. , nitroprussite sodique. , occlusion veineuse rétinienne de branche. , miniporc.


Introduction

Il est actuellement reconnu que des substances vasoactives produites et relâchées par le tissu rétinien ­périartériolaire ainsi que les modifications de la PaO2, PaCO2 systémiques, des ions périartériolaires voire d'autres substances jouent un rôle majeur dans le contrôle de la vasomotricité rétinienne [1, 15]. Le monoxyde d'azote (NO) est une substance potentiellement capable d'intervenir dans la régulation vasculaire locale rétinienne ; il s'agit d'un gaz neutre, capable de diffuser librement à travers les membranes cellulaires, synthétisé à partir de l'acide aminé L-arginine par l'enzyme cytosolique NO-synthase (NOS) [16, 18] et le NO a été clairement identifié comme étant l'EDRF [18, 19], ­substance vasoactive relâchée par l'endothélium des grandes artères périphériques isolées (aorte, coronaires, fémorales) qui contribue à la régulation locale du débit sanguin [18].

Au niveau oculaire, la présence de NO-synthase, enzyme responsable de la synthèse du NO a été montrée dans les photorécepteurs, les cellules amacrines et les cellules ganglionnaires [20, 24]. De plus il a été démontré récemment que la production et le relâchement continu de monoxyde d'azote (NO) par la rétine joue un rôle majeur en tant que régulateur local du tonus artériolaire de base et que les artérioles rétiniennes sont soumises à l'action vaso-dilatatrice permanente du NO en conditions physiologiques [25, 26].

Après une occlusion veineuse rétinienne la rétine ­située dans le territoire affecté est plus ou moins ­hypoxique [12, 27]. Le développement d'une vasoconstriction artériolaire secondaire, fréquemment observée, est considéré comme un déterminant majeur de l'hypoxie tissulaire [28, 33]. Il est corrélé avec le développement de zones de non-perfusion capillaires étendues dans le territoire affecté. Cette vasoconstriction, qui s'installe dans les heures qui suivent l'occlusion est généralement permanente, persiste pendant des semaines voir des mois et aboutit à une artériolosclérose [28, 30, 34, 35]. Par ailleurs, il a été démontré que le NO est un déterminant majeur de la réaction vaso-dilatatrice à l'hypoxie des artérioles rétiniennes et que la diminution de la concentration locale en monoxyde d'azote (NO) [26], que l'on observe rapidement après une ovb est responsable de la vasoconstriction artériolaire secondaire [36].

Dans cette étude nous avons tout d'abord exploré les modifications de calibre artériolaire qui surviennent après une occlusion veineuse de branche expérimentale chez le porc miniature et nous les avons corrélées avec les variations de [NO] prérétinien. Puis nous avons cherché à savoir s'il était possible, moyennant l'administration locale d'un donneur de NO dans les heures suivant une ovb de rétablir le diamètre artériolaire à son niveau d'avant l'occlusion dans le territoire affecté.

Matériel et méthode

Toutes les expériences ont été conduites en accord avec les directives concernant les animaux de laboratoire (NIH publication n° 85-25, révisée 1985).

Les expériences ont été réalisées chez le porc miniature (Göttingen®) anesthésié selon une technique décrite précédemment [26]. En résumé, l'anesthésie est obtenue par une perfusion continue pendant toute la durée de l'expérience d' Hypnodil® (metomidate, Janssen Pharmaceutica, Beerse, Belgium) 100 mg/h et tubocurarine 0,1 mg/h. Les animaux sont ventilés à une fréquence de 18 respirations/min avec une mélange gazeux (20 % O2 et 80 % N2O). La pression artérielle est monitorée en continu via un cathéter dans l'artère fémorale. La PaCO2, la PaO2 et le pH sont mesurés à intervalles réguliers.

