Teoricamente, conexões por sinapses elétricas entre neurônios poderiam levar ao aumento da faixa de resposta dinâmica da rede neural. A faixa de resposta dinâmica de uma rede de neurônios pode ser definida como a faixa de valores de intensidade dos estímulos de entrada para a qual o conjunto de neurônios produz resposta antes de atingir a saturação. Em um cenário biológico, propôs-se que junções gap entre células ganglionares da retina aumentariam a faixa dinâmica da retina. O teste experimental dessa proposta apresenta várias dificuldades, o que torna a modelagem computacional uma alternativa metodológica para o estudo do papel das sinapses elétricas na faixa dinâmica da camada ganglionar da retina. O objetivo deste trabalho foi a construção de um modelo biologicamente plausível da camada ganglionar da retina da salamandra, submetida a sinais de entrada realísticos conforme evidências experimentais e com a inclusão de sinapses elétricas conectando suas células, para estudar in silico os possíveis efeitos dessas sinapses elétricas sobre a faixa dinâmica da camada ganglionar. A camada ganglionar foi modelada como uma rede bidimensional cujos neurônios foram modelados pelo formalismo de Hodgkin-Huxley. Cada neurônio recebeu um de dois tipos de entrada sináptica, transiente ou sustentada. Avaliou-se o efeito da inibição pré-sináptica das células ganglionares e o efeito de diferentes padrões de conectividade mediados pelas sinapses elétricas. Os resultados sugerem que o acoplamento elétrico aumenta a sensibilidade do sistema e altera o ponto de saturação, mas não necessariamente aumenta a faixa dinâmica. / Theoretically, connections by electrical synapses between neurons could lead to an increase in their dynamic range. The dynamic range of a network of neurons can be defined as the range of input stimuli values for which the network responds before saturation. In a biological scenario, it is hypothesized that gap junctions between retinal ganglion cells may increase the dynamic range of the retina. However, the experimental testing of this hypothesis presents several difficulties, which makes computational modeling a methodological alternative to study the role of electrical synapses on the dynamic range of the ganglion cell layer of the retina. In this work we constructed a biologically plausible computational model of the ganglion cell layer of the salamander retina. A bidimensional network was built with cells modeled by the Hodgkin-Huxley formalism connected via gap junctions and subject to realistic inputs constrained by experimental evidence, to study in silico the effects of gap junctions on the dynamic range of the model. We studied the effect of different gap junction-mediated connectivity patterns, input type combinations (transient, sustained and mixed between the two) and presynaptic inhibition on the dynamic range. Our results suggest that gap junction coupling increases the network\'s sensitivity and alters the saturation point but not necessarily increases the dynamic range.

OBJETIVOS: A fotocoagulação retiniana transpupilar (FRP) tem seu uso, freqüentemente, limitado nos casos de opacidade acentuada dos meios oculares, situações nas quais pode-se empregá-la via transescleral. O presente estudo teve como objetivo realizar pesquisa experimental com o laser de diodo semicondutor infravermelho (LDI), a fim de estimar a reprodutibilidade, a segurança e a permeabilidade da parede ocular à sua atuação clínica (PPO), quando aplicado nesta técnica. MÉTODOS: Submeteram-se 18 olhos de 9 coelhos pigmentados, todos integrantes da raça Nova Zelândia (Oryctolagulos cuniculus), à fotocoagulação retiniana por LDI. No olho direito (OD) desses animais, realizou-se fotocoagulação via transescleral (FRT) sob parâmetros de potência e tempo pré-determinados clinicamente. No olho esquerdo (OE), foram repetidos os mesmos valores da potência e tempo usados no OD, mas, desta vez, sob uso da técnica da FRP. Passados 15 minutos das aplicações e após quatro semanas, estudos clínicos, baseados na retinografia, e histopatológicos foram realizados. RESULTADOS: Existe uma constante de PPO durante aplicação da FRT, cuja taxa varia de 58,95 a 63,87%. Observou-se que a média da PPO sob 300 mW (63,14%) é significativamente superior àquela encontrada sob 500 mW (59,11%), com significância de 5%. CONCLUSÕES: Este estudo sugere a existência da relação dose-resposta em relação aos parâmetros empregados na FRT, com PPO mensurável e boa reprodutibilidade clínica. Nenhuma rotura, hemorragia ou descolamento da retina (DR) foi constatado aos exames subseqüentes às aplicações do LDI, o que torna o uso do método viável e seguro no modelo experimental / PURPOSE: Recurrently retinal photocoagulation under poor visualization condition is often required. Transscleral delivery of infrared laser can be used as an alternative to standard transpupillary treatment. Based upon clinical aspects and retinographic measurements, we proposed to estimate reproducibility as well as ocular wall permeability rate for this treatment. Our primary goal was to evaluate whether this technique can deliver adequate photocoagulation at predetermined parameters. METHODS: In New Zealand pigmented rabbits, optimal transscleral infrared diode laser settings were administered to the right eye. With the same parameters, transpupillary photocoagulation was repeated to the left eye. Retinographic and clinical examinations were performed immediately and four weeks later. RESULTS: Ocular wall permeability rate varied between 58.95 and 63.87%. Average permeability using power of 300 mW (63.14%) was found to be higher than that encountered before its enhancement up to 500 mW (59.11%), (P < 0.05). CONCLUSIONS: Setting parameters showed dose-response effect. No retinal hole or retinal detachment was noticed in any rabbit. Transscleral infrared photocoagulation appeared to be a feasible, reproducible and secure method in the experimental model

