Charakterisierung von inhibitorischen Synapsen in der Säugernetzhaut

I. Amakrinzellen sind inhibtiorische Interneurone in der Netzhaut. Sie exprimieren neben ionotropen exzitatorischen Glutamat-Rezeptoren zwei verschiedene Gruppen von inhibitorischen Rezeptoren: GABAA-Rezeptoren und Glyzin-Rezeptoren. In der vorliegenden Arbeit wurden die funktionellen Unterschiede der Rezeptoren von Amakrinzellen mit Hilfe der Patch-ClampTechnik untersucht. In Schnitten akut isolierter Netzhaut der Maus wurden spontane postsynaptische Ströme gemessen. Alle untersuchten Amakrinzellen (N = 47) zeigten spontane inhibitorische postsynaptische Ströme (sIPSCs). Sechs Amakrinzellen zeigten sIPSCs und spontane exzitatorische postsynaptische Ströme (sEPSCs). sEPSCs waren durch kleine Amplituden (–13,7 ± 1,5 pA) und schnelle Deaktivierungs-/Desensitisierungskinetiken charakterisiert (τ = 1,35 ± 0,16 ms). Sie konnten durch Kynurensäure, einem Antagonisten für Glutamat-Rezeptoren, unterdrückt werden. Im Gegensatz zu den sEPSCs besaßen sIPSCs große Amplituden und eine langsamere Deaktivierungs-/Desensitisierungskinetik. Sie konnten durch Bicucullin bzw. Strychnin gehemmt werden und waren von der intrazellulären Cl- -Konzentration abhängig. Bicucullin konnte in 14 aus 34 Amakrinzellen sIPSCs hemmen, d.h. diese Ströme wurden durch GABAA-Rezeptoren vermittelt (GABAerge sIPSCs). Hingegen konnten in nur vier Zellen Strychnin-sensitive sIPSCs und damit durch Glyzin-Rezeptoren vermittelte (glyzinerge sIPSCs) gemessen werden. Die GABAergen sIPSCs konnten in zwei Gruppen eingeteilt werden: eine Gruppe, deren sIPSCs besser mit einer Exponentialfunktion (monoexponentielle sIPSCs) beschrieben werden konnten und eine Gruppe, deren IPSCs besser mit der Summe aus zwei Exponentialfunktionen beschrieben werden konnten (biexponentielle sIPSCs). Die Deaktivierungs-/Desensitisierungskinetiken der GABAergen monoexponentiellen bzw. biexponentiellen sIPSCs (τw = 20,3 ± 0,05 bzw. 30,7 ± 0,95) waren signifikant verschieden. τw der glyzinergen sIPSCs betrug 25,3 ± 1,94 ms und war zu den τw–Werten der GABAergen sIPSCs ebenfalls signifikant verschieden. Die Aktivierungszeit der GABAergen sIPSCs (T10/90 = 1,2 ± 0,03 ms) war signifikant kleiner als die der glyzinergen sIPSCs (T10/90 = 2,4 ± 0,08 ms). Aus den Unterschieden in den Deaktivierungs-/Desensitisierungskinetiken und den Aktivierungszeiten wurde geschlossen, daß sich GABA- und Glyzin-Rezeptoren der Amakrinzellen funktionell unterscheiden. II. Stäbchen-Bipolarzellen sind Interneurone, die visuelle Informationen von den Stäbchen-Photorezeptoren, über Amakrinzellen, an Ganglienzellen weiterleiten. Stäbchen-Bipolarzellen exprimieren drei Gruppen von inhibitorischen Rezeptoren: Glyzin-, GABAA- und GABAC-Rezeptoren. In der vorliegenden Arbeit wurden die funktionellen Unterschiede dieser Rezeptoren untersucht, wobei 51% der Zellen (N = 15) sIPSCs zeigten. An keiner der Zellen konnten EPSCs gemessen werden. In vier Zellen wurden durch GABAA-Rezeptoren vermittelte IPSCs gemessen. In sieben Zellen konnten glyzinerge IPSCs beobachtet werden. Die GABAA-Rezeptorvermittelten IPSCs wiesen eine signifikant schnellere Deaktivierungs-/Desensitisierungskinetik auf als die glyzinergen IPSCs (τw 5,65 ± 1,08 bzw. 10,79 ± 1,42). In drei Zellen wurden Ströme gemessen, die insensitiv gegen Bicucullin und Strychnin waren und teilweise durch GABACRezeptor-Antagonisten gehemmt werden konnten. Dies weist darauf hin, daß diese Ströme durch GABAC-Rezeptoren vermittelt wurden. Die Unterschiede in den Deaktivierungs- /Desensitisierungskinetiken der IPSCs zeigt, daß sich GABAA- und Glyzin-Rezeptoren der Stäbchen-Bipolarzellen funktionell unterscheiden. In immunzytochemischen Arbeiten wurden Hinweise gefunden, daß Stäbchen-Bipolarzellen neben metabotropen auch ionotrope Glutamat-Rezeptoren exprimieren. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß in 50% untersuchter Stäbchen-Bipolarzellen die Applikation von AMPA (ECl- ca. –90 mV, VH = -60 mV) Einströme auslöste, was auf eine Beteilugung von ionotropen Glutamat-Rezeptoren hinweist. III. Das extrazelluläre Matrixprotein Agrin ist einer der Hauptregulatoren der Synapsenbildung an der neuromuskulären Endplatte, kommt jedoch auch im ZNS vor, wo seine Funktion bislang nicht richtig verstanden ist. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, elektrophysiologische Untersuchungen an organtypischen Netzhautkulturen der Agrindefizienten Maus durchzuführen. Es wurde untersucht, ob Agrin an der Bildung von inhibitorischen Synapsen beteiligt ist. In diesem Zusammenhang wurden sIPSCs von Amakrinund Ganglienzellen gemessen. Hinweise auf eine Beteiligung von Agrin bei der Bildung von inhibitorischen Synapsen in der Netzhautkultur konnten nicht gefunden werden. Jedoch zeigten in dieser Arbeit durchgeführte Untersuchungen von spannungs-aktivierten Ca2+-Kanälen, daß es abhängig vom Genotyp anscheinend zu einer unterschiedlichen Expression spannungs-aktivierter T-Typ Ca2+-Kanäle kommt. Diese Ergebnisse legen nahe, daß Agrin an der Expression dieser Kanäle beteiligt sein könnte.