Funktion und Morphologie der Netzhaut bei Mausmodellen für erbliche Zapfendystrophien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Schwerpunkt dieses Teilprojektes lag auf der detaillierten in vivo-Analyse der generierten Maus-Mutanten Cngb3R403Q, Pde6h-/- und cpfl1 als Modelle für erbliche Netzhauterkrankungen. Mit Hilfe der an das Mausauge adaptierten optischen Kohärenztomographie (OCT) und der detaillierten elektrophysiologischen Protokolle ergaben sich im Einzelnen folgende Resultate: Charakterisierung der cpfl1 Maus: Die cpfl1 Maus weist eine natürlich auftretende Mutation auf, die in der katalytischen α'-Untereinheit der zapfen-spezifischen Phosphodiesterase (PDE) liegt. Eine umfassende funktionelle und morphologische Charakterisierung zeigte einen Funktionsverlust des Zapfensystems mit fortschreitender Degeneration. Elektrophysiologische Untersuchungen ergaben, dass die Funktion des Stäbchensystems von der Mutation nicht beeinträchtigt wird. Charakterisierung der Pde6h-/- Maus: In der Pde6h-/- Maus wurde die inhibitorische γ-Untereinheit der zapfen-spezifischen Phosphodiesterase (PDE) genetisch deletiert. Bis zum Alter von fünf Monaten zeigte die Mutation keinen auffälligen Phänotypen. Daraufhin wurde zusätzlich die inhibitorische γ-Untereinheit der stäbchen-spezifischen PDE (Pde6g) ausgeknockt. Die funktionelle Analyse der Pde6h-/-Pde6g+/- Mäuse zeigte ebenfalls keine Veränderungen. Charakterisierung der Cngb3R403Q Maus: Die Cngb3R403Q knock-in-Maus wurde mit einer Punktmutation im Cngb3-Gen generiert, welches für β-Untereinheit des zapfen-spezifischen CNG-Kanals kodiert. Die Untersuchung von jungen und von einem Jahr alten Mäusen zeigte keinen funktionellen Phänotypen. Interessanterweise konnten, durch Rückkreuzung auf den genetischen Hintergrund von Sv129, funktionelle Veränderungen des Zapfensystems beobachtet werden. Im weiteren wurde die Cnga3-/- Maus in die Linie eingekreuzt, um einen möglichen kompensatorischen Einfluß der regulatorischen α-Untereinheit auszuschließen. Die Cnga3+/- Cngb3R403Q Mäuse zeigten in den elektrophysiologischen Untersuchungen eine reduzierte Zapfenfunktion ohne auffällige Beeinträchtigung der Stäbchenfunktion. Im Rahmen des TP4 wurden während der gesamten Förderperiode ca. 200 Mäuse in mehrfach Wiederholungsmessungen untersucht. Hcn1-/- als Model für die Interaktion von Zapfen- und Stäbchensystemen: Durch Verkreuzung spezifischer genetisch modifizierter Mauslinien konnten wir Schlüsselkomponenten des Signalflusses zwischen Stäbchen- und Zapfensystem identifizieren und deren Relevanz für die Verarbeitung und Weiterleitung des mesopischen Sehsignals nachweisen. Funktionelle Restaurierung des Zapfensystems in einem RP-Model: Die rd1 Maus, die eine natürliche Mutation in der katalytischen β-Untereinheit der stäbchen-spezifischen PDE aufweist, wurde mit der Cngb1-/- Maus, die eine gezielte Mutation des CNG-Kanal der Stäbchenzelle trägt, verkreuzt. Die in vivo Untersuchungen der Doppelmutanten verschiedener Altersstufen zeigten sowohl eine funktionelle Restaurierung des Zapfensystems als auch eine morphologische Stabilisierung der Außensegmente der Photorezeptorzellen. In vivo Untersuchungen von Degenerationsverläufen mittels Einkreuzung der RG-GFP Maus: Der zapfen-spezifische Degenerationsverlauf von cpfl1xRG-GFP- und Rpe65(R91W)xRG-GFP-Tieren wurde funktionell und morphologisch untersucht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009) In conditions of limited chromophore supply rods entrap 11-cis-retinal leading to loss of cone function and cell death. Hum Mol Genet 18:1266-1275
Samardzija M, Tanimoto N, Kostic C, Beck S, Oberhauser V, Joly S, Thiersch M, Fahl E, Arsenijevic Y, von Lintig J, Wenzel A, Seeliger MW, Grimm C
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(2009) Noninvasive, in vivo assessment of mouse retinal structure using optical coherence tomography. PLoS ONE 4: e7507
Fischer MD, Huber G, Beck SC, Tanimoto N, Muehlfriedel R, Fahl E, Grimm C, Wenzel A, Remé CE, van de Pavert SA, Wijnholds J, Pacal M, Bremner R, Seeliger MW
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(2009) Spectral domain optical coherence tomography in mouse models of retinal degeneration. Invest Ophthalmol Vis Sci 50: 5888-5895
Huber G, Beck SC, Grimm C, Sahaboglu-Tekgoz A, Paquet-Durand F, Wenzel A, Humphries P, Redmond TM, Seeliger MW, Fischer MD
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(2009) Vision tests in the mouse: functional phenotyping with electroretinography. Front Biosci 14:2730-2737
Tanimoto N, Muehlfriedel RL, Fischer MD, Fahl E, Humphries P, Biel M, Seeliger MW
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(2010) In vivo analysis of cone survival in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci 51:493-497
Beck SC, Schaeferhoff K, Michalakis S, Fischer MD, Huber G, Rieger N, Riess O, Wissinger B, Biel M, Bonin M, Seeliger MW, Tanimoto N
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(2010) Induction of STAT3-related genes in fast degenerating cone photoreceptors of cpfl1 mice. Cell Mol Life Sci 67:3173-3186
Schaeferhoff K, Michalakis S, Tanimoto N, Fischer MD, Becirovic E, Beck SC, Huber G, Rieger N, Riess O, Wissinger B, Biel M, Seeliger MW, Bonin M
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(2011) A key role for cyclic–nucleotide gated (CNG) channels in cGMP-related retinitis pigmentosa. Hum Mol Genet 20: 941-947
Paquet-Durand F, Beck S, Michalakis S, Goldmann T, Huber G, Mühlfriedel R, Trifunovic D, Fischer MD, Fahl E, Duetsch G, Becirovic E, Wolfrum U, van Veen T, Biel M, Tanimoto N, Seeliger MW
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(2011) Modulation of rod photoreceptor output by HCN1 channels is essential for regular mesopic cone vision. Nat Commun 2:532
Seeliger MW, Brombas A, Weiler R, Humphries P, Knop G, Tanimoto N, Müller F
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(2012) BK Channels Mediate Pathway-Specific Modulation of Visual Signals in the In Vivo Mouse Retina. J Neurosci 32:4861-4866
Tanimoto N, Sothilingam V, Euler T, Ruth P, Seeliger MW, Schubert T
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(2012) Functional phenotyping of mouse models with ERG. In: Weber BH and Langmann T (Eds.): Retinal Degeneration: Methods and Protocols, pp.69-78. Springer Verlag Heidelberg
Tanimoto N, Sothilingam V, Seeliger MW (2012) Functional phenotyping of mouse models with ERG. In: Weber BH and Langmann T
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(2012) Light-driven calcium signals in mouse cone photoreceptors. J Neurosci 32: 6981-6994
Wei T, Schubert T, Paquet-Durand F, Tanimoto N, Chang L, Koeppen K, Ott T, Griesbeck O, Seeliger MW, Euler T, Wissinger B