O tratamento de pacientes com doenças inflamatórias oculares crônicas frequentemente implica no uso prolongado de drogas anti-inflamatórias sistêmicas como, corticosteroides e outros imunossupressores, podendo acarretar efeitos colaterais importantes. O uso local destas drogas pode contribuir para aumentar seus efeitos desejáveis e reduzir os efeitos colaterais. Implantes intraoculares biodegradáveis são capazes de disponibilizar o fármaco diretamente na cavidade vítrea em doses terapêuticas por período prolongado. O copolímero do ácido lático e glicólico (PLGA) é um clássico exemplo entre os polímeros sintéticos biodegradáveis aplicados em sistemas de liberação de fármacos devido à sua biocompatibilidade e ausência de toxicidade em testes in vivo. A ciclosporina A (CsA) é um imunossupressor largamente usado na clínica médica, e também tem sido empregada no tratamento de várias doenças inflamatórias intraoculares. O objetivo deste estudo foi avaliar a farmacocinética vítrea da CsA, quando aplicada por meio de implante biodegradável de PLGA intravítreo na concentração de 350 µg em olhos de coelhos, assim como avaliar a ocorrência de toxicidade retiniana causada pela presença intraocular do sistema de liberação de fármacos por meio de eletrorretinografia (ERG) e histopatologia. Dos sessenta coelhos que foram utilizados neste estudo, 38 receberam o implante intravítreo de PLGA contendo CsA e 22 somente os veículos. Somente o olho direito dos coelhos foi analisado na pesquisa. O estudo teve duração de oito semanas. Quatro coelhos do grupo CsA e dois do grupo controle foram sacrificados semanalmente para a coleta do vítreo e posterior estudo farmacocinético. Quatro animais de cada grupo foram escolhidos para terem a pressão intraocular aferida semanalmente. Seis coelhos foram submetidos a ERG no início e ao final do estudo, sendo então sacrificados, e os olhos processados para estudos histológicos da retina. O período inferido de permanência da CsA na cavidade vítrea foi de 17 semanas. Nos dois grupos, com e sem CsA, não foram observadas alterações histológicas na retina, entretanto houve importante redução da onda b nas fases escotópicas da ERG no grupo CsA, indicando toxicidade na via dos bastonetes após as oito semanas de seguimento. Em resumo, estes resultados mostraram que a CsA aplicada por meio de implantes oculares de PLGA na dose de 350 µg não causa alterações histológicas da retina, mas provoca um padrão exclusivo de diminuição da onda b. Em estudos futuros, seria interessante avaliar os efeitos de implantes contendo concentrações inferiores a 350 µg de CsA, e também, veículos que permitam que sua liberação seja mais lenta, evitando-se, assim, a toxicidade observada nos ERGs e confirmar sua aplicabilidade clínica como alternativa interessante para o tratamento de doenças oculares inflamatórias crônicas. / Treatment of patients with chronic inflammatory ocular diseases often involves the use of systemic anti-inflammatory drugs such as corticosteroids and other immunosuppressive agents for a long period of time, which may cause significant systemic side effects. Intraocular use of these drugs may help to improve their local beneficial effects and reduce systemic adverse effects. Biodegradable intraocular implants are able to deliver drugs directly into the vitreous cavity in therapeutic doses for an extended period of time. Poly-lactic-co-glycolic acid (PLGA) is a good example of synthetic biodegradable polymers used in ocular drug delivery systems due to its biocompatibility and absence of toxicity. Cyclosporine A (CsA) is a largely used immunossupressor, and it has also been employed for treatment of various intraocular inflammatory diseases. The objective of this work was to evaluate the pharmacokinetics of CsA, when applied in biodegradable PLGA intravitreal implants in rabbit eye and its retina toxicity by electroretinography and histopathology. Right eyes of sixty rabbits were used on this study, 38 received the PLGA implant containing 350 µg of CsA, and 22 the implant without the drug and were followed during 8 weeks. Four animals of CsA group and 2 of control group were sacrificed weekly to have their vitreous samples collected for subsequent pharmacokinetic study. Four animals from each group were chosen to have intraocular pressure measured weekly. Six animals of each group underwent electroretinography tests at baseline and at the end of the study. Then they were sacrificed and had their eyes processed for histological studies of the retina. It was hypothetically calculated that CsA would take 17 weeks to be completely delivery by this system. Histologically the retina did not show alterations in both groups, but there was a significant reduction in the b wave of the scotopic ERG phases in the CsA group indicating toxicity of the rods pathway after 8 weeks of follow-up. In summary, PLGA implants with 350 µg of CsA does not cause retinal histological changes, but decreases b wave amplitude. In future studies it would be interesting to test lower concentrations of CsA using this delivery system to decrease possible toxicity and to guarantee its clinical applicability.

