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Developmental control of rod number via a light-dependent retrograde pathway from intrinsically photosensitive retinal ganglion cells
Developmental Cell ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-08-13 , DOI: 10.1016/j.devcel.2024.07.018 Shane P D'Souza 1 , Brian A Upton 1 , Kiara C Eldred 2 , Ian Glass 3 , Gowri Nayak 4 , Kassidy Grover 5 , Abdulla Ahmed 6 , Minh-Thanh Nguyen 1 , Yueh-Chiang Hu 4 , Paul Gamlin 7 , Richard A Lang 8
Developmental Cell ( IF 10.7 ) Pub Date : 2024-08-13 , DOI: 10.1016/j.devcel.2024.07.018 Shane P D'Souza 1 , Brian A Upton 1 , Kiara C Eldred 2 , Ian Glass 3 , Gowri Nayak 4 , Kassidy Grover 5 , Abdulla Ahmed 6 , Minh-Thanh Nguyen 1 , Yueh-Chiang Hