Müller细胞变性过程中的代谢混乱

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这份摘要在今天的2015年会议上发表视力与眼科学研究协会在科罗拉多州丹佛市举行的会议丽贝卡·l·菲佛布莱恩·w·琼斯而且罗伯特·e·马克

目的:Müller细胞(MCs)在视网膜谷氨酸(E)代谢和碳骨架循环中起关键作用。过程中MCs表现出代谢和形态的变化视网膜变性.这些变化的时间、程度、监管和影响尚不清楚。我们评估了MCs的代谢表型,并评估了它们在变性过程中运输谷氨酸的能力。

方法:采集野生型(WT)兔和视紫红质Tg P347L兔视网膜,将视网膜切片置于滤网上,在含有5mm d-天冬氨酸(D-Asp)、d-谷氨酸(D-Glu)或d-谷氨酰胺(D-Gln)的Ames培养基中培养10分钟,在35℃下观察视网膜的运输和代谢。芯片被固定在混合醛和树脂嵌入的计算分子表型(CMP)的一系列L-和d -氨基酸标记和选择的蛋白质,包括谷氨酰胺合成酶(GS) (J Comp Neurol. 464:1, 2003)。

结果:CMP显示Tg P347L视网膜的各个MCs的代谢物水平有很大差异,产生了混乱的模式。GS明显下降,而谷氨酰胺水平(Q)升高,但不同程度升高。值得注意的是,E水平是可变的,在某些MCs中比正常情况下高得多,但与GS水平没有(负相关)。使用D-Glu, D-Asp和D-Gln的转运实验表明,MC代谢物的改变不是缺陷转运体的产物,与以前的报道相反。这些结果也与传统的基于gs的E-Q代谢和MC表型微环境调控模型不一致。

结论:这些观察得出了三个结论。(1)虽然视网膜变性肯定是触发因素,但MC表型的改变不是对周围微环境的一致反应,而是不协调的个体MC反应。(2)虽然在正常视网膜中GS被认为是负责E向Q转化的主要酶,但在退化状态下,其他途径被揭示出来。(3)先前有假设视网膜变性中的MCs表现出E运输缺陷。我们的实验显示没有运输缺陷。这表明混沌代谢物水平产生于个体MC代谢过程的变化。

兔视网膜ON内丛层小世界网络设计的突触基础

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这个摘要今天在2014年的会议上发表视力与眼科学研究协会在佛罗里达州奥兰多举行的会议J·斯科特Lauritzen、诺亚·t·纳尔逊、克里斯托·l·西格林斯基、内森·舍伯蒂、约翰·黄、丽贝卡·l·菲佛詹姆斯·r·安德森卡尔·b·瓦特,布莱恩·w·琼斯而且罗伯特·e·马克

目的:越来越多的证据表明,贯穿整个神经系统的大型和中型神经网络表现出小世界的设计,其特征是连接的高度局部聚类,而神经元模块之间的路径长度较短(Watts & Strogatz 1998 Nature;Sporns et al.2004齿轮科学趋势)。怀疑这一组织原则可扩展到局部网络(Ganmor et al. 2011 J Neurosci;(Sporns 2006 BioSystems),但直接观察突触和局部网络拓扑调节小世界设计还没有在任何神经元组织中实现。我们在兔视网膜ON内丛层(IPL)中寻找突触和拓扑基质实例化小世界网络结构的直接证据。为了验证这一点,我们在兔视网膜连接组(RC1)超微结构中挖掘了≈200 ON锥双极细胞(BCs)和≈500抑制性无分泌细胞(AC)过程。

方法:用Viking查看器对RC1中的BC网络进行注释,并通过连接图可视化和3D渲染进行探索(Anderson et al. 2011 J显微)。嵌入RC1中的小分子信号,如GABA甘氨酸和l -谷氨酸,结合形态重建和连通性分析,可以进行稳健的细胞分类。MacNeil等(2004年J Comp Neurol)用于清晰度的BC分类方案。

结果:在每个ON IPL层中,同细胞BC耦合(CBb3::CBb3 CBb4::CBb4 CBb5::CBb5)和类内BC抑制网络(CBb3→AC - | CBb3 CBb4→AC - | CBb4 CBb5→AC - | CBb5)形成层系特异性功能片,具有较高的聚类系数。杂细胞BC偶联(CBb3::CBb4 CBb4::CBb5 CBb3::CBb5)和跨类BC抑制网络(CBb3→AC - | CBb4 CBb4→AC - | CBb3 CBb4→AC - | CBb5 CBb5→AC - | CBb4 CBb3→AC - | CBb5→AC - | CBb5→AC - | CBb3)在所有ON IPL层上建立短突触路径长度。

结论:视网膜含有比预期数量更多的突触集线器,这些集线器与神经节细胞的突触前通道平行。结果证实了突触的基础。直接突触连接)和局部网络拓扑结构在更大的尺度上为局部网络的这种组织提供了神经解剖学上的合理性,并与小世界设计作为神经网络在多个空间尺度上的基本组织原则相一致。

支持:NIH EY02576 (RM), NIH EY015128 (RM), NSF 0941717 (RM), NIH EY014800视觉核心(RM), RPB CDA (BWJ), Thome AMD Grant (BWJ)。

转基因兔视网膜变性模型中与Müller细胞相关的代谢变化

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这个摘要今天在2014年的会议上发表视力与眼科学研究协会在佛罗里达州奥兰多举行的会议丽贝卡·l·菲佛布莱恩·w·琼斯而且罗伯特·e·马克

目的:Müller细胞通过谷氨酸循环在视网膜代谢中发挥核心作用。在视网膜退化过程中,Müller细胞是最先表现出变化的细胞之一,反映在代谢特征和形态的改变上。这些变化的时间、程度和规律尚未完全确定。为了解决这个问题,我们评估了视网膜重塑的多个阶段的Müller细胞代谢表型。

方法:WT兔和P347L兔死后均采集标本。然后视网膜被分成碎片,固定在缓冲醛中,并嵌入环氧树脂。在200nm处切片组织,然后使用一组小分子和大分子标记(天冬氨酸(D),谷氨酸(E),甘氨酸(G),谷氨酰胺(Q),谷胱甘肽(J), GABA (yy),牛磺酸(T), CRALBP,谷氨酰胺合成酶(GS)和GFAP),用计算分子表型(CMP)进行分类。通过在Müller细胞群或周围神经元中选择一个感兴趣的区域,并评估该区域内的信号强度,可以量化氨基酸或蛋白质的水平。

结果:CMP显示在退行性变过程中GS水平总体下降。值得注意的是,我们发现在光感受器几乎完全丧失的区域,邻近的Müller细胞可能表达E、Q和GS代谢特征的独立变化。在这些Müller细胞中也观察到GS:E和GS:Q的比例与WT视网膜中的比例不一致。这些结果与目前Müller细胞表型的E - Q代谢和微环境调控模型不一致。

结论:这些观察表明了两个结论。首先,尽管视网膜的退化状态可能是诱导Müller细胞表达改变的代谢特征的触发器,但代谢状态改变的速率并不纯粹是周围环境的产物,而是单个Müller细胞内部的随机变化。第二,尽管人们普遍认为GS是将Q转化为E作为谷氨酸循环一部分的主要酶,但在退化视网膜中,GS降低后可能会使用其他途径。

支持:NIH EY02576 (RM), NIH EY015128 (RM), NSF 0941717 (RM), NIH EY014800视觉核心(RM), RPB CDA (BWJ), Thome AMD Grant (BWJ)。