A distrofina é uma das proteínas que formam o complexo glicoproteico necessário para a integridade da fibra muscular e sua disfunção causa uma doença genética letal para os seres humanos, a distrofia muscular de Duchenne (DMD). Além do papel fundamental no tecido muscular, a distrofina é necessária para a fisiologia da retina e, portanto, para o processamento da informação visual. Estudos anteriores mostraram prejuízo assimétrico no eletrorretinograma (ERG), maior para aumento da luminância (via ON) que para diminuição (via OFF). Além disso, prejuízos na visão de cores e contrastes eram mais frequentes e severos em pacientes com alterações genéticas que comprometem a expressão da isoforma Dp260. O objetivo do presente estudo foi verificar através de protocolos eletrofisiológicos e psicofísicos se existiam diferenças nas respostas mediadas pelas vias visuais ON e OFF em jovens com DMD e como estas se relacionavam com o genótipo. Foram avaliados 19 jovens com DMD (idade média = 15,2 ± 3,4 anos) cujos resultados foram comparados com os de sujeitos controles pareados por idade. Os métodos utilizados foram o ERG de campo total e medidas psicofísicas de sensibilidade ao contraste (SC) espacial e temporal de luminância. Protocolos tradicionalmente empregados foram associados a protocolos cujos estímulos visuais ativam, preferencialmente, a via ON ou a via OFF. Para o ERG de campo total foram utilizados seis protocolos: 1. ERG escotópico, 2. ERG fotópico, 3 e 4. ERG mesópico ON e OFF, 5 e 6. ERG fotópico ON e OFF. Para os quatro últimos foram utilizados estímulos intermitentes com modulação da luminância em dente de serra, com aumento rápido de luminância e diminuição gradual (ON) e o contrário (OFF). Para a avaliação psicofísica foi determinada: 1. SC para grades senoidais e SC temporal, e 2. SC a estímulos de tabuleiro de xadrez com aumento (ON) ou diminuição (OFF) da luminância média relativa ao fundo, apresentados com duração curta (sistema magnocelular) ou longa (sistema parvocelular). Os resultados mostraram redução da amplitude da onda-b dos ERGs escotópico e fotópico e prejuízos na SC espacial e temporal de luminância, concordando com a literatura. A contribuição inédita do presente estudo foi mostrar alteração nos ERGs ON e OFF para atividade dos bastonetes e no ERG ON para atividade exclusiva dos cones. Na avaliação psicofísica, houve redução da SC para os protocolos ON sem diferença entre magnocelular e parvocelular. Em conclusão, as alterações encontradas estão principalmente relacionadas com a atividade ON da retina. A alteração psicofísica da SC espacial de luminância de jovens com DMD deve estar relacionada, ao menos em parte, com prejuízos retinianos devidos à ausência da Dp260 ou da própria distrofina total (Dp427). Estudos futuros devem aprofundar a investigação utilizando protocolos do ERG que estimulam, preferencialmente, as vias magnocelular e parvocelular, e ampliar o número de pacientes avaliados para se obter as correlações entre as alterações genéticas e os prejuízos visuais / The dystrophin is one of the proteins that form the glycoprotein complex necessary for the integrity of the muscular fibers. Its dysfunction causes a genetic disease called the Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) which is lethal for humans. Besides its fundamental role in the muscle tissues the dystrophin is also necessary in the physiology of the retina, in the processing of visual information. Previous studies have demonstrated asymmetric deviations in the electroretinogram (ERG) of DMDs with bigger changes to stimuli with increasing (ON pathway) than to decreasing (OFF pathway) luminance. Moreover deficiencies in color vision and contrast sensitivity have been more frequent and severe in patients having genetic alterations related to the expression of the Dp260 isoform. The aim of the present study was to apply electrophysiological and psychophysical protocols to verify the suspected alterations in DMD patients regarding the ON and OFF visual pathways and relate the results to their genotypes. 