Regeneration in the ageing retina of the zebrafish.

De invloed van verouderingsprocessen op het regeneratief potentieel van de zebravisretina 

Verouderingsprocessen in het centraal zenuwstelsel (CZS) dragen in belangrijke mate bij tot het voorkomen van optische neuropathieën en andere neurologische aandoeningen die gekenmerkt worden door neurodegeneratie, zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson en herseninfarcten. Deze zijn vaak permanent en zelfs veelal fataal, in belangrijke mate omdat het CZS van de mens, en van adulte zoogdieren in het algemeen, slechts een geringe regeneratieve capaciteit heeft. Effectieve behandelingen voor deze neuronale ziektes of beschadigingen zullen hoe dan ook neuroprotectie, axonale regeneratie, en/of volledige de novo neurogense moeten bewerkstelligen. Hoewel intensief onderzoek over de voorbije jaren in belangrijke mate heeft bijgedragen tot nieuwe benaderingen en mogelijke therapeutische strategieën voor regeneratie, is het potentieel van deze applicaties in oudere organismen niet gekend.

Slechts recent werd de zebravis, waarin processen als neuronale herpopulatie, differentiatie, axonale regeneratie, en remyelinatie duidelijk te onderzoeken zijn, als verouderingsmodel naar voor geschoven. Het optisch systeem vormt op zijn beurt een krachtig model om neuronale beschadiging en neuroregeneratie te bestuderen en heeft reeds in belangrijke mate bijgedragen tot onze huidige kennis van de multifactoriële oorzaken die leiden tot het falen van axonale regeneratie in het volwassen CZS. Een belangrijk deel van de studie van retinale en optische zenuwregeneratie wordt reeds uitgevoerd in adulte zebravissen vanwege een sterk gelijkende morfologie en functie van het retinotectaal systeem binnen het phylum van de Vertebrata. Aanwijzingen uit de literatuur, alsook eigen preliminaire data suggereren dat het regeneratief potentieel echter significant afneemt in de senescente zebravis. De zebravis vormt dus een uniek gepositioneerd model waarin de processen van veroudering en hun invloed op regeneratieve strategieën zoals axonheruitgroei van beschadigde neuronen enerzijds en de novo neurogenese na significante neuronale celdood anderzijds, bestudeerd kunnen worden.

Met deze studie beogen we een verminderd regeneratief potentieel in de senescente zebravisretina aan te tonen en onderliggende moleculen te identificeren die deze afname in regeneratiecapaciteit onderliggen. Hiertoe zullen vijf doelstellingen nagestreeft worden. Aangezien tot op heden slechts weinig informatie bekend is over het senescente zebravisoog, zal eerst de algemene morfologie van de verouderde retina, de distributie van cellen en de organisatie van de verschillende lagen bestudeerd worden. Verder zal specifiek gekeken worden naar processen kenmerkend voor verouderde weefsels, zoals het optreden van oxidatieve stress, inflammatie en degeneratie. Vervolgens zal het regeneratief potentieel van de senescente zebravisretina zal in kaart worden gebracht aan de hand van twee gevalideerde letselparadigma’s. Enerzijds zal de novo neurogenese van retinale ganglioncellen (RGCs) worden onderzocht na inductie van RGC degeneratie met het toxine ouabaïne, waarbij de specifieke bijdrage van radiale glia aan het responsproces relatief eenvoudig kan worden nagegaan. Anderzijds zal de axonheruitgroei van endogeen aanwezige beschadigde neuronen worden nagegaan in een delicater en klinisch relevanter schadeproces, namelijk na pletten van de optische zenuw. Tenslotte moet een vergelijkende proteoomanalyse van jonge versus oude, al dan niet regenererende zebravisretina’s, het mogelijk maken belangrijke ‘ouderdomsproteïnen’ te identificeren die de afname in het regeneratief potentieel van de senescente retina onderliggen. Vervolgens zullen vijf geselecteerde eiwitten worden gevalideerd aan de hand van Western blot en in vivo experimenten. Via transgene/mutante zebravislijnen of loss-­#of-­# function strategieën zal de bijdrage van deze moleculen in de regeneratierespons van het verouderd zebravis retinotectaal systeem worden bepaald.