Photoreceptors in experimental retinal cell transplants

Popular Abstract in Swedish Nathinnan (retina) spelar en central roll for var formaga att se. Den sitter langst bak i ogat och precis pa samma satt som objektivet i en kamera fokuserar en bild pa filmen, fokuserar ogats "objektiv", dvs. hornhinnan och linsen, en bild pa nathinnan. Denna bild, bestaende av ljus av olika farg och intensitet, omvandlas av nathinnan till elektriska nervsignaler som skickas genom synnerven till syncentra i hjarnan. De celler i nathinnan som ar specialiserade pa att omvandla ljus till nervsignaler kallas fotoreceptorceller. Dessa celler brukar indelas i tva huvudgrupper, stavar och tappar. Stavarna anvands for att se i svagt ljus och kan ej uppfatta farger, medan tapparna anvands i dagsljus och till fargseendet. En manniska som forlorar sina tappar pa grund av sjukdom blir juridiskt sett blind, medan en forlust av stavarna leder till nattblindhet, vilket ej ar ett lika allvarligt handikapp. Bade stavar och tappar har utskott som kallas yttersegment (darfor att de ar placerade ytterst i nathinnan) och det ar deras form som givit cellerna dess namn. Stavarnas yttersegment ar cylinderformade och tapparnas ar kortare och koniska. Fotoreceptorcellernas yttersegment ar mycket effektiva ljusfangare eftersom de ar fullpackade med ljusabsorberande synpigment. Det finns olika typer av tappar, vilka kan skiljas at genom att de innehaller olika synpigment som specifikt absorberar ljus med vissa vaglangder. En manniska med normalt fargseende har tre olika sorters tappar: bla, som ar mest kansliga for blatt ljus; grona, som ar mest kansliga for gront ljus; och roda, som ar mest kansliga for rott ljus. Genom att signaler fran dessa celler kombineras med varandra kan en mangd olika farger upplevas. Bland daggdjuren ar det endast manniskan och vissa apor (gamla varldens) som har trikromatisk syn, dvs. tre olika sorters tappar. De flesta andra daggdjur (som t. ex. vara forsoksdjur mus, ratta och kanin) har endast tva olika sorters tappar, bla och grona. Bakom och tatt intill fotoreceptorcellerna sitter nathinnans pigmentepitel. Pigmentepitelets celler ar fyllda med det svarta pigmentet melanin. Detta pigment absorberar det ljus som inte fangas av fotoreceptorcellerna och pa sa satt forhindras storande reflexer i ogat (det ar darfor pupillen ar svart). Pigmentepitelet understodjer dessutom fotoreceptorcellernas funktion pa flera satt. Bland annat ateruppbygger pigmentepitelet fotoreceptorcellernas ljusabsorberande synpigment. Retinitis pigmentosa ar en grupp arftliga nathinnesjukdomar som orsakar en till synes selektiv dod av nathinnans fotoreceptorceller. Denna grupp av sjukdomar drabbar i vastvarlden cirka 1 pa 4000 och karaktariseras av bland annat nattblindhet och en progressiv minskning av synfaltet (s. k. tunnelseende) som ofta leder till blindhet. Orsakerna till retinitis pigmentosa har man lange haft mycket lite kunskap om. Nyligen har dock molekylarbiologisk forskning visat att vissa typer av retinitis pigmentosa troligen beror pa ett genetiskt fel i stavarnas synpigment, rhodopsinet. Dessa framsteg har dock annu ej lett till att man funnit nagon behandling for retinitis pigmentosa. Djurforsok har gjorts med genterapi och tillvaxtfaktorer for att bromsa celldoden, men resultaten har hittills varit begransade. En annan tankbar framtida,behandling for retinitis pigmentosa ar att ersatta de forlorade fotoreceptorcellerna med nya genom transplantation. Man har tidigare visat att nathinneceller kan overleva och utvecklas efter en transplantation. Det ar dock annu ej otvetydigt bevisat att transplanterade nathinneceller kan bilda fungerande nervkopplingar med mottagardjuret. Denna avhandling handlar om forsok dar vi transplanterat nathinneceller i olika djurforsoksmodeller och undersokt olika aspekter av nathinnanns fotoreceptorceller bade i transplantat och i mottagardjurets nathinna. I delarbete I undersokte vi hur de transplanterade nathinnecellerna organiserar sig i mottagardjurets oga. Vi transplanterade omogen nathinna fran rattfoster till vuxna rattor. Transplantaten placerades subretinalt i mottagardjurets oga, dvs. mellan nathinnan och pigmentepitelet. Tva olika metoder jamfordes. Dels transplanterades cellsuspensioner bestaende av dissocierade celler, och dels fragment av sammanhangande bitar av nathinna. Vi fann att fragmentmetoden resulterade i transplantat med en hogre grad av cellular organisation samt mer utvecklade fotoreceptorceller an metoden med cellsuspensioner. I delarbete II och III anvandes fragmentmetoden till att transplantera nathinna fran kaninfoster till vuxna kaniner. Vi undersokte dels det mycket specialiserade extracellulara utrymmet som omger fotoreceptorcellernas yttersegment (delarbete II) och vi fann att det till stora delar ar normalt men verkar sakna ett protein som normalt finns dar, och som forser fotoreceptorcellerna med dess ljusabsorberande molekyl. Detta tror vi kan bero pa att de transplanterade fotoreceptorcellerna utvecklades utan kontakt med pigmentepitelet. Med samma transplantationsmetod studerade vi i delarbete III fordelningen av bla och grona tappar i transplantaten. Vi fann att transplantaten inneholl manga fler bla an grona tappar, vilket ar anmarkningsvart eftersom en normal kaninnathinna innehaller manga fler grona an bla tappar. Vi har ingen forklaring till varfor forhallandet mellan grona och bla tappar ar omvant i transplantaten. Det kan bero pa att de signaler som bestammer vilken typ av tapp som skall bildas ar forandrade nar cellerna utvecklas som transplantat. I delarbete IV presenterar vi en ny transplantationsmetod som visar att det ar mojligt att transplantera fotoreceptorcellerna tillsammans med pigmentepitelet. Vi hade i huvudsak tva anledningar till att utveckla denna metod. For det forsta forsokte vi att battre bevara fotoreceptorcellernas organisation, vilket vi visade ar mojligt. For det andra kan det vara en fordel att ersatta bade pigmentepitel och fotoreceptorceller eftersom bagge dessa celltyper skadas i flera typer av degenerativa nathinnesjukdomar. Delarbete V handlar inte om att ersatta doda celler utan om att forsoka bevara befintliga celler. Preliminara resultat fran forsok pa moss i USA har antytt att det kanske ar mojligt att bevara tapparna i en sjuk nathinna genom en transplantation av friska fotoreceptorceller. I vara forsok kunde vi dock ej bekrafta dessa resultat. I delarbete VI och VII har vi, som en grund for transplantationsstudier, undersokt distributionen av tappar i nathinnan pa normala moss och kaniner. Vi fann att bada dessa djurarter. till skillnad fran t. ex. ratta, har omraden i nedre delen av nathinnan som helt saknar grona tappar, men istallet har extra manga bla tappar. Att det finns stora omraden i daggdjursnathinnan som ar specialiserade for att uppfanga blatt ljus (hos moss ar det troligen UV ljus) var ej tidigare kant och det finns annu ej nagra sakra forklaringar till detta. (Less)