Morphologische Charakterisierung tectopetaler retinaler Ganglienzellen beim Zebrafisch, Danio rerio

Abstract

Der Zebrafisch ist in den letzten Jahren zunehmend in den Mittelpunkt der Genetik und Entwicklungsforschung gerückt. Die gute Sichtbarkeit seiner neuronalen Strukturen machte ihn auch für die Untersuchung verschiedener Ganglienzellen (GZ) in der Retina interessant. In der ersten Erfassung dieser Ganglienzellen wurden elf Zelltypen beschrieben und auf rein morphologischer Basis unterscheiden. Diese Arbeit konzentriert sich nun auf die Identifikation und Beschreibung von retinalen Ganglienzellen, die axonale Projektionen in das Tectum opticum ausbilden.

Gruppen einzelner retinaler GZ wurden durch retrograden, axonalen Farbstofftransport aus Injektionen von Tetramethylrhodamin-Dextran in unterschiedliche Stellen des Tectum opticum angefärbt und digital mittels eines Laser-Scan-Mikroskops aufgearbeitet. Dabei wurden die morphologischen Parameter der Zellkörper und der dendritischen Stratifizierungen innerhalb der inneren plexiformen Schicht (IPL) für jede Zelle beschrieben und jeweils durch mehrere Abbildungen visualisiert. Insgesamt konnten acht verschiedene Arten tectopetaler retinaler Ganglienzellen identifiziert werden, wovon sich fünf Zelltypen in einer früheren Arbeit wieder finden ließen. Unter den diffus-stratifizierenden GZ, die deutlich kleinere dendritische Felder hatten als die mono-stratifizierten GZ, waren die intermediate-diffuse-GZ mit 2-3 Primärdendriten die am häufigsten gefärbten Zellen. Daneben fanden sich intermediate-GZ mit 4-5 Primärdendriten, small-GZ und intermediate-GZ mit 3-4 PD, die alle diffuse Stratifizierungen hatten und sich anhand ihrer Größe und der Verzweigungsarten voneinander unterscheiden ließen. Die sehr großen mono-stratifizierten-GZ bildeten eine planare dendritische Verzweigungsebene, entweder in den ersten beiden skleralen Schichten der IPL (a/OFF) oder in der am weitesten vitreal gelegenen Schicht der IPL (b/ON), und ließen sich in medium-a-, large-a- und large-b-GZ unterteilen. Eine sehr selten gefärbte Zellart stellten die bistratifizierenden-GZ mit mittelgroßem dendritischen Feld und jeweils in den skleralen und vitrealen Randschichten der IPL (a/b) gelegenen Stratifizierungen dar. Die Untersuchungen beinhalten neben der morphologischen Beschreibung einzelner Ganglienzellen beim Zebrafisch erstmals Angaben zu deren Projektionsorte in das Tectum opticum und liefern so die Grundlage für die Erforschung von Effekten einzelner Gene auf die strukturelle Bildung tectopetaler retinaler GZ und deren axonaler Verbindungen.

In the last few years the zebrafish became an important model in genetics and developmental research. Based on its easily distinguishable neuronal structures it also qualified for studies of different retinal ganglion cells. The first registration of these ganglion cells (GC) described eleven cell types and distinguished them on morphological basis. This study concentrates on the identification and description of retinal ganglion cells that have axonal projections in the tectum opticum.

Groups of single retinal GC were stained by injections of tetramethylrhodamin-dextran in different areas of the tectum opticum with consecutive retrograd, axonal dye-transport and afterwords digitaly remastered using a laser-scan-microscope. The morphological parameters of cell body and dendritic stratification in the inner plexiform layer (IPL) were measured out for each ganglion cell and visualized with several figures. Altogether eight different tectopetal retinal ganglion cells were identified, from what five cell types could be found in an earlier study. Under the diffus-stratified GC, who had clearly smaller dendritic fields than mono-stratified GC, the intermediate-diffuse-GC with 2-3 primary dendrites were stained more often than any other cell type. In addition to that intermediate-GC with 4-5 primary dendrites, small-GC and intermediate-GC with 3-4 GC, all stratified diffusely and differing in size and stratification patterns. The huge mono-stratified-GC formed a planar level of dendritic branching, either in the first two scleral layers of the IPL (a/OFF) or in the most vitreal layer of the IPL (b/ON). Besides that they were seperated in medium-a-, large-a- and large-b-GC. A rarely stained cell typ were the bistratified-GC with intermediate sized dendritic fields that branched in each scleral and vitreal marginal layer of the IPL (a/b).

Apart from morphological discription of each ganglion cell in zebrafish the study also included first details on their projection-areas in the tectum opticum and so supplies the basis for investigations on the effects of particular genes on the formation of tectopetal retinal GC and their axonal connections.