Advanced

The cultured neuroretina: development, survival and transplantation

Engelsberg, Karl LU (2007)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Näthinnan är den del av ögat som tar emot ljussignaler och omvandlar dem till elektriska signaler. Dessa signaler förs sedan vidare via synnerven till hjärnan för att man skall kunna erhålla en synupplevelse. Näthinnan består av flera celltyper och en av dessa är fotoreceptorcellen, som omvandlar ljus till elektriska signaler, den s.k. fototransduktionen. Den del av fotoreceptorn där fototransduktionen sker kallas yttersegment. Fotoreceptorerna indelas i stavar och tappar. Stavarna ger oss en synupplevelse vid svag belysning men kan ej mediera skarpt seende. Tapparna används vid god belysning och ger färgseende och förmåga att se detaljer. Från fotoreceptorerna går signalerna via bipolar- och... (More)
Popular Abstract in Swedish

Näthinnan är den del av ögat som tar emot ljussignaler och omvandlar dem till elektriska signaler. Dessa signaler förs sedan vidare via synnerven till hjärnan för att man skall kunna erhålla en synupplevelse. Näthinnan består av flera celltyper och en av dessa är fotoreceptorcellen, som omvandlar ljus till elektriska signaler, den s.k. fototransduktionen. Den del av fotoreceptorn där fototransduktionen sker kallas yttersegment. Fotoreceptorerna indelas i stavar och tappar. Stavarna ger oss en synupplevelse vid svag belysning men kan ej mediera skarpt seende. Tapparna används vid god belysning och ger färgseende och förmåga att se detaljer. Från fotoreceptorerna går signalerna via bipolar- och amacrinceller till gangliecellerna, vars nervutskott bildar synnerven.



Tidigt under fosterutvecklingen består näthinnan av ett lager med celler som inte utvecklats till olika celltyper. Successivt sker dels en utveckling av cellerna till specifika celltyper i näthinnan och dels en förflyttning av cellerna så att de organiserar sig i specifika lager samt etablerar kontakter med varandra.



Det finns degenerativa sjukdomar som drabbar näthinnan med synnedsättning som följd. Två av de vanligaste tillstånden är retinitis pigmentosa och åldersbetingad makuladegeneration. Behandlingsmöjligheterna har hittills varit näst intill obefintlintliga för dessa sjukdomar.



Transplantation av näthinna har i djurstudier visat god överlevnad och struktur hos transplantaten. Ett fåtal näthinnetransplantationer har gjorts på människa men dessa patienter har inte fått bättre syn efter transplantationen. En av orsakerna tros vara att transplantatet ej etablerar nervcellsförbindelser med värden.



Odling av näthinna erbjuder möjlighet att studera faktorer som influerar dess utveckling och överlevnad. I förlängningen kan man även tänka sig att kunna påverka näthinnan till att utvecklas i olika riktningar. Detta skulle i transplantationssammanhang kunna användas till att optimera det framtida näthinnetransplantatet till att exempelvis bestå av en större andel fotoreceptorer samt vara mera benäget till att etablera kontakter med den framtida värden.



Det finns olika tekniker för att hålla en näthinna i odling. I denna avhandling beskrivs en teknik där hela näthinnan dissekerades fram och sedan placerades på ett membran. Därefter tillfördes näringsämnen till odlingsbehållaren och denna förvarades i ett speciellt odlingsskåp. Efter att ha hållits i odling analyserades näthinnorna i mikroskop, alternativt transplanterades näthinnorna till en vuxen värd. Avhandlingen grundar sig på fem vetenskapliga arbeten, som behandlar odling av näthinna, och i två av arbetena studeras även hur odlade näthinnor klarar av att genomgå en transplantation.



I det första arbetet studerades tidiga effekter av odlingsprocessen på näthinnan. Vi fann att det uppkom en celldöd i de inre delarna av näthinnan redan efter 12 timmar i odling. Efter längre tidsperioder fann vi celldöd i de yttre delarna av näthinnan, men att det stora flertalet celler överlevde i de yttre delarna av näthinnan. Microgliaceller, en typ av ?renhållnings-cell?, blev aktiva efter 12 timmars odling av näthinnan och dessa började proliferera i odlingen. De aktiverade microgliacellerna fanns inledningsvis i de inre delarna av näthinnan vid de döda cellerna, men efter en veckas odling av näthinnorna fanns det en del aktiverade microgliaceller även i de yttre delarna av näthinnan.



I det andra arbetet undersöktes överlevnad och utveckling av omogen grisnäthinna som hållits i odling. Vi fann att näthinnan kunde överleva och utvecklades under åtminstone sex veckor i odling. Den omogna näthinnan utvecklades successivt och efter sex veckor i odling kunde man se samtliga lager. Näthinnans fotoreceptorer utvecklades fint i odlingen men var i avsaknad av yttersegment.



I det tredje arbetet beskrivs transplantation av omogna grisnäthinnor till en vuxen gris med en ärftlig degenerativ näthinnesjukdom. Vi transplanterade både näthinnor som hållits i odling under ett dygn före transplantationen och näthinnor som inte odlats. Efter sex månader uppvisade de transplanterade näthinnorna god överlevnad. Fotoreceptorerna hade hos samtliga transplanterade näthinnor utvecklat yttersegment. Vi fann att antalet stavar hos de ögon som erhållit ett transplantat var högre än hos kontrollögon som ej erhållit ett transplantat. Slutsatserna är att en näthinna som hållits i odling klarar att genomgå en transplantation samt att en transplanterad näthinna ökar antalet kvarvarande stavar hos en gris med degenerativ näthinnesjukdom.