Après fixation de la tête, les paupières sont réséquées, la conjonctive bulbaire détachée et la sclère nettoyée dans le quadrant nasal inférieur du limbe jusqu'à 8 mm en retrait. Les vaisseaux épiscléraux sont cautérisés et une incision radiaire de 3 mm est réalisée au niveau de la pars plana afin de permettre l'introduction des micropipettes à injection ou de microélectrodes. Une fibre optique est placée à la surface externe de l'Sil afin de permettre une illumination homogène du fond de l'Sil dans la région étudiée [36].

La concentration prérétinienne de NO a été mesurée avant, ainsi que 1/2, 1, 2, 3 et 4 heures après ovb avec une microélectrode spécifiquement sensible au NO décrite auparavant [26]. Parallèlement, le diamètre artériolaire à été mesuré sur un enregistrement vidéo réalisé avant, 1/2, 1, 2, 3 et 4 h après ovb à l'aide d'un programme d'analyse d'images décrit précédemments [36]. Des injections prérétiniennes du donneur de NO SNP® (nitroprussiate sodique) ont été réalisées 4 h après ovb et leur effet sur le diamètre artériolaire étudié.

Résultats

Trente min après ovb nous avons observé une discrète vasodilatation de l'artériole rétinienne dans le territoire affecté (p < 0,05), qui était toujours présente 1 h après ovb. Dès la deuxième heure après l'ovb, la vasodilatation faisant place à une vasoconstriction significative (p < 0,05), qui était encore plus prononcée 3 h après ovb et atteignait son maximum 4 h après ovb (diamètre artériolaire moyen 4 h après ovb : 92,1  3,3 % du diamètre avant ovb, N = 7, p = 7,4 x 10-5) (figure 1A).

Parallèlement le gradient prérétinien de NO à été mesuré. Trente min et 1 h après ovb une discrète augmentation (non statistiquement significative) a été observée, qui faisait place dès la deuxième heure après l'ovb à une diminution significative (p < 0,05) du gradient de NO prérétinien. Cette dernière s'accentuant encore plus 3 h et atteignant son maximum 4 h après ovb ([NO] prérétinien 4 h après ovb : 20  15,6 % de la valeur avant ovb, N = 5, p = 0,0003 (figure 1).

La microinjection du donneur de NO (nitroprussiate sodique, 1 mM) au voisinage de l'artériole constrictée induisait une vasodilatation segmentaire réversible, qui atteignait son maximum 20 min après l'injection (diamètre artériolaire moyen : 110,8  7,5 % du diamètre avant injection, N = 6, p = 0,02) et qui était totalement réversible 60 min après injection (figure 2A).

Discussion

Bien que le rôle du NO dans la pathogénie de l'ischémie rétinienne chronique reste à définir, des effets bénéfiques [37] et néfastes [38, 39] ont été postulés. En effet si la rétine souffre pendant l'ischémie, elle peut également subir des dommages en cas de surperfusion suite à une augmentation des radicaux libres [38, 39]. Les anions superoxide se combinant alors avec le NO de façon a générer du peroxynitrite, très toxique pour les membranes cellulaires [39, 40]. Cependant il faut souligner qu'un tel effet toxique du NO n'a été jusqu'ici démontré que dans les modèles animaux dits d'ischémie-reperfusion ou par hyperpression, on abolit totalement le flux artériel rétinien pendant quelques heures au maximum, puis on lève complètement le stop en réduisant la pression [41, 43], une situation bien différente de celle rencontrée lors d'une occlusion veineuse ou un obstacle partiel et permanent est présent.

Précédemment il a été montré qu'une production constante de NO par la rétine est nécessaire afin de maintenir le tonus vasodilateur de base des artérioles rétiniennes et que l'inhibition de la NO-synthase constitutive (type I et/ou III) cause une vasoconstriction artériolaire [26, 44, 45]. Dans cette étude nous montrons qu'une vasoconstriction artériolaire significative, associée à une diminution du gradient de NO survient dès les premières heures suivant une ovb expérimentale dans le territoire affecté. La microinjection prérétinienne de SNP permet de redonner transitoirement un calibre normal à l'artériole constrictée. Ceci indique que la musculature lisse des artérioles reste fonctionnelle, même plusieures heures après une ovb. La vasoconstriction observée semble donc être le résultat d'une altération du contrôle métabolique local du tonus rétinien secondaire à la diminution de la production de NO par la rétine ­ischémique.

