Untersuchung der elektrophysiologischen Eigenschaften retinaler Ganglienzellen in der degenerierten Rattennetzhaut

Hesse, Stephan; Müller, Frank; Wagner, Hermann; Walter, Peter

doi:40416

Untersuchung der elektrophysiologischen Eigenschaften retinaler Ganglienzellen in der degenerierten Rattennetzhaut

Hesse, Stephan^RWTH*

2021

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Stephan Hesse, Diplom-Biologe

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2021

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Walter, Peter (Thesis advisor) ; Wagner, Hermann (Thesis advisor)^RWTH* ; Müller, Frank (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2021-05-28

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2021-05727
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/820611/files/820611.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
RCS rat (frei) ; multi electrode array (frei) ; retina (frei) ; retinal degeneration (frei) ; retinal remodeling (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit zeigt den Einfluss der Photorezeptordegeneration auf die Signalweiterleitung in der degenerierten Retina. Die folgenden Ergebnisse stellen sowohl ein stark verändertes spontanes Spikeverhalten als auch lokale Feldpotenziale in den retinalen Ganglienzellen der degenerierten Royal Colleges of Surgeons (RCS) Ratten Retina dar. Die beschriebenen Experimente untersuchen, ob die Neuverschaltung in der äußeren Retina in Kombination mit spontaner Aktivität des inneren Netzwerks, ausgehend von AII Amakrinzellen, die Hauptakteure für die Induktion des veränderten spontanen Spikeverhaltens sowie der lokalen Feldpotenziale sind. Mit Hilfe pharmakologischer Blocker wird analysiert, ob Glutamat, GABAA und Gap Junctions vermittelte Signale eine Schlüsselrolle einnehmen. Zusätzlich wird untersucht, ob es morphologische Veränderungen gibt. Wie die Ergebnisse zeigen, hat die Degeneration der Retina in der RCS Ratte entscheidenden Einfluss sowohl auf die Entwicklung des Glaskörpers als auch der versorgenden Blutgefäße. Die Folge sind Abschnürungen von Axonbündeln, wodurch es zu einer massiven Abnahme der neuronalen Spontanaktivität kommt. Dieser Prozess wird als Neovaskulisation bezeichnet. Als weiterer Punkt wird die Stimulationsfähigkeit der degenerierten RCS-Rattenretina im Vergleich zur Stimulationsfähigkeit der gesunden Wistar-Rattenretina diskutiert. Dafür werden mittels epiretinaler Stimulation in der RCS Ratte drei Arten von Antwortmustern in den retinalen Ganglienzellen evoziert. Ich bezeichne diese Typen als direct-, delayed- und OFF-Antworten. Die direct- und delayed-Antwort-Typen sind unterteilt in Einzelspike, Einzelburst- und Bursty-Antworten. Mit Hilfe von pharmakologischen Blockern wird die Beteiligung der möglichen Signalvermittler identifiziert. Es zeigt sich, dass in Anwesenheit von Bicucullin weder OFF- noch delayed-Antworten messbar sind. Folglich haben GABAerge Signale, welche vorwiegend durch Amakrinzellen vermittelt werden, einen hohen Einfluss auf die Antwortmuster. Derartige Muster sind nicht in der Netzhaut gesunder Wistar-Ratten zu beobachten. Dies zeigt, dass das induzierte Retinal Remodeling einen starken Effekt auf die Signalverarbeitung in der inneren plexiformen Schicht hat und eventuell auch eine Änderung des Axons-Ruhemembranpotenzials hervorruft.

The present paper examines the influence of photoreceptor degeneration on signal transduction in a degenerated retina. The results reveal severe changes in spontaneous spike activity and local field potentials in the retinal ganglion cells of a degenerated retina of a Royal College of Surgeons (RCS) rat. The experiments describe whether the remodeling in the outer retina and the change in the spontaneous activity of the inner network emanating from AII amacrine cells are the main actors causing the changes in the spontaneous spike activity and local field potentials seen in the retinal ganglion cells. With the use of pharmacological blockers it is analyzed whether glutamate, GABAA and gap junction-mediated signals are involved. Morphological changes are also observed. The results reveal that the degeneration of the retina of the RCS rat has a decisive influence on the development of both the vitreous body and the supplying blood vessels. It results in constrictions of axon bundles that lead to a massive decrease in neuronal spontaneous activity. This process is called neovasculation.A further subject that is discussed is the ability of the degenerated retina of an RCS rat to be stimulated in comparison to that of a healthy retina of a Wistar rat. In the experiments on this subject, three response patterns are evoked in the retinal ganglion cells by means of epiretinal stimulation in the RCS rat. We refer to them as direct, delayed and OFF response patterns. The direct and delayed responses are divided into single spike, single burst and bursty responses. Pharmacological blockers were used to identify the signaling pathway involved. It was found that neither delayed nor OFF responses are measured in the presence of bicuculline. Consequently, GABAergic signals, which are primarily mediated by amacrine cells, have a high impact on these response patterns. These patterns are not observed in the retina of a healthy Wistar rat. This indicates that induced retinal remodeling has a strong effect on signal processing in the inner plexiform layer and may also cause a change in the axonal resting potential.

OpenAccess:
PDF
(additional files)