Imaging Setup für High-Speed Ca2+ Imaging

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine
• Term: Funded in 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 252663549

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Gliazellen der Netzhaut sind am Verlauf verschiedener Netzhauterkrankungen beteiligt oder gar ursächlich für diese. Sie ändern bzw. verlieren viele ihrer nervenzell-unterstützenden Eigenschaften in der erkrankten Netzhaut. Die Bedeutung dieser glialen Reaktion für das Überleben der Nervenzellen ist noch weitgehend unverstanden und könnte, falls therapeutisch adressiert, neue Perspektiven in der Therapie von Netzhauterkrankungen eröffnen. Mit dem hier geförderten Konfokalmikroskop mit Spinning Disk Scankopf wurden schnelle Veränderungen der intrazellulären Kalziumkonzentrationen oder die Freisetzung von Glutamat aus vitalen, akut isolierten Gliazellen detektiert und durch die integrierte FRAP-Einheit via Uncaging von ATP induziert. Mit diesen technischen Mitteln konnten wir beispielsweise Kommunikationswege von Glia- und Nervenzellen detailliert untersuchen. Gliazellen der gesunden bzw. der postischämischen Netzhaut zeigten zwar ähnliche Kalziumantworten nach ATP-Stimulation, setzen aber in dessen Folge unterschiedliche Mengen des Botenstoffs Glutamat frei. Zudem konnten wir mit diesem methodischen Ansatz nachweisen, dass die kalziumabhängige, durch Exozytose vermittelte, gliale Glutamatfreisetzung das Absterben von retinalen Nervenzellen unter ischämischen Bedingungen verstärkt. Andererseits wurde das Setup genutzt, um umfassende morphometrische Analysen in verschiedenen retinalen Pathologiemodellen durchzuführen und somit den Erfolg von Therapieansätzen zu validieren bzw. Kandidatenproteine, welche mittels transkriptomischen oder proteomischen Profilingansätzen als müllerzell-spezifisch identifiziert worden waren, tatsächlich den Zellen bzw. deren Zellkompartimenten zuzuordnen. Die Kombination aus molekularbiologischen Ansätzen und der tatsächlichen Lokalisation bzw. funktionellen Analyse mittels des hier geförderten Setups hilft, die Funktionsweise von Gliazellen der gesunden und kranken Netzhaut besser zu verstehen. Exemplarisch für dieses experimentelle Vorgehen sei hier auch die Analyse von anti-oxidativen Schutzmechnanismen von Müllerzellen im Rahmen der Arbeit von Grosche et al. genannt. Somit unterstützt das hier geförderte Konfokalmikroskop mit seinem vielfältigen Anwendungsspektrum (Möglichkeit zum zeitlich hochaufgelösten Live Cell Imaging auf Grund des Spinning Disc Scankopfes, räumlich hochaufgelösten Aufnahmen an vitalen oder fixierten Netzhautpräparaten dank der mit einem großen Chip ausgerüsteten sCMOS Kamera mit Rolling Shutter Option in Kombination mit der FRAP-Einheit zum Uncagen oder Bleachen) unsere Forschung in optimaler Weise.

Publications

• Altered microglial phagocytosis in GPR34-deficient mice. Glia. 2015
  Preissler J, Grosche A, Lede V, Le Duc D, Krügel K, Matyash V, Szulzewsky F, Kallendrusch S, Immig K, Kettenmann H, Bechmann I, Schöneberg T, Schulz A
  
• Retinal functional alterations in mice lacking intermediate filament proteins glial fibrillary acidic protein and vimentin. FASEB J. 2015
  Wunderlich KA, Tanimoto N, Grosche A, Zrenner E, Pekny M, Reichenbach A, Seeliger MW, Pannicke T, Perez MT
  
• Complement Regulator FHR-3 Is Elevated either Locally or Systemically in a Selection of Autoimmune Diseases. Front Immunol. 2016
  Schäfer N, Grosche A, Reinders J, Hauck SM, Pouw RB, Kuijpers TW, Wouters D, Ehrenstein B, Enzmann V, Zipfel PF, Skerka C, Pauly D
  
• Effects of IP3R2 Receptor Deletion in the Ischemic Mouse Retina. Neurochem Res. 2016
  Wagner L, Pannicke T, Frommherz I, Sauer K, Chen J, Grosche A
  
• Endothelins Inhibit Osmotic Swelling of Rat Retinal Glial and Bipolar Cells by Activation of Growth Factor Signaling. Neurochem Res. 2016
  Vogler S, Grosche A, Pannicke T, Wiedemann P, Reichenbach A, Bringmann A
  
• The Proteome of Native Adult Müller Glial Cells From Murine Retina. Mol Cell Proteomics. 2016
  Grosche A, Hauser A, Lepper MF, Mayo R, von Toerne C, Merl-Pham J, Hauck SM
  
• Retinoschisin is linked to retinal Na/K-ATPase signaling and localization. Mol Biol Cell. 2017
  Plössl K, Royer M, Bernklau S, Tavraz NN, Friedrich T, Wild J, Weber BHF, Friedrich U
  
• Suppression of SNARE-dependent exocytosis in retinal glial cells and its effect on ischemiainduced neurodegeneration. GLIA 2017
  Wagner L, Pannicke T, Rupprecht V, Frommherz I, Volz C, Illes P, Hirrlinger J, Jägle H, Egger V, Haydon PG, Pfrieger FW, Grosche A
  
• The X-linked juvenile retinoschisis protein retinoschisin is a novel regulator of mitogen-activated protein kinase signalling and apoptosis in the retina. J Cell Mol Med. 2017
  Plössl K, Weber BH, Friedrich U