En conclusion, l'administration locale (intravitréenne) de donneurs de NO pourrait contribuer à restaurer un flux artériolaire rétinien normal après une occlusion veineuse rétinienne et, par conséquent, permettre d'améliorer l'oxygénation et l'apport nutritif dans le territoire affecté. Des études ultérieures sont nécessaires pour déterminer si cela pourrait avoir une influence bénéfique sur l'évolution à long terme des occlusions veineuses.

Figure 1A. A) Modifications du diamètre artériolaire : graphique montrant les variations en %  DS du diamètre des artérioles rétiniennes en fonction du temps.

Figure 1B. B) Concentration de NO prérétinienne après occlusion veineuse de branche (ovb) : graphique montrant les variations du [NO] prérétinien en %  DS en fonction du temps après o.v.b.

Effet de la microinjection prérétinienne de (sodium nitroprusside) SNP 4 h après occlusion veineuse de branche (ovb) :

Figure 2A. A) Modifications du diamètre artériolaire (%  SD) en fonction du temps.

Figure 2B. B) Photographies du fond d'Sil avant (a) ainsi que 10 (b), 20 (c), 30 (d) et 60 (e) min après la microinjection. La pointe de la micropipette (défocalisée) est marquée par la flèche sur l'image (a).



REFERENCE(S)

[1] Dollery CT, Bulpitt CJ, Kohner EM. Oxygen supply to the retina from the retinal and choroidal circulations at normal and increased arterial oxygen tensions. Invest. Ophthalm. Vis. Sci. 8 : 1966 ; 585-594.

[2] Alm A, Bill A. The oxygen supply to the retina. I. Effects of changes in intraocular and arterial blood pressures and in arterial P02 and PCO2 on the oxygen tension in the vitreous body of the cat. Acta Physiol. Scand. 1972 ; 84 : 262-74.

[3] Alm A, Bill A. The oxygen supply to the retina. II. Effects of high intraocular pressure and of increased arterial carbon dioxide tension on uveal and retinal blood flow in cats : a study with labelled microspheres including flow determinations in brain and some other tissues. Acta Physiol. Scand. 1972 ; 84 : 306-19.

[4] Alm A, Bill A. Ocular and optic nerve blood flow at normal and increased intraocular pressure in monkeys (Macaca irus) : a study with radioactively labelled microspheres including flow determination in brain and some other tissues. Exp. Eye Res. 1973 ; 15 : 15-29.

[5] Tsacopoulos M, David N. The effect of arterial PCO2 on relative retinal blood flow. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1973 ; 12 : 335-47.

[6] Tsacopoulos M, Levy S. Intraretinal acid-base studies using pH glass microelectrodes : effect of respiratory and metabolic acidosis and alkalosis on inner-retinal pH. Exp. Eye Res. 1976 ; 23 : 495-504.

[7] Tsacopoulos M. Le rôle des facteurs métaboliques dans la régulation du débit sanguin rétinien. Adv. 0phtalmol. 1979 ; 39 : 233-73.

[8] Ffytche TJ, Bulpitt CJ, Kohner EN, Archer D, Dollery CT. Effects of changes intraocular pressure on the retinal microcirculation. Bri-. J. Ophthalmol. 1974 ; 58 : 514.

[9] Eperon G, Johnson M, David NJ. The effect of arteriolar PO2 on relative retinal blood flow in monkeys. Invest. 0phthalmol. Vis. Sci. 1975 ; 14 : 342-52.

[10] Pournaras CJ, Tsacopoulos M, Chapuis P. Studies on the role of prostaglandins in the regulation of retinal blood flow. Exp. Eye Res. 1978 ; 26 : 687-97.