19 DMD patients (mean age = 15.2 ± 3.4 years) were tested and their results were compared to that of an age-matched control group. Fullfield ERG and spatial and temporal luminance contrast sensitivity tests were used during the examinations. Classical protocols were applied together with the ones preferentially stimulating the ON and the OFF visual pathways. The full-field ERG test consisted of six protocols: 1. Scotopic ERG, 2. Photopic ERG, 3. and 4. Mesopic ON and OFF ERG, 5. and 6. Photopic ON and OFF ERG. For the latter four protocols flicker stimuli were used with sawtooth modulation of rapid increase and slower decrease in luminance (ON) and rapid decrease and slower increase in luminance (OFF). The psychophysical evaluation comprised 1. Spatial contrast sensitivity test with sinusoidal gratings and temporal contrast sensitivity test, and 2. Contrast sensitivity tests with checkerboard stimuli with increasing (ON) and decreasing (OFF) luminance relative to the background. These latter were presented for both short (magnocellular system) and long (parvocellular system) durations. In agreement with the literature the results show reduced amplitudes in the ERGs scotopic and photopic b-waves and also impairment in the spatial and temporal contrast sensitivities. This studys novel contribution was the presentation of the alterations in both rod driven ON and OFF ERGs and solely in the cone driven ON ERG. The psychophysical analysis showed reduced contrast sensitivity in the ON protocol similar for both magno- and parvocellular oriented stimuli. In summary the encountered alterations suggest damages in the ON mechanism of the retina. The changes in spatial luminance contrast sensitivity of DMD patients are related, at least partially, to the lack of Dp260 or to the loss of the entire dystrophin (Dp427). Future studies shall investigate this in more details applying ERG protocols to stimulate magno- and parvocellular activities, and increase the number of patients to be able to determine correlations between visual dysfunctions and genetic mutations

O adalimumabe (Humira®, Abbott) é um antagonista do Fator de Necrose Tumoral- alpha (TNF-alfa ). É aprovado para o tratamento de artrite reumatoide, espondilite anquilosante, doença de Crohn, psoríase crônica e artrite reumatoide juvenil. É um anticorpo monoclonal que contém apenas sequências humanas de peptídeos contra a molécula do Fator de Necrose Tumoral-alfa. Na literatura, relatos e série de casos sugerem que os antagonistas do Fator de Necrose Tumoral-alfa são úteis no tratamento da inflamação ocular, edema macular cistoide e secundário à uveíte e degeneração macular relacionada à idade. Entretanto, a administração sistêmica do adalimumabe pode gerar efeitos adversos graves. A fim de diminuir esses efeitos adversos e aumentar a concentração da medicação no segmento posterior do olho, uma possível opção é a injeção intravítrea. O objetivo do presente estudo foi avaliar a toxicidade do adalimumabe intravítreo nas diferentes doses para a retina de coelhos por meio de avaliação clínica (biomicroscopia e oftalmoscopia indireta), funcional (eletrorretinograma) e histopatológica (microscopia óptica e eletrônica). Foram utilizados 30 coelhos albinos da raça Nova Zelândia divididos em cinco grupos de seis coelhos. Injeções intravítreas foram realizadas nas seguintes concentrações de adalimumabe: 0,5mg/0,1ml, 1mg/0,1ml, 2,5mg/0,1ml, 5,0mg/0,1ml e 10mg/0,2ml e 0,1ml de solução salina balanceada (BSS) foi injetada nos olhos esquerdos dos grupos 1 e 2 para constituir o grupo controle. Foram realizadas biomicroscopia e fundoscopia e sinais de inflamação, infecção ou toxicidade foram observados durante duas semanas. O eletrorretinograma foi realizado antes do tratamento e após 14 dias da injeção intravítrea. Os animais foram sacrificados, foi feita a enucleação dos olhos, e o tecido para a avaliação histopatológica foi preparado. A injeção intravítrea de adalimumabe (Humira®) nas doses estudadas até 5mg (0,5mg, 1,0mg, 2,5mg, 5mg) não apresentou sinais clínicos, eletrorretinográficos e histopatológicos de toxicidade para a retina de coelhos a curto prazo. No grupo de 10mg, foram observados sinais inflamatórios leves em três dos seis olhos e houve diminuição da amplitude da onda a na resposta fotópica do ERG, não foram observadas alterações na microscopia óptica / Adalimumab is a fully human