Adaptation von Stäbchenzellen der Froschretina an Hintergrundslicht verschiedener Intensitäten und Einfluss von Stickstoffmonoxid auf die Rückstellphase der Lichtantwort
In dieser Arbeit wurde versucht, durch ein elektrophysiologisches Verfahren einen wichtigen Aspekt der Phototransduktion, nämlich die Anpassung von Photorezeptoren an Hintergrundsbeleuchtung unterschiedlicher Intensität anhand von Veränderungen in den registrierten elektrischen Signalen zu erfassen und in Verbindung mit Veränderungen, hervorgerufen durch einen extrazellulär applizierten NO-Donator (Nitroprussidnatrium), zu bringen.
Als Grundlage diente die Annahme der Existenz eines endogenen NO/cGMP Signalweges als zusätzlichen Regulierungsmechanismus der Homöostase der freien cGMP Konzentration im Photorezeptoraußensegment.
Frei präparierte und in Ringer-Lösung inkubierte intakte Stäbchenzellen des Grasfrosches Rana temporaria wurden für die Registrierungen mit dem Innensegment in eine Glaselektrode gesaugt. Die mit dieser Methode registrierten Lichtantworten zeigten eine charakteristische Verlaufskurve mit einer raschen initialen Spitze, über 90% der Maximalantwort wurde innerhalb der ersten 200- 400 ms erreicht, sowie intensitätsabhängig unterschiedlich langem Plateau mit S-förmigem Ausklingen der Lichtantwort. Die Streuung sowohl in der Amplitude als auch in dem zeitlichen Verlauf der Rückbildungsphase war in den Registrierungen an verschiedenen Zellen, teilweise auch methodisch bedingt, relativ breit. Um derartige Einflüsse zu eliminieren wurden zwei Strategien verwendet:
1. Wenn die äußeren Bedingungen konstant gehalten werden und nur eine Variable verändert wird, sei es Licht oder eine Substanz im extrazellulären Milieu , sollten alle unmittelbaren Veränderungen des registrierten Signals derselben Zelle darauf zurückzuführen sein
2. In der statistischen Analyse der Ergebnisse sollten Fehler aufgrund der Streuung zwischen den verschiedenen Zellen durch die Versuchsplanung und Wahl eines geeigneten Tests ausgeschaltet werden.
Die Applikation von Hintergrundslicht ansteigender Intensität verursachte Beschleunigung der Rückbildungszeit der Lichtantwort, gefolgt von Amplitudenverkleinerung bei höheren Intensitäten als Zeichen von Adaptationsmechanismen in der Zelle.
Extrazelluläre Applikation von Natriumnitroprussid als NO Donator zeigte im niedrigen Intensitätsbereich der applizierten Lichtreize einen statistisch signifikanten Effekt auf Amplitude und Rückbildungszeit, der kongruent mit einer Aktivierung einer löslichen Guanylat-Zyklase ist und durch eine Verschiebung des cGMP Gleichgewichts Richtung Synthese erklärt werden kann. Diese Veränderungen waren in der Richtung aber nicht in dem Ausmaß vergleichbar mit den Veränderungen durch das Hintergrundslicht. Im subsättigenden Intensitätsbereich ist eine endogene Modulation der Phototransduktion durch NO im Sinne eines additiven Adaptationsmechanismus dadurch sehr plausibel.
Warum die Effekte von Stickstoffmonoxid auf die elektrische Lichtantwort der Stäbchen gerade bei höheren Intensitäten in den Sättigungsbereich hinein schwinden, ist nicht klar. Es ist gut möglich, dass weitere endogene Mechanismen die Wirkung von NO aufheben.
Die physiologische Bedeutung und die Regulationsmöglichkeiten des NO/cGMP Signalweges auf der ersten Ebene der Signalverarbeitung in der Retina sind möglicherweise komplexer als die derzeitige Datenlage erfasst und erklären kann, aber umso faszinierender.
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