פגיעה מוחית טראומטית (TBI) היא פגיעה פתאומית שגורמת לנזק עצבי למוח. בצורות חמורות של TBI, כמו למשל אלה שנגרמות על ידי תאונות דרכים או התנגשויות ספורט ופציעות פיצוץ כתוצאה מפיצוצים, כוחות מכניים עלולים לשבש את ארכיטקטורת התא, מה שמוביל לדלקת, עקה חמצונית, אקסיטוטוקסיות, ובסופו של דבר מוות עצבי 1,2.
הרשתית, החלק הנגיש ביותר של מערכת העצבים המרכזית (CNS), שימשה כמערכת TBI מודל לחקר המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס אקסיטוטוקסיות ולפיתוח אסטרטגיות להתערבות טיפולית 3,4,5. מודלי הרשתית הרלוונטיים ביותר למחקרי TBI הם מודל ריסוק עצב הראייה ואקסיטוטוקסיות הנגרמת על ידי N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) של רשתית. במודל הרשתית המושרה על ידי NMDA, תאי גנגליון רשתית (RGCs) זוהו כסוג הרגיש ביותר של נוירונים ברשתית מכיוון ש-RGCs משתמשים בגלוטמט כמוליך עצבי מעורר עיקרי וסוגים שונים של קולטני גלוטמט, כולל קולטני AMPA (AMPARs), קולטני KAPA (KAPARs) וקולטני NMDA, כדי להפעיל פוטנציאל אקסון6. בנוסף ל-RGCs, תאי רשתית ומעגלים עצביים אחרים עלולים להיות מושפעים גם מטיפול ב-NMDA 7,8,9. מריחה תוך-זגוגית של NMDA מעוררת פתיחה ממושכת של קולטן ה-NMDA, מה שמוביל לזרם עודף של סידן לתאים, מה שגורם לפעילות עצבית מעוררת יתר ולהומאוסטזיס סידן לא מאוזן 10,11,12,13.
קולטן NMDA הוא קומפלקס הטרומרי המורכב משלוש תת-יחידות: GluN1, GluN2 ו-GluN3 14,15,16,17,18. GluN1, המקודד על ידי Grin1, מכיל שמונה איזופורמים בעכברים עקב שחבור חלופי של Grin1. ישנן ארבע תת-יחידות שונות של GluN2 (a-d), המקודדות על ידי ארבעה גנים נפרדים: Grin2a-2d. ישנן שתי יחידות משנה שונות של GluN3 (a ו-b), המקודדות על ידי Grin3a ו-3b. על פי נתוני scRNA-seq 19,20, Grin1 מתבטא מאוד ברוב תת-הסוגים של RGC (איור 1A) כמו גם בכמה תת-סוגים של תאי אמקרין (AC) עם רמות ביטוי חלשות עד בינוניות (איור 1B). Grin2a מועשר בפחות תת-סוגים של RGC ו-AC, בעוד ש-Grin2b מתבטא בצורה מתונה ברוב תת-הסוגים של RGC ו-AC רבים (איור 1A,B). רמות הביטוי של Grin2c, Grin2d ו-Grin3b ב-RGCs ו-ACs נמוכות ביותר (איור 1A,B). ניתן לראות ביטוי Grin3a בכמה תת-סוגים של RGC ובאופן חלש בכמה ACs (איור 1A,B). בנוסף לתפקידם של קולטני NMDA, אקסיטוטוקסיות המופעלת על ידי זרם סידן באמצעות AMPARs חדירים לסידן תוארה במודלים מרובים של מחלות21. הביטוי של תת-יחידות קולטן NMDA עשוי לספק רמזים מדוע אקסיטוטוקסיות הנגרמת על ידי NMDA מכוונת בעיקר ל-RGCs כמו גם ל-ACs 9,10,14,22,23.
שיטות קונבנציונליות להערכת פנוטיפים ברשתית המושרים על ידי NMDA כוללות צביעת המטוקסילין ואאוזין (H&E) לאיתור חריגות היסטולוגיות, בדיקת TUNEL למוות תאי וצביעה אימונופלואורסצנטית (IF) באמצעות סמן ביולוגי ספציפי לסוג התא 8,10,24,25,26 . ברמה התאית, נעשה שימוש בטכניקות הדמיה קונפוקלית ומילוי צבע כדי לחקור את רצף האירועים ב-RGCs גוססים במודל הרשתית המושרה על ידי NMDA. שיטות אלה סיפקו תובנות חשובות לגבי התאים התת-תאיים של ה-RGCs הגוססים ואפשרו לזהות את סוגי ה-RGCs העמידים ששורדים תחת עלבון NMDA27,28.
כאן, אנו משתמשים בצביעה של פוספטאז אלקליין (AP) המופעל גנטית כדי לחקור את המאפיינים האנטומיים והפנוטיפים של נוירונים ברשתית העכבר תחת אקסיטוטוקסיות הנגרמת על ידי NMDA 29,30,31. הרציונל לבחירת שיטה זו נובע מפשטותה, עלות-תועלת ויכולתה לקבל סקירה מקיפה של המאפיינים האנטומיים של תת-סוגים עצביים על פני כל הרשתית, מה שהופך אותה למתאימה היטב להערכות גסות ולניתוחים השוואתיים בקנה מידה גדול. גישה זו מספקת תובנות חדשות לגבי האופן שבו נוירונים ברשתית מגיבים ל-NMDA הן ברמה הגולמית והן ברמה התת-תאית. אנו צופים כי אסטרטגיה זו תהיה ישימה באופן נרחב להערכת שינויים מורפולוגיים במודלים שונים של מחלות המשפיעים על הארכיטקטורה העצבית והארגון הסינפטי 4,26,32,33.