anti-TNF alpha monoclonal antibody consisting of 100% human sequences developed using phage display technology. It is currently FDA approved for the treatment of rheumatoid arthritis, ankylosing spondylitis, Crohns disease, moderate to severe chronic psoriasis, and juvenile idiopathic arthritis. Anti-TNF alpha drugs may be an effective therapy for cystoid macular edema associated with uveitis. Significant improvements in chronic diabetic macular edema and regression of CNV from AMD have also been documented in small published series after systemic treatment with TNF-alpha antagonists. However the systemic administration of these drugs can have serious side effects. Intravitreous injection would assure delivery of high concentrations of medication at the posterior segment with minimum side effects.The aim of this study was to evaluate the ocular toxicity of escalating doses of intravitreous adalimumab (Humira®) in the rabbit eye. Thirty New Zealand albino rabbits received intravitreous injections of 0.1ml of adalimumab 0.5 mg (6 eyes), 1mg (6 eyes), 2.5mg (6 eyes), 5mg (6 eyes) and 0.2ml was injected in the10mg (6 eyes) group. BSS (0,1ml) was injected in the left eye of the rabbits from the groups 1 and 2 to serve as control group. Slit lamp biomicroscopy, fundoscopy were carried out at baseline, day 7 and 14 following intravitreous injection while electroretinography (ERG) was carried out at baseline and day 14. Animals were euthanized on day 14 and histopathological examination of the eyes was performed. The tested doses of intravitreous adalimumab up to 5mg (0.5mg, 1.0mg, 2.5mg, 5mg) had no associated ocular short-term toxicity in rabbit eyes. The 10mg group showed mild inflammatory reaction in 3 out of 6 eyes and showed decrease in the a wave amplitude in the photopic response, light microscopy was normal

A ativação excessiva dos receptores NMDA tem sido descrita no disparo da morte neuronal que ocorre em doenças, como o glaucoma. É possível que a combinação de subunidades (NR2A-D) possa ativar vias de sinalização intracelulares que resultam na morte ou sobrevivência. Nosso objetivo foi investigar o envolvimento de subunidades NR2 e Rac1, membro da família Rho GTPase, na morte de neurônios da retina. A morte induzida por glutamato in vitro foi reduzida após a inibição de Rac1 e bloqueio de NR2B, mas não das subunidades NR2C/D. Resultados semelhantes foram obtidos in vivo após injeção intravítrea NMDA, e a detecção de Rac1 ativo, principalmente, nos processos de glia de Müller foi inibida pelo bloqueio NR2B. Além disso, a produção de TNF-<font face=\"Symbol\">&#945; após a injeção de NMDA foi reduzida pelo bloqueio de NR2B e Rac1. Assim, nossos resultados sugerem que a excitotoxicidade via receptores NR2B/NMDA ativa Rac1 em células da glia de Müller, que por sua vez controla a produção de TNF-<font face=\"Symbol\">&#945 possível responsável pela morte de células ganglionares da retina. / Overactivation of NMDA receptors has been described to trigger neuronal death that occurs in diseases such as glaucoma. It is possible that the combination of subunits (NR2A-D) activate intracellular signaling pathways that result in death or survival. Our aim was to investigate the involvement of NR2 subunits and Rac1, a member of Rho GTPase family, in retinal neuronal death. Glutamate-induced neuronal death in vitro was reduced after Rac1 inhibition and by NR2B blocking, but not NR2C/D subunits. Similar results were obtained in vivo after NMDA intravitreous injection, although active Rac1 was mainly detected in Müller glia processes, and it was inhibited by NR2B blockade. In addition, TNF-<font face=\"Symbol\">&#945 level after NMDA injection were reduced by NR2B blocking and Rac1. Thus, our results suggest that excitotoxicity via NR2B/NMDA receptors activate Rac1 in Müller glia cells, which in turn controls the TNF-<font face=\"Symbol\">&#945 production that triggers retinal ganglion cell death.

Segmentation of the vasculature is an important step in the process of the retinal image analysis.Theresultsoftheanalysiscanbeusedtodiagnoseseveraleyeandcardiovascular diseases. The aim of this thesis is to search for possibilities in video-sequences from experimental fundus camera.

