Lichttransport durch die Retina: Optik der Wirbeltiernetzhaut
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurden bestimmte Aspekte der Lichtleitung in der Wirbeltierretina untersucht. In früheren Studien konnte gezeigt werden, daß die typischen Gliazellen der Netzhaut, die Müllerschen Gliazellen, in der Lage sind, über ihre Endfüße das auf die Netzhaut einfallende Licht wie ein Lichtleiter aufzunehmen und es durch die Netzhaut in Richtung der Photorezeptoren zu leiten. Im hier beschriebenen Projekt wurde ein Lichtstrahl auf die zum Glaskörper gerichtete Seite eines Netzhautschnittes des Meerschweinchens gerichtet. Traf dieses Licht genau den Endfuß einer Müllerzelle, so konnte auf der anderen Seite der Netzhaut, also dort, wo sich die Photorezeptoren befinden, ein eng begrenzter, heller Lichtfleck registriert werden. Traf das Licht neben einem Müllerzellendfuß auf die Netzhaut, so wurde der Lichtfleck auf der Gegenseite diffus, größer und weniger hell. Weiterhin konnte beobachtet werden, daß bei genauer Beleuchtung eines Müllerzellendfußes dieses Licht eine kleine Gruppe von eng zusammenstehenden Photorezeptoren erreichte. Außerdem wurden im Rahmen dieses Projekts Untersuchungen an der Netzhaut des Kaimans (Caiman crocodilus fuscus) durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass auch im Auge dieser Reptilienart eine Lichtleitung durch Müllerzellen erfolgt. Für diese Experimente wurde eine spezielle Versuchsanordnung genutzt, die die Beobachtung der Netzhaut von beiden Seiten erlaubte. Dabei wurde Licht auf die glaskörperseitige Oberfläche der Netzhaut projiziert und das durch die Netzhaut geleitete Licht auf der Photorezeptorseite detektiert. Gleichzeitig wurden die im Gewebe befindlichen Müllerzellen dargestellt. Die dabei festgestellte Lichtleitung durch die Müllerzellen läßt die Schlußfolgerung zu, dass die Müllerzellen des Kaimans das Dämmerungssehen unterstützen, indem sie die Lichtsensitivität erhöhen. Die Netzhaut des Kaimans wurde außerdem ultrastrukturell untersucht. Folgende Besonderheiten konnten gefunden werden: ein retinales Tapetum, eine stäbchendominierte Retina, Photorezeptorzellkerne, die die äußere limitierende Membran durchdringen, sowie Stäbchen mit langen und dicken Außensegmenten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Netzhaut des Kaimans besonders für das Sehen unter Dämmerungs- und Nachtbedingungen geeignet ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011). Müller glial cell-provided cellular light guidance through the vital guinea-pig retina. Biophysical Journal, 101(11), 2611–2619
Agte, S., S. Junek, S. Matthias, E. Ulbricht, I. Erdmann, A. Wurm, D. Schild, J. A. Käs, and A. Reichenbach
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(2012). Live cells as optical fibers in the vertebrate retina. Selected topics on optical fiber technology. Ed. by M. Yasin, H. Arof, and S. W. Harun. Rijeka: InTech, 247–270
Reichenbach, A., K. Franze, S. Agte, S. Junek, A. Wurm, J. Grosche, A. Savvinov, J. Guck, and S. N. Skatchkov
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(2014). Unidirectional photoreceptor-to-Müller glia coupling and unique K+ channel expression in Caiman retina. PLoS One, 9(5), e97155
Zayas-Santiago, A., S. Agte, Y.Rivera, J. Benedikt, E. Ulbricht, A. Karl, J. Dávila, A. Savvinov, Y. Kucheryavykh, M. Inyushin, L.A. Cubano, T. Pannicke, R.W. Veh, M. Francke, A. Verkhratsky, M.J. Eaton, A. Reichenbach, and S.N. Skatchkov
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(2017). Two different mechanosensitive calcium responses in Müller glial cells of the guinea pig retina: Differential dependence on purinergic receptor signaling. Glia, 65(1):62-74
Agte, S., T. Pannicke, E. Ulbricht, A. Reichenbach, and A. Bringmann
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(2018). Müller glial cells contribute to dim light vision in spectacled caimans (Caiman crocodiles fuscus): I. Ultrastructural indications, Exp Eye Res, 173, 160-178
Karl, A., S. Agte, A. Zayas-Santiago, F.N. Makarov, M. Francke, A. Reichenbach, S.N. Skatchkov, and A. Bringmann
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(2018). Müller glial cells contribute to dim light vision in spectacled caimans (Caiman crocodilus fuscus): II. Analysis of retinal light transmission, Exp Eye Res, 173, 91-108
Agte, S., A. Savvinov, A. Karl, E. Ulbricht, M. Francke, A. Reichenbach, A. Bringmann, and S.N. Skatchkov
