Developmental Growth and Regeneration Processes in Squamate Eyes

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6963-1
Title: Developmental Growth and Regeneration Processes in Squamate Eyes
Author: Eymann, Julia
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Integrative Life Science
University of Helsinki, Institute of Biotechnology
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021-03-12
Belongs to series: Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis - URN:ISSN:2342-317X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6963-1
http://hdl.handle.net/10138/326644
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Vision is an important sensory modality for most vertebrates. The eye is a highly complex optical system at the center of which the neural retina acts as a sensory array. A stem cell population residing at the peripheral margin of the retina and Müller glia cells in the central retina mediate lifelong retinal growth and regeneration in fish and amphibians. The capacity for such retinal neurogenesis is reduced in birds and yet more limited in mammals. However, little is known about retinal development, postnatal growth and regeneration in squamate reptiles (lizards and snakes). Squamates occupy a central phylogenetic position among amniotes and display considerable morphological as well as functional diversity of the eye. This thesis explores various aspects of the squamate retina, particularly the neurogenic potential from embryonic development to postnatal growth and regeneration. First, the thesis elucidates the embryonic origins of the retinociliary junction (RCJ), a newly identified active stem/progenitor niche maintained in the postnatal retinal margin of squamates. The thesis then demonstrates a diverse spectrum of differing activity levels in the squamate RCJ. These variations in proliferative activity correlate with the diverse eye sizes, which is partly derived from differing ocular growth rates linked to RCJ activity. Next, although acute retinal damage does not stimulate a regenerative RCJ response, the thesis still highlights Müller glia cells as a potential source for regeneration in the squamate central retina. Finally, in the context of previously described vertebrate species, the thesis concludes that the squamate retina offers a new, more nuanced view on the field of vertebrate retinal growth and regeneration.Näkökyky on elintärkeä ominaisuus useimpien eläinten selviytymiselle. Verkkokalvo muodostaa silmässä sen rakenteen, joka vastaa valon vastaanottamisesta ja havaitsemisesta. Verkkokalvon kehittymistä ja paranemista silmävaurion jälkeen onkin tutkittu monissa eri selkärankaisryhmissä. Jotkut ryhmät, kuten kalat ja sammakkoeläimet, kykenevät lisäämään verkkokalvoon hermosoluja aikuisuudessa, ja tämä mahdollistaa sekä verkkokalvon jatkuvan kasvun että uusiutumis- ja paranemiskyvyn. Tunnetuimmat lähteet näille uusille hermosoluille ovat verkkokalvon keskiosassa sijaitsevat Müllerin gliasolut sekä verkkokalvon reunaosien kantasolut. Toiset selkärankaisryhmät, kuten linnut ja nisäkkäät, eivät juuri kykene lisäämään uusia hermosolujen verkkokalvoon syntymän jälkeen. Sen sijaan suomumatelijoissa, eli liskoissa ja käärmeissä, verkkokalvon kasvua, kehitystä ja uusiutumista on ennen tätä väitöskirjatutkimusta tutkittu hyvin vähän. Suomumatelijat, ja erityisesti niiden silmät, ovat mielenkiintoinen tutkimuskohde. Ensinnäkin suomumatelijat sijaitsevat evolutiivisesti keskeisessä asemassa selkärankaisten sukupuussa. Lisäksi suomumatelijoiden silmät ja näkökyky ovat erittäin monimuotoisia, sillä ryhmän sisällä on runsaasti vaihtelua täysin näkökyvyttömistä lajeista aina erinomaisella yönäöllä varustettuihin matelijoihin asti. Tässä väitöskirjassa tutkin siten useiden eri suomumatelijalajien verkkokalvon kehitystä ja uusiutumista. Tutkimuksessa tarkastelin ensin suomumatelijoiden verkkokalvon normaalia kehittymistä ja kypsymistä. Kiinnitin erityisesti havaitsemaani uuteen rakenteeseen, verkkokalvon ja sädelihaksen yhtymäkohtaan (”retinociliary junction”, RCJ), joka sijaitsee verkkokalvon reunamilla. Joissain tutkimissani suomumatelijalajeissa tämä rakenne säilyy aktiivisena pitkälle eläimen aikuisuuteen niin, että sen solut jatkavat jakautumista sekä yksilönkehityksen aikana havaittujen molekulaaristen merkkiaineiden tuottamista. Lisäksi lajienväliset erot RCJ-rakenteen aktiivisuudessa korreloivat silmien suhteellisen koon ja kasvunopeuden kanssa – lajeilla, joilla on suuremmat ja nopeammin kasvavat silmät on myös aktiivisempi RCJ. En kuitenkaan havainnut muutoksia RCJ-rakenteen aktiivisuudessa vasteena verkkokalvon vahingoittumiselle. Näistä tuloksista päättelin, että RCJ on tärkeä rakenne verkkokalvon kasvun ja kehityksen aikana, mutta että sillä ei ole merkitystä verkkokalvon uusiutumiselle silmävaurion jälkeen. Tutkimuksen myöhemmässä vaiheessa keskityin erityisesti suomumatelijoiden verkkokalvon uusiutumisen tutkimiseen. Toisin kuin RCJ-rakenteella, havaitsin että verkkokalvon keskisosissa sijaitsevilla Müllerin gliasoluilla ei ole merkitystä verkkokalvon normaalille kasvulle ja kehitykselle. Sen sijaan eräässä tutkimassani lajissa, parta-agamassa, nämä gliasolut alkoivat jakautua aktiivisesti sen jälkeen kun verkkokalvoon oli aiheutettu vaurio. Lisäksi ne alkoivat tuottaa uusien hermosolujen syntymisestä kertovia merkkiaineita. Müllerin gliasoluilla vaikuttaa siten olevan verkkokalvon normaalin kasvun sijaan rooli vaurion jälkeen aktivoituvien korjausmekanismien käynnistämisessä. Yleisesti tutkimukseni viittaa siihen, että suomumatelijoiden kyky syntymän jälkeiseen verkkokalvon kasvuun ja uusiutumiseen on muihin selkärankaisryhmiin verrattuna keskitasoa. Tämä väitöskirjatutkimus suomumatelijoiden silmistä antaa siten uuden, monimuotoisemman näkemyksen verkkokalvon kasvusta ja uusiutumisesta selkärankaisten keskuudessa.
Subject: developmental Biology
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record