Segmentation of the vasculature is an important step in the process of the retinal image analysis.Theresultsoftheanalysiscanbeusedtodiagnoseseveraleyeandcardiovascular diseases. The aim of this thesis is to search for possibilities in video-sequences from experimental fundus camera.

Die Hauptursache für die Erblindung von Erwachsenen in Industrieländern ist die fortschreitende Degeneration von Photorezeptoren (PR). Die PR-Degeneration tritt in Krankheiten, wie Retinitis Pigmentosa (RP) und Altersabhängiger Makuladegeneration (AMD), auf. Photobiomodulation (PBM) ist ein vielversprechender Ansatz, um die Degeneration der PR zu verzögern. Bestrahlung mit Licht, im roten bis nahinfraroten Bereich (600-1000 nm) und geringen Intensitäten (1-500 mW), induzierte antiinflammatorische, antiapoptotische Effekte und verbesserte Mitochondrienfunktion in retinalen Schädigungsmodellen. Klinische Studien belegten übereinstimmend ein erhöhtes Sehvermögen von Patienten mit AMD, RP oder diabetischer Retinopathie durch PBM-Therapie. Die basierenden zellulären Auswirkungen, die die Degeneration der PR verzögern, sind nur unzureichend beschrieben. Retinale Studien konzentrieren sich nahezu ausschließlich auf die Effekte von 670-nm-Rotlicht. Die aktuelle Leithypothese fokussiert sich auf den mitochondrialen Atmungskettenkomplex IV, die Cytochrom-c-Oxidase (CCO). CCO wirkt als primärer Photoakzeptor und Effektor von PBM, dessen Aktivierung zu erhöhter ATP-Synthese, d.h. einem erhöhten mitochondrialen Energiemetabolismus führt. Aktuelle Erkenntnisse lassen zusätzliche Photoakzeptoren vermuten. Allerdings wurde die direkte Wirkung auf andere Atmungskettenkomplexe bislang kaum untersucht. Eine Genregulation und molekularbiologische Mechanismen, die die zellulären Veränderungen erklären, sind weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit wurde die neuroprotektive Wirkungsweise von PBM auf geschädigte PR untersucht, die dessen Degeneration verzögert. Es erfolgte eine Charakterisierung der zellulären sekundären Effekte und regulatorischer Mechanismen von RL (670 nm) und NIRL (810 nm). Die Analysen wurden in einem organotypischen ex-vivo-PR-Schädigungsmodell durchgeführt. Mithilfe von Blaulicht (BL) -Bestrahlung (405 nm) über 9 h wurde oxidativer Stress in PR induziert, wodurch diese degenerieren und teilweise absterben. Im Anschluss der Schädigung wurde RL oder NIRL für 10 min appliziert. Nach dieser RL/NIRL-Therapie konnte mittels TUNEL-Assay eine 40-50 %ige Reduktion der Apoptoserate der PR gegenüber BL-geschädigten PR nachgewiesen werden. Dies bestätigt, in Übereinstimmung mit bisherigen PR-spezifischen PBM-Studien, eine PBM-induzierte Neuroprotektion der PR. Zusätzliche positive zelluläre Auswirkungen durch PBM zeigten sich anhand von geringerem oxidativen Zellstress und verbesserter Mitochondrienfunktion. Der oxidative Stress wurde folgendermaßen detektiert: Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in den Innen- (IS) und Außensegmenten (OS) der PR wurden mittels Vitalfärbung nachgewiesen. PBM-Behandlung reduzierte die durch BL-Exposition massiv erhöhte ROS-Bildung. Die relativen ROS-Level sanken von 2,7 (BL) auf 1,2 (RL/NIRL) im OS und von 1,9 (BL) auf 1,3 (RL/NIRL) im IS und näherten sich der normalisierten Kontrolle ungeschädigter Zellen an. PBM inhibierte die Bildung der Lipidperoxidationsprodukte 4-HNE und HEL in den IS und OS. Weiterhin reduzierte sich durch PBM die mtDNA-Schädigung und PBM initiierte mtDNA-Reparaturmechanismen in den IS. Neben dem bereits beschriebenen CCO als Photoakzeptor von PBM, stehen weitere Atmungskettenkomplexe als primäre Photoakzeptoren zur Diskussion. In in-situ-Aktivitätsassays konnten die Atmungskettenkomplexe I und II als direkte Photoakzeptoren von RL und NIRL identifiziert werden. Die, durch BL-Bestrahlung bedingte, 40-50%ige Inhibierungen