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Die Stäbchen- und Zapfen-Photorezeptorzellen der Vertebratenretina sind hochspezialisierte bipolare Neurone, die sich aus morphologisch und funktionell klar definierten Kompartimenten zusammensetzen: dem photosensitiven Außensegment, dem Innensegment, in dem alle biosynthetisch aktiven Organellen lokalisiert sind, dem Pericaryon, als Träger der Erbinformation, und das synaptische Terminal mit den spezialisierten Ribbon-Synapsen.

Das Außensegment der Photorezeptorzellen ist durch Stapel von Membranscheiben (-disks) charakterisiert an deren Membranen die Komponenten der visuelle Signaltransduktionskaskade arrangiert sind. Diese Membranen werden zeitlebens erneuert indem gealterte Membrandisk-Pakete an der Spitze des Außensegmentes abgeschnürt und von den Zellen des retinalen Pigmentepithels phagozytiert werden. Die Genese von neuen Membranen erfolgt an der Basis des Außensegments. Neu-synthetisierte Bestanteile des Außensegments können nur über das sogenannte Verbindungscilium (=connecting cilium) vom Ort ihrer Synthese im Innensegment zu ihren Wirkungsorten im Außensegment gelangen. Morphologische, molekulare und genetische Untersuchungen zeigen jedoch auch, dass nicht nur dieses Verbindungsstück ciliären Charakter aufweist, sondern dass das Außensegment insgesamt einem hochgradig modifizierten, sensorischen Primärcilium entspricht. So projizieren die Mikrotubuli des Verbindungsciliums als Axonem weit in das Außensegment der Photorezeptorzelle hinein und bilden so die Transportwege für den sogenannten Intraflagellaren Transport (IFT). Auch die molekulare Identität weiterer ciliärer Komponenten in den Photorezeptorzellen spricht für diese Hypothese. So ist es auch nicht verwunderlich, dass in aktuellen human-genetischen Untersuchungen mehr und mehr Mutationen in Genen, die für Komponenten von Cilien kodieren, als molekulare Ursachen für die Dysfunktion von Photorezeptorzellen und die dadurch bedingte retinalen Degenerationen identifiziert werden.

Insgesamt ermöglichten die vielschichtigen, interdisziplinären Analysen der letzten Jahre wertvolle Einblicke in die molekulare Komposition der Photorezeptorcilien und damit auch in die molekulare Funktion von Photorezeptorzellen. Basierend auf die erhaltenen Erkenntnisse zur Pathophysiologie retinaler Degenerationserkrankungen können neue Ziele für zukünftige therapeutische Ansatze definiert werden.

Unterstützung: DFG; EU FP7 «SYSCILIA»; EU FP7 «TREATRUSH»; FAUN-Stiftung, Nürnberg; Forschung contra Blindheit – Initiative Usher-Syndrom; ProRetina Deutschland; BMBF «HOPE2».