Glukose ist ein essentieller Metabolit für die neuronale Netzhaut, wo sie verwendet wird, um hohe Glykolyseraten und mitochondriale Atmung zu fördern, um Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) zu erzeugen1. Da Glukose das bevorzugte Energiesubstrat ist, exprimieren viele Netzhautzellen Glukosetransporter (GLUTs), um die Aufnahme von Glukose aus dem Gefäßsystem und dem umgebenden Gewebe zu erleichtern2. GLUTs umfassen eine Familie von intrinsischen Membranglykoproteinen, die für den Glukosetransport in Säugetierzellen verantwortlich sind3. Der GLUT-Transporter-1 (GLUT1) ist der primäre Glukosetransporter in der Netzhaut, der in den Netzhautschichtenexprimiert wird 4 und von den Kapillarendothelzellen, die die Blut-Netzhaut-Schranke (BRB) bilden5. Interessanterweise geht bei neurodegenerativen Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS), einschließlich der Alzheimer-Krankheit, eine Verringerung des GLUT1-Proteinspiegels und der Glukoseaufnahme der Hirnatrophie und der neuronalen Dysfunktion beim Menschen voraus 6,7. In einem Rattenmodell für okuläre Hypertonie wurden auch in den Kapillaren niedrigere GLUT1-Spiegel beobachtet8. Ein verminderter Transport von Glukose in die äußere Netzhaut ist mit dem Verlust von Photorezeptoren in Tiermodellen der menschlichen Retinitis pigmentosa verbunden und kann auch eine Rolle bei der retinalen Neurodegeneration spielen, wie sie beim Glaukom beobachtet wurde. Daher ist ein Verständnis des Glukosetransports in der neuronalen Netzhaut erforderlich, um seine Rolle bei der retinalen Neurodegeneration zu belegen.
Hier beschreiben wir eine neuartige, kostengünstige und unkomplizierte biochemische Methode zur Messung der 6-NBDG-Aufnahme in ex vivo muriner neuraler Netzhaut, d.h. unter Ausschluss von retinalem pigmentiertem Epithel und Aderhaut. Im Vergleich zu anderen fluoreszierenden Analoga wie 2-NBDG besteht 6-NBDG aus einer Glukoseeinheit, auf der eine fluoreszierende Nitrobenzoxydiazoaminogruppe die Hydroxylgruppe an Kohlenstoff 6 ersetzt, wodurch die Phosphorylierung durch Hexokinase und ein weiterer metabolischer Abbau verhindertwerden 9. Obwohl 6-NBDG eine hohe Spezifität für GLUT1 aufweist, mit einer 300-mal höheren Bindungsaffinität als Glucose9, weisen wir die Aufnahme dieses Analogons in Gegenwart von GLUT1-Inhibitoren10 nach. Damit bietet dieser Assay eine relativ schnelle und kostengünstige Methode zur Messung der Glukoseaufnahme ex vivo in der gesamten Mausnetzhaut, die teilweise GLUT1-vermittelt ist.
Die Messung der Glukoseaufnahme im Gewebe in Echtzeit ist eine Herausforderung und erfordert oft eine Radioisotopenmarkierung oder hochauflösende bildgebende Verfahren. Hier verwenden wir einen fluoreszierenden biochemischen Assay, um die 6-NBDG-Aufnahme über mehrere Netzhautproben unter ex vivo-Bedingungen schnell zu bestimmen. Das Protokoll liefert Informationen über die Gesamtglukoseaufnahme der Netzhaut; sie liefert keine Informationen über die netzhautzellspezifischen Niveaus der 6-NBDG-Aufnahme.