ihrer Aktivitäten wurde durch RL- bzw. NIRL-Behandlung nahezu komplett wiederhergestellt. Zudem wurde erstmalig belegt, dass PBM, neben den Atmungskettenkomplexen der Mitochondrien in den IS, auch die Aktivität der funktionellen ektopischen Atmungskettenkomplexe in den OS gleichermaßen stimuliert. Als Konsequenz konnte, in Übereinstimmung mit früheren Studien, ein gesteigerter retinaler ATP-Gehalt nachgewiesen werden. Vermutlich sind die Mitochondrien mit ihren Atmungskettenkomplexen die Hauptakzeptoren der PBM. Der gesteigerte Energiemetabolismus bewirkt im Allgemeinen zelluläre Verbesserungen. Wahrscheinlich wird durch PBM der Kreislauf zwischen ROS-Bildung und Schädigung der Atmungskettenkomplexe unterbrochen. Die funktionelle Verbesserung der ektopischen Komplexe kann ebenso zu dem verringerten oxidativem Stress der PR beitragen. Neben der verbesserten Mitochondrienfunktion durch PBM, belegten die Bax-, Bcl-2- und Caspase-9-Proteinlevel eine reduzierte mitochondrieninduzierte Apoptose. Um molekularbiologisch regulatorische Vorgänge aufzuklären, die den veränderten zellulären Phänotyp bewirken, erfolgte eine umfassende Genexpressionsanalyse an isolierten PR, sowie Validierung ausgewählter verändert exprimierter Gene mittels in-situ-Hybridisierung und immunohistochemischer Analyse der kodierten Proteine. Die Ergebnisse der Genregulation durch PBM identifizierten besonders die Gene cryaa und cryab, aus der Klasse der α-Crystalline, die nach RL- und NIRL-Behandlung überexprimiert vorlagen. Als Negativregulatoren der mitochondrieninduzierten Apoptose und der ROS-Produktion können cryaa und cryab eine Reduktion des oxidativen Zellstresses in PR initiieren. Insgesamt demonstriert die vorliegende Arbeit die neuroprotektive Wirkungsweise von PBM auf BL-geschädigte PR. Sie zeigt einen PBM-Wirkmechanismus, der auf Atmungskettenkomplexe und die Genregulation von cryaa und cryab abzielt. Dies führt sekundär zu zellulären Effekten mit reduziertem oxidativen Zellstress. Diese grundlegenden Ergebnisse können helfen, PBM umfassend in klinische Anwendungen von Patienten mit PR-Schädigung zu transferieren.

Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung von Raubtiernetzhäuten hinsichtlich ihrer zellulären Zusammensetzung in der Peripherie. Anhand der Neuron:Glia-Verhältnisse sollte festgestellt werden, ob alle Raubtiere ähnliche Zellverhältnisse in der Netzhaut aufweisen und welche funktionellen Besonderheiten daraus resultieren können. Es wurde nach Rückschlüssen gesucht auf allgemeine Regeln, nach welchen sich die Säugetiernetzhaut auch in der Peripherie abseits des zentralen scharfen Sehens in ihrer Funktion und Leistungsfähigkeit den Lebensbedingungen anpasst. Im Focus der Betrachtung stand dabei die Müller-Radialgliazelle mit den sie umgebenden Neuronen, welche gemeinsam als funktionelle Einheit in Form einer Zellsäule den Grundbaustein der Netzhaut darstellt. Bereits zuvor wurde bei diesen radiären Säulen eine nicht-stochastische Verteilung der Zellverhältnisse festgestellt, was bedeutet, dass die Anzahl der Neurone je Müllerzelle im Wesentlichen durch die Anzahl der Zellteilungen der späten Vorläuferzellen bestimmt wird und daher mit einer spezifischen Zunahme der Stäbchenanzahl verbunden ist. So wurde eine Korrelation der retinalen Zellverhältnisse mit der Art des vorherrschenden Photorezeptors bzw. der Lebensweise der betreffenden Spezies angenommen. Tagaktive Spezies waren in früheren Arbeiten durch oligozelluläre Netzhautsäulen aufgefallen, während sich nachtaktive Säugetiere durch zellreiche radiäre Säulen auszeichneten. Diese Ansätze sollten weiter verfolgt werden. Raubtiere sind für eine erfolgreiche Jagd auf eine rasche und präzise Wahrnehmung ihrer Umwelt angewiesen. Dabei kommt dem Sehsinn besondere Bedeutung zu. Dieser muss den Lebens- und Jagdgewohnheiten optimal