[11] Pournaras CJ, Riva CE, Tsacopoulos M, Strommer K. Diffusion of O2 in the retina of anesthetized miniature pigs in normoxia and hyperoxia. Exp. Eye Res. 1989 ; 49 : 347.

[12] Pournaras CJ, Tsacopoulos M, Riva CE, Roth A. Diffusion of O2 in normal and ischemic retinas of anesthetized miniature pigs in normoxia and hyperoxia. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 1990 ; 228 : 138-42.

[13] Riva CE, Grunwald JE, Sinclair SH. Laser Doppler velocimetry study of the effect of pure oxygen breathing on retinal blood flow. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1983 ; 24 : 47-51.

[14] Riva CE, Pournaras CJ, Tsacopoulos M. Regulation of local oxygen tension and blood flow in the inner retina during hyperoxia. J. Appl. Physiol. 1986 ; 61 : 592-98.

[15] Brazitikos PD, Pournaras CJ, Munoz J-L, Tsacopoulos M. Microinjection of L-Lactate in the preretinal vitreous induces segmental vasodilatation in the inner retina of miniature pigs. Invest. Ophthal. Vis. Sci. 1993 ; 34 : 1745-52.

[16] Knowles RG, Palacios M, Palmer RMJ, Moncada S. Formation of nitric oxide from L-arginine in the central nervous system : a transduction mechanism for stimulation of the soluble guanylate cyclase. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1989 ; 86 : 5159-62.

[17] Bredt DS, Snyder SH. Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-requiring enzyme. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1990 ; 87 : 682-5.

[18] Moncada S. Nitric oxide : physiology, pathophysiology and pharmacology. Pharmacol. Rev. 1991 ; 43 : 109-42.

[19] Ignarro LJ. Biosynthesis and metabolism of endothelium-derived nitric oxide. Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1990 ; 30 : 535-60.

[20] Venturini CM. Synthesis of nitric oxide in the bovine retina ; Biochem. biophys. Res. Comm. 1991 ; 180 : 920-5.

[21] Goureau O, Lepoivre M, Mascarelli F, Courtois Y. Nitric oxide synthase activity in bovine retina. Structures and functions of retinal proteins, Ed JL Rigaud, Colloque Inserm/John Libbey Eurotext Ldt., 1992 ; 221 : 395-8.

[22] Yamamoto R, Bredt D, Snyder SH, Stone RA. The localization of nitric oxide synthase in the eye and related cranial ganglia. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 1992 ; 33 : 1413.

[23] Haberecht MF, Redburn MN, Schmidt HW. Immunocytochemistry of nitric oxide and soluble guanylyl cyclase in rabbit retina ; Invest. Ophtalmol. Vis. Sci. 1993 ; 34 : 1382.

[24] Dawson TD. Nitric oxide synthase and neuronal NADPH diaphorase are identical in brain and peripheral tissues. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991 ; 88 : 7797-801.

[25] Meyer P, Flammer J, Lüscher T. Endothelium-dependent regulation of the ophthalmic microcirculation in the perfused porcine eye : role of nitric oxide and endothelins. Invest. Ophthalmol. and Vis. Science 1993 ; 34 : 3614-21.

[26] Donati G, Pournaras CJ, Munoz JL, Poitry-Yamate C, Tsacopoulos M. Nitric oxide controls arteriolar tone in the retina of the miniature pig. Invest Ophthalmol. Vis Sci 1995 ; 36, 11 : 2228-37.

[27] Pournaras CJ. Retinal oxygen distribution ; its role in the physiopathology of vasoproliferative microangiopathies. Retina 1995 ; 15, 332-47.

[28] Coscas G, Dhermy P. Occlusions veineuses rétiniennes. Paris, Masson 1978 ; 5S7-76, 157-259, 245-246.

[29] Frangieh G, Green WR, Barraquer E, Finkelstein D. Hystopathologic study of nine branch venous occlusions. Arch. Ophthalmol. 1982 ; 100 : 1132-40.

