Ionic Signaling in Retinal Pigment Epithelium : From physiological characterization to stem cell applications
Korkka, Iina (2022)
Korkka, Iina
Tampere University
2022
Biolääketieteen tekniikan tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Biomedical Sciences and Engineering
Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta - Faculty of Medicine and Health Technology
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2022-09-02
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2488-9
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2488-9
Tiivistelmä
Silmän verkkokalvon pigmenttiepiteeli (retinal pigment epithelium; RPE) on erityisen tärkeä näköaistinsolujen toiminnan ja siten myös koko näköaistin kannalta. Ionikanavien oikealainen toiminta puolestaan on edellytys sille, että RPE suoriutuu kaikista tehtävistään. RPE:n fysiologiaan liittyvät toimintahäiriöt johtavat usein näkökykyä heikentäviin sairauksiin, jotka saattavat edetä aina sokeuteen asti. Kantasoluista erilaistetut RPE-solut ovat hyvä solumalli RPE:n perustoimintojen ja sairauksien tutkimiseen. Toisaalta niitä voidaan potentiaalisesti käyttää myös vahingoittuneen RPE-kudoksen korvaamiseen solusiirrehoidoissa näkökykyä uhkaavien sairauksien parantamiseksi.
Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia ihmisen alkion kantasoluista erilaistetun RPE:n fysiologiaa ja ioneihin liittyvää signalointia sekä verrata saatuja tuloksia natiiviin kudokseen. Ionikanavien lokalisoitumista solukalvolla kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä ja natiivissa hiiren RPE:ssä selvitettiin immunovärjäysten ja konfokaalimikroskopian avulla. Ionikanavien toiminnallisuutta tutkittiin patch clamp –menetelmällä, jolla mitataan solukalvon läpi kulkevia ionivirtoja. Ionikanavien roolia RPE:n fysiologiassa arvioitiin käyttämällä farmakologisia yhdisteitä ja mittaamalla RPE:n kykyä fagosytoida näköaistinsolujen ulkojäseniä. Vastaavaa farmakologiaa sekä ELISA-menetelmää käytettiin verisuonen endoteelin kasvutekijän (vascular endothelial growth factor; VEGF) erityksen mittaamiseen. Lisäksi laskennallisella mallinnuksella tutkittiin solun sisäistä ja solujen välistä Ca2+ signalointia.
Tässä työssä löydettiin monipuolinen koneisto Ca2+, K+ ja Cl- -kanavia kantasoluista erilaistetusta RPE:stä. Näiden kanavien lokalisoituminen solukalvoilla vastasi suurelta osin hiirestä saatuja tuloksia. K+-kanava Kir7.1:n basolateraalinen sijainti ja Ca2+-kanava CaV1.3:n apikaalinen sijainti RPE:ssä havaittiin tässä työssä ensimmäistä kertaa. CaV1.3:n ja RPE:n kehityksen välillä huomattiin yhteys, sillä CaV1.3:n lokalisaatio muuttui merkittävästi kudoksen kypsymisen myötä. L-tyypin Ca2+-kanavat osallistuivat myös fagosytoosin ja VEGF:n erityksen säätelyyn kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä. Lisäksi L-tyypin Ca2+-kanavista mitatut virrat muistuttivat tässä työssä natiivista hiiren RPE:stä mitattuja virtoja sekä kirjallisuudessa esitettyjä tuloksia. Kantasoluista erilaistetusta RPE:stä mitatut K+-virrat kuitenkin vastasivat vain osittain kirjallisuudessa esitettyjä natiivin aikuisen RPE-kudoksen ominaispiirteitä, mutta osoittivat samankaltaisuutta primääriviljelmistä tai natiivista sikiön RPE:stä saatuihin tuloksiin. Tästä johtuen näihin kanaviin liittyvät toiminnot voivat olla natiivia kudosta heikompia kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä.
Johtopäätöksenä todettakoon, että ionikanavat ovat erityisen herkkiä solujen kypsyysasteelle ja viljelyolosuhteille. Tästä syystä kantasoluista erilaistetun RPE:n toiminnallisen fenotyypin määrittäminen on tärkeää solujen kypsyyden ja toimintakyvyn arvioimisessa. Ennen kaikkea tässä työssä selvitetty laaja ja funktionaalinen ionikanavien koneisto kertoo kuitenkin kantasoluista erilaistetun RPE:n käytön hyvistä mahdollisuuksista solumalleissa ja solusiirrehoidoissa.
Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia ihmisen alkion kantasoluista erilaistetun RPE:n fysiologiaa ja ioneihin liittyvää signalointia sekä verrata saatuja tuloksia natiiviin kudokseen. Ionikanavien lokalisoitumista solukalvolla kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä ja natiivissa hiiren RPE:ssä selvitettiin immunovärjäysten ja konfokaalimikroskopian avulla. Ionikanavien toiminnallisuutta tutkittiin patch clamp –menetelmällä, jolla mitataan solukalvon läpi kulkevia ionivirtoja. Ionikanavien roolia RPE:n fysiologiassa arvioitiin käyttämällä farmakologisia yhdisteitä ja mittaamalla RPE:n kykyä fagosytoida näköaistinsolujen ulkojäseniä. Vastaavaa farmakologiaa sekä ELISA-menetelmää käytettiin verisuonen endoteelin kasvutekijän (vascular endothelial growth factor; VEGF) erityksen mittaamiseen. Lisäksi laskennallisella mallinnuksella tutkittiin solun sisäistä ja solujen välistä Ca2+ signalointia.
Tässä työssä löydettiin monipuolinen koneisto Ca2+, K+ ja Cl- -kanavia kantasoluista erilaistetusta RPE:stä. Näiden kanavien lokalisoituminen solukalvoilla vastasi suurelta osin hiirestä saatuja tuloksia. K+-kanava Kir7.1:n basolateraalinen sijainti ja Ca2+-kanava CaV1.3:n apikaalinen sijainti RPE:ssä havaittiin tässä työssä ensimmäistä kertaa. CaV1.3:n ja RPE:n kehityksen välillä huomattiin yhteys, sillä CaV1.3:n lokalisaatio muuttui merkittävästi kudoksen kypsymisen myötä. L-tyypin Ca2+-kanavat osallistuivat myös fagosytoosin ja VEGF:n erityksen säätelyyn kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä. Lisäksi L-tyypin Ca2+-kanavista mitatut virrat muistuttivat tässä työssä natiivista hiiren RPE:stä mitattuja virtoja sekä kirjallisuudessa esitettyjä tuloksia. Kantasoluista erilaistetusta RPE:stä mitatut K+-virrat kuitenkin vastasivat vain osittain kirjallisuudessa esitettyjä natiivin aikuisen RPE-kudoksen ominaispiirteitä, mutta osoittivat samankaltaisuutta primääriviljelmistä tai natiivista sikiön RPE:stä saatuihin tuloksiin. Tästä johtuen näihin kanaviin liittyvät toiminnot voivat olla natiivia kudosta heikompia kantasoluista erilaistetussa RPE:ssä.
Johtopäätöksenä todettakoon, että ionikanavat ovat erityisen herkkiä solujen kypsyysasteelle ja viljelyolosuhteille. Tästä syystä kantasoluista erilaistetun RPE:n toiminnallisen fenotyypin määrittäminen on tärkeää solujen kypsyyden ja toimintakyvyn arvioimisessa. Ennen kaikkea tässä työssä selvitetty laaja ja funktionaalinen ionikanavien koneisto kertoo kuitenkin kantasoluista erilaistetun RPE:n käytön hyvistä mahdollisuuksista solumalleissa ja solusiirrehoidoissa.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4747]