angepasst sein. Räumliches Sehen und Entfernungseinschätzung sind dabei ebenso wichtig wie eine besonders gute Sehschärfe, ein großes Gesichtsfeld und das Erkennen von Formen und Bewegungen bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen. Bei dem Zusammenspiel verschiedener Komponenten, welche den Raubtieren zu einem optimalen Sehen bei Tag und Nacht verhelfen, nimmt die Netzhaut eine zentrale Rolle ein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 17 Vertreter von neun verschiedenen Raubtierspezies betrachtet. Dazu wurden Präparate ihrer Netzhäute verwendet, in welchen die Müller-Radialgliazellen immunhistochemisch durch ein Immunperoxidaseverfahren dargestellt worden waren, jeweils mit dem Primärantikörper α–GFAP, α–Glutaminsynthetase oder α–Vimentin V3B4. Die Gegenfärbung der Zellkerne erfolgte mit Haemalaun. Von diesen Präparaten wurden am Lichtmikroskop mit einer digitalen Kamera Bilder erstellt und im Computer gespeichert. Die morphometrische Auswertung der Aufnahmen erfolgte mit der Software analySIS pro 5.0. Auf diese Weise konnten die Zelldichten in der Netzhaut bestimmt und die zelluläre Zusammensetzung der retinalen Säulen als Zahlenverhältnis von Neuronen je Gliazelle dargestellt werden. Anhand der ermittelten Ergebnisse lassen sich zur vorliegenden Arbeit folgende wesentliche Aussagen treffen: 1. Unter Berücksichtigung der präparationsbedingten Gewebeschrumpfung liegt die Dichte der Müllerzellen etwa zwischen 8.000 – 14.000 Zellen/mm², die der Photorezeptoren im Wesentlichen bei 200.000 – 500.000 Zellen/mm². 2. Die Dichte der Müllerzellen ist zwischen den Arten relativ konstant und unabhängig von der Dichte der Neuronen in der Netzhaut. 3. Je Müllerzelle ist weniger als eine Ganglienzelle zu finden, in der inneren Körnerschicht sind einer Müllerzelle etwa drei bis sechs Neuronen zuzuordnen. In der äußeren Körnerschicht liegen annähernd 22 bis 42 Photorezeptoren pro Müllerzelle vor. Insgesamt findet sich ein Zellverhältnis von ca. 30 – 50 Netzhautneuronen je Müllerzelle. 4. Es wird ersichtlich, dass die radiären Säulen in der mittleren Netzhautperipherie eine vergleichsweise hohe Zellzahl aufweisen. Dabei ist in erster Linie die große Anzahl an Photorezeptorzellen maßgeblich. 5. Innerhalb der Ordnung der Raubtiere ist anhand der vorliegenden Ergebnisse keine Unterscheidung zwischen den einzelnen Spezies oder zwischen der Familie der Felidae und der Canidae anhand der Neuron:Glia-Verhältnisse in der Netzhautperipherie möglich. 6. Die gefundenen Zellzahlenverhältnisse zeigen eine starke Konvergenz bei der Signalverarbeitung in der mittperipheren Netzhaut an. Dies lässt auf eine hohe Lichtempfindlichkeit im peripheren Gesichtsfeld auf Kosten der Sehschärfe in diesem Bereich schließen. 7. Alle untersuchten Raubtiere teilen die Eigenschaft der Nachtaktivität bzw. teilweise der Dämmerungsaktivität und alle weisen multizelluläre radiäre Säulen in der peripheren Netzhaut auf. Dies unterstützt die Hypothese, dass die Zusammensetzung der Netzhautsäulen neben der Verwandtschaft ganz wesentlich aus der Lebensweise der Säugetiere resultiert. 8. Für die Nutzung von Boden oder Bäumen als Jagd-/ Lebensraum ließ sich bei den untersuchten Raubtieren hingegen kein Zusammenhang mit einer entsprechenden Spezialisierung der peripheren Netzhaut finden. Die ermittelten Ergebnisse ergänzen die vorhandene Datenlage in der Literatur hinsichtlich der zellulären Verhältnisse in der mittleren Netzhautperipherie von Raubtieren. Dies mag als Basis für künftige Untersuchungen sowie Vergleiche zwischen den Ordnungen dienen. Abschließend werden in dieser Arbeit Überlegungen angestellt zu medizinischen Gesichtspunkten und Forschungsbestrebungen bei der Erkrankung von Auge und Netzhaut, und in wie weit dem wachsenden Wissen um die Müller-Radialgliazelle dabei eine tragende Rolle zufallen kann.