Oxidative Stress-Associated Neuroretinal Dysfunction and Nitrosative Stress in Diabetic Retinopathy

ObjectiveThe present study was intended to investigate whether oxidative stress is the key regulator to alter neuroretinal biochemical homeostasis and in turn aggravate the process of diabetic retinopathy by inducing nitrosative stress in the retinal neurovascular unit.MethodsPeripheral blood mononuclear cell reactive oxygen species level was measured by flow cytometry along with spectrophotometric detection of malondialdehyde (MDA) and glutamate from serum or plasma and a vitreous sample of study groups (i.e. subjects with proliferative diabetic retinopathy [PDR], type 2 diabetes without retinopathy [DNR] and healthy controls [HCs]). Further, nitrosative stress assessment was performed by spectrophotometric and enzyme-linked immunosorbent assay-based detection of serum and vitreous nitrite and nitrotyrosine concentrations, respectively.ResultsThe plasma glutamate level remains insignificant between subjects with PDR and DNR (p=0.505) or in HC (p=0.1344) individuals. However, serum MDA (p=0.0004), nitrite (p=0.0147) and nitrotyrosine (p=0.0129) were found to be strikingly higher among PDR subjects compared with the DNR group. Significantly increased levels of peripheral blood mononuclear cell reactive oxygen species (p<0.0001), vitreous glutamate (p=0.0009, p<0.0001), MDA (p=0.0058, p=0.0003), nitrite (p=0.0014, p<0.0001) and nitrotyrosine (p=0.0008, p<0.0001) were found in PDR subjects compared with DNR and HC subjects, respectively.ConclusionsOur observation suggests that oxidative stress is associated with impairment in neuroretinal biochemical homeostasis among PDR subjects, which further augments retinal nitrosative stress and thus worsens the pathogenic process of retinopathy among PDR subjects.

RésuméObjectifLa présente étude avait pour but d’évaluer si le stress oxydatif est le régulateur principal de l’altération de l’homéostasie biochimique de la neurorétine et à son tour de l’aggravation du processus de rétinopathie diabétique par l’induction du stress nitrosatif à l’unité neurovasculaire de la rétine.MéthodesLa concentration des espèces réactives de l’oxygène (ERO) dans les cellules mononucléées du sang périphérique a été mesurée par la cytométrie de flux parallèlement à la détection spectrophotométrique de la malondialdéhyde (MDA) et du glutamate sérique et plasmatique, et d’un échantillon de corps vitré des groupes expérimentaux (c.-à-d. des sujets ayant une rétinopathie diabétique proliférante [RDP], le diabète de type 2 sans rétinopathie [DNR : diabetes with no retinopathy] et des témoins en santé [TS]). Par ailleurs, l’évaluation du stress nitrosatif a été réalisée par la détection spectrophotométrique et par l’immunoabsorption par enzyme liée des concentrations respectives de nitrite et de nitrotyrosine dans le sérum et le corps vitré.RésultatsLa concentration plasmatique du glutamate demeure non significative entre les sujets ayant une RDP et un DNR (p = 0,505) ou les TS (p = 0,1344). Cependant, les concentrations sériques de la MDA (p = 0,0004), du nitrite (p = 0,0147) et de la nitrotyrosine (p = 0,0129) ont été remarquablement plus élevées chez les sujets ayant une RDP comparativement au groupe ayant un DNR. Une augmentation significative des concentrations des ERO dans les cellules mononucléées du sang périphérique (p < 0,0001), du glutamate du corps vitré (p = 0,0009, p <0,0001), de la MDA (p = 0,0058, p = 0,0003), du nitrite (p = 0,0014, p < 0,0001) et de la nitrotyrosine (p = 0,0008, p < 0,0001) a été observée de manière respective chez les sujets ayant une RDP comparativement aux sujets ayant un DNR et les TS.ConclusionsNotre observation montre que le stress oxydatif est associé à la détérioration de l’homéostasie biochimique de la neurorétine chez les sujets ayant une RDP, ce qui augmente par ailleurs le stress nitrosatif de la rétine, aggravant ainsi le processus pathogène de la rétinopathie chez les sujets ayant une RDP.