PhD thesis
Anne Katrine Toft-Kehler, MD
Department of Neuroscience and Pharmacology
University of Copenhagen
Denmark
August 2016
Summary( (dansk)
Homeostasen i den indre nethinde er af afgørende betydning for opretholdelsen af de inderste nerveceller, de retinale ganglieceller. Tilstrækkelig blodforsyning samt et velbalanceret niveau af signalstoffet glutamat er essentielle faktorer for opretholdelsen af celleinteraktionen i den indre nethinde. Müller cellen er den mest dominerende gliacelle i nethinden, og med dens unikke beliggenhed mellem nethindens blodkar og nervecellerne danner Müller cellen fundament for den
funktionelle og metaboliske understøttelse af retinale ganglieceller samt fjernelsen af glutamat fra synapsen.
Nærværende PhD afhandling understreger betydningen af en opretholdt Müller celle homeostase i det metaboliske sammenspil mellem Müller celler og nerveceller. Glutamat - det dominerende signalstof i nethinden - frigives fra de præsynaptiske nerveceller, stimulerer receptorer på de postsynaptiske
nerveceller og fjernes fra synapsen ved optagelse i Müller cellen for derefter at blive inkluderet i glutamat-glutamin-cyklus. Glutamat kan endvidere konverteres til α-ketoglutarat for derved at fungere som et alternativt energisubstrat i Krebs cyklus. Således er et afbalanceret niveau af glutamat nødvendigt for at undgå overstimulering med glutamat i nethinden, og Müller cellen har med dens egenskaber i form af glutamat-transportører og glutamat-optag afgørende betydning for opretholdelsen af et afbalanceret glutamat-niveau.
Nærværende projekt demonstrerer tilstedeværelsen af glutamat-transportører i humane Müller celler. Under energi-deprivering opreguleres glutamat-transportørerne simultant med et forøget glutamat-optag i Müller cellerne. Müller cellen indeholder som den eneste celle i nethinden et energidepot i form af glycogen, hvilket også bekræftes i nærværende projekt. Ikke desto mindre demonstreres det, at glycogendepotet er under detektions-niveau allerede 1 time efter energideprivering,
hvilket bekræfter et behov for energi fra enten glykolyse eller Krebs cyklus i tilfælde af, at glycogenolyse ikke er en mulighed.
Nærværende projekt belyser endvidere en svækket evne i Müller cellerne til at optage glutamatved samtidig energi-deprivering og eksponering for oxidativt stress. Denne svækkelse genfindes ikke ved udelukkende eksponering for oxidativt stress. Disse resultater indikerer, at Müller cellerne besidder en evne til at modstå oxidativt
andre stressorer såsom energi-deprivering. Betydningen af en velfungerende mitokondriel funktion i Müller cellen evalueres ved analyse af den mitokondrielle aktivitet samt glykolytisk aktivitet under energi-deprivering og eksponering for oxidativt stress. Energi-deprivering resulterer i en formindsket mitokondriel aktivitet og glykolyse, hvorimod den mitokondrielle aktivitet er upåvirket af oxidativt stress alene. Således svækkes og næsten elimineres den mitokondrielle funktion ved samtidig energi-deprivering og eksponering for oxidativt stress, hvilket bekræfter de tidligere fund af svækkede Müller celle funktioner ved mere end én stressortilstede.
Gennem cokulturer af primære retinale ganglieceller og Müller celler undersøges Müller cellens betydning for levedygtigheden af retinale ganglieceller. Nærværende projekt anerkender Müller celler som værende essentielle for retinale ganglieceller ved at forøge levedygtigheden af disse under normale forhold og under energi-deprivering.
PhD projektets sidste manuskript omhandler glutamats rolle som alternativt energisubstrat i Müller celler. De præliminære resultater bekræfter, at Müller celler er i stand til at omsætte glutamat via Krebs cyklus, når glukose ikke er tilstede.
Betydningen af Müller celle homeostasen i et metabolisk perspektiv mellem Müller celler og nerveceller er blevet belyst fra forskellige vinkler gennem PhD afhandlingen i sin helhed. Nærværende resultater danner grundlag for fremtidig forskning i vores forskningmiljø, som vil udforske den mere specifikke betydning af Müller cellernes evne til at beskytte de retinale ganglieceller under stress og i bedste fald identificere behandlingsmål til oprettelse af Müller celle funktionerne. Som Professor Ben Barres skrev i 2008 vedrørende astrocytter: ’Dét at redde astrocytter fra at dø i neurologiske sygdomme vil meget muligt være en mere effektiv strategi end
at forsøge at redde nerveceller (gliaceller ved allerede, hvordan nerveceller kan reddes, hvorimod neuroforskere stadig ingen anelse har)’. Denne fortolkning stemmer godt overens med perspektivet vedrørende Müller celler i nærværende PhD afhandling.