Det fjärde arbetet behandlar odling och transplantation av vuxen grisnäthinna. Efter ett dygn i odling uppvisade näthinnorna endast ett fåtal degenererativa förändringar. Efter två dygn i odling uppvisade näthinnorna ett flertal döda celler och dessa ökade då näthinnorna varit tre dagar i odling. Näthinnor som odlats ett dygn innan de transplanterades uppvisade en normal organisation vid analysen 74 dagar efter transplantationen. Transplantaten uppvisade god överlevnad av både fotoreceptorer och bipolarceller i transplantaten. Det gick inte att finna några överbryggande nervförbindelser mellan transplantat och värd, men på ett par ställen verkade de ha smält samman. Studien visar att vuxen näthinna klarar sig bra under ett dygn i odling och att den därefter kan genomgå en transplantation.



Det femte och sista arbetet analyserar den mänskliga näthinnan i odling. Embryonala näthinnor, 6½-8 veckor gamla, hölls i odling upp till sex veckor. Initialt bestod näthinnorna av ett enda cellager av outvecklade celler. Successivt sågs en utveckling av olika celltyper. Den första celltyp att utvecklas var en stödjecell som kallas Müller-cell och denna sågs efter en vecka i odling. Efter två veckor hade fotoreceptorer utvecklats och efter sex veckor i odling uppvisade näthinnorna inmärkta bipolar- och amacrinceller. Fynden är viktiga, då de visar att den odlingsteknik som vi använt på flera djurmodeller även fungerar på human näthinna.



Sammanfattningsvis presenteras i avhandlingen en metod för att hålla näthinna i odling under långa tidsperioder. Vi konstaterade även att odlad näthinna, både omogen och vuxen, kan transplanteras med god överlevnad och utveckling av transplantaten. (Less)
Abstract
In the cultured immature rat full-thickness neuroretina, massive apoptosis appears in the GCL within hours after explantation, but in the ONL cell death is low. Microglia cells become activated when the retina is kept in culture and are found in the GCL within 24 hours of culture.



Embryonic porcine retina kept in culture can survive and develop according to its intrinsic timetable for at least six weeks in vitro.



Short-term culture of embryonic donor tissue prior to transplantation does not seem to affect the differentiation and survival of the graft. A laminated graft can rescue rods in a large-animal model for severe retinitis pigmentosa.



Adult porcine retina kept in culture... (More)
In the cultured immature rat full-thickness neuroretina, massive apoptosis appears in the GCL within hours after explantation, but in the ONL cell death is low. Microglia cells become activated when the retina is kept in culture and are found in the GCL within 24 hours of culture.



Embryonic porcine retina kept in culture can survive and develop according to its intrinsic timetable for at least six weeks in vitro.



Short-term culture of embryonic donor tissue prior to transplantation does not seem to affect the differentiation and survival of the graft. A laminated graft can rescue rods in a large-animal model for severe retinitis pigmentosa.



Adult porcine retina kept in culture displays early degenerative changes, but many of the cells can survive for several days in the culture environment. Retinas kept in culture for up to 1 day can survive transplantation.



Human embryonic retinas can be kept in tissue culture for at least six weeks. They develop a partly laminated structure and several of the retina-specific neurons and glial cells. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • MD, PhD Kvanta, Anders, S:t Eriks Ögonsjukhus
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Oftalmologi, Ophtalmology, transplantation, development, culture, retina
pages
139 pages
publisher
Department of Ophthalmology, Lund University
defense location
Segerfalksalen
defense date
2007-03-10 10:00
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-85559-19-8
language
English
LU publication?
yes
id
a9a0e1eb-6bce-4dc3-a1fd-7cf265b44d42 (old id 548350)
date added to LUP
2007-09-11 13:57:29
date last changed
2016-09-19 08:44:58
@phdthesis{a9a0e1eb-6bce-4dc3-a1fd-7cf265b44d42,
  abstract     = {In the cultured immature rat full-thickness neuroretina, massive apoptosis appears in the GCL within hours after explantation, but in the ONL cell death is low. Microglia cells become activated when the retina is kept in culture and are found in the GCL within 24 hours of culture.<br/><br>
<br/><br>
Embryonic porcine retina kept in culture can survive and develop according to its intrinsic timetable for at least six weeks in vitro.<br/><br>
<br/><br>
Short-term culture of embryonic donor tissue prior to transplantation does not seem to affect the differentiation and survival of the graft. A laminated graft can rescue rods in a large-animal model for severe retinitis pigmentosa.<br/><br>
<br/><br>
Adult porcine retina kept in culture displays early degenerative changes, but many of the cells can survive for several days in the culture environment. Retinas kept in culture for up to 1 day can survive transplantation.<br/><br>
<br/><br>
Human embryonic retinas can be kept in tissue culture for at least six weeks. They develop a partly laminated structure and several of the retina-specific neurons and glial cells.},
  author       = {Engelsberg, Karl},
  isbn         = {978-91-85559-19-8},
  issn         = {1652-8220},
  keyword      = {Oftalmologi,Ophtalmology,transplantation,development,culture,retina},
  language     = {eng},
  pages        = {139},
  publisher    = {Department of Ophthalmology, Lund University},
  school       = {Lund University},
  title        = {The cultured neuroretina: development, survival and transplantation},
  year         = {2007},
}