[30] Kohner EM, Dollery CT, Shakib M et al. Experimental retinal branch vein occlusion. Am. J. Ophthalmol 1971 ; 69 : 778-825.

[31] Archer DB, Ernest JT, Maguire CJF. Experimental branch vein obstruction. In Cant JS. Vision and circulation. London, Kimpton H 1976 ; 226-42.

[32] Rosen DA, Marshall J, Kohner EM, Hamilton AM, Dollery CT. Experimental retinal branch vein occlusion in the rhesus monkey. II Retinal blood flow studies. Brit. J. Ophthalmol. 1979 ; 63 : 388-92.

[33] Pournaras CJ, Ilic J, Gilodi N. Physiopathologie de la circulation rétinienne : conséquences d'une occlusion vasculaire aigüe. Klin. Mblt. Augenheilk. 1985 ; 186 : 471-6.

[34] Kohner Em, Shilling JS, Clemett RS. Clinical aspects of retinal branch vein occlusion significant for the understanding of its pathogenesis and preventive therapy. Doc. Ophthalmol. Proc. 1974 ; 5 : 153-60.

[35] Wise GN. Arteriosclerosis secondary to retinal vein obstruction. Trans. Am. Ophthalmol. Soc. 1958 ; 56 : 361-82.

[36] Donati G, Pournaras CJ, Pizzolato GP, Tsacopoulos M. Decreased nitric oxide production accounts for secondary arteriolar constriction after retinal branch vein occlusion. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1997 ; 38, 1450-7.

[37] Ostwald P, Goldstein IR, Pachnanda A, Roth S. Effect of nitric oxydes synthase inhibition on blood flow after retinal ischemia in cats. Invest Ophthalmol Vis Sci 1995 ; 36 : 2396-403.

[38] Ophir A, Berenshtein E, Kitrossky N et al. Hydroxyl radical generation in the cat retina during reperfusion following ischemia. Exp Eye Res 1993 ; 57 : 351-7.

[39] Gehlbach P, Purple RL. Enhancement of retinal recovery by conjugated deferoxamine after ischemia reperfusion. Invest Ophthalmol Vis Sci 1994 ; 35 : 669-76.

[40] Stamler JS. redox signaling : nitrosylation and related target interactions of nitric oxide. Cell 1994 ; 78 : 931-6.

[41] Becquet F, Courtois Y, Goureau O. Nitric oxide in the eye : multifaceted roles and diverse outcomes. Surv of Ophthalmology 1997 ; 42 : 71-82.

[42] Dalkara T, Moskowitz MA. The complex role of nitric oxide in the pathophysiology of focal cerebral ischemia 1994 ; 4 : 49-57.

[43] Geyer O, Almog J, Lupu-Meiri M, Lazar M, Oron Y. Nitric oxide synthase inhibitors protect rat retina against ischemic injury. FEBS Letters 1995 ; 374 : 399-402.

[44] Seligsohn EE, Bill A. Effects of NG-nitro-L-arginine methyl ester on the cardiovascular system of the anaesthetized rabbit and on the cardiovascular response to thyrotropin-releasing hormone. Br J Pharmacol 1993 ; 109 : 1219-25.

[45] Toda N, Kitamura Y, Okamura T. Role of nitroxidergic nerve in dog retinal arterioles in vivo and arteries in vitro. Am J Physiol 1994 ; 226 : 1985-92.


© 1999 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
EM-CONSULTE.COM is registrered at the CNIL, déclaration n° 1286925.
As per the Law relating to information storage and personal integrity, you have the right to oppose (art 26 of that law), access (art 34 of that law) and rectify (art 36 of that law) your personal data. You may thus request that your data, should it be inaccurate, incomplete, unclear, outdated, not be used or stored, be corrected, clarified, updated or deleted.
Personal information regarding our website's visitors, including their identity, is confidential.
The owners of this website hereby guarantee to respect the legal confidentiality conditions, applicable in France, and not to disclose this data to third parties.
Close
Article Outline
You can move this window by clicking on the headline
@@#110903@@