Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4287
Brombas, Arne
Unter mesopischen Bedingungen verhindern HCN1-Kanäle in den Stäbchen die Sättigung retinaler Lichtantworten
X, 120 S., 2009
Zusammenfassung
Der Ionenkanal HCN1 (engl.: hyperpolarisation-activated, cyclic nucleotide-gated channel-1)
wird in den Photorezeptoren der Säugetiernetzhaut exprimiert. Die zentrale Aussage dieser
Arbeit lautet, dass HCN1 in den Stäbchen einer Sättigung der Lichtantwort durch helle
Lichtreize entgegenwirkt.
In der Retina werden Lichtreize verarbeitet, die sich um zehn Grö&enordnungen in der
Intensität unterscheiden können. Das wird durch zwei Photorezeptortypen ermöglicht. Die
sehr empfindlichen Stäbchen sind für das skotopische Sehen (Nachtsehen) optimiert, die
weniger empfindlichen Zapfen für das photopische Sehen (Tagsehen). Die Zapfen übertragen
ihre Information über Bipolarzellen auf Ganglienzellen, die Ausgangsneurone der Netzhaut.
Die Stäbchen speisen ihre Signale über verschiedene Wege in das Zapfennetzwerk ein.
In dieser Arbeit wurden in vitro Lichtantworten von Ganglienzellen in der intakten Retina der
Maus mit der Patch-clamp-Technik abgeleitet. Die Retinae stammten von normalen Mäusen
(Wildtyp) und von Mäusen, in welchen das Gen für HCN1 ausgeschaltet war („knock-out“,
K.O.) Die Ableitungen wurden unter Adaptationsbedingungen durchgeführt, unter denen nur
Stäbchen (skotopisch), nur Zapfen (photopisch), oder Stäbchen und Zapfen gleichzeitig
(mesopisch) zur Lichtantwort beitrugen. Es wurden Flickerreize unterschiedlicher Frequenz
verwendet und die Strom- und Spannungsantworten der Ganglienzellen gemessen.
Bei skotopischer und photopischer Reizung wurden keine wesentlichen Unterschiede
zwischen den Lichtantworten aus Wildtyp und HCN1 K.O. Tieren gefunden. In beiden
Retinae folgten die Antworten der Ganglienzellen Flickerreizen gleich gut. Unter
mesopischen Bedingungen wurden die Lichtreize so gewählt, dass die Stäbchenantwort
sättigte. In der Retina der Wildtyp Tiere antworteten die Ganglienzellen ähnlich gut wie unter
photopischen Bedingungen. Die Ganglienzellen in der Retina der HCN1 K.O. Tiere dagegen
konnten selbst Flickerreizen mit niedriger Frequenz nicht mehr folgen. Die Zellen
antworteten, als ob sie durch helle, lang anhaltende Lichtreize vollständig gesättigt würden.
Eine zweite Mauslinie wurde benutzt, bei der zusätzlich das Gen für das Sehpigment der
Stäbchen, Rhodopsin, ausgeschaltet wurde. Diese Tiere haben keine funktionellen Stäbchen
und zeigen trotz Verlust von HCN1 keine Sättigung in der Lichtantwort von Ganglienzellen.
Die Aufgabe von HCN1 in den Stäbchen besteht darin, Sättigung durch helle Lichtreize
entgegenzuwirken und so das Sehen unter mesopischen Bedingungen zu ermöglichen. Erste
Experimente zeigen, über welche Übertragungswege die sättigenden Stäbchenantworten ins
Zapfennetzwerk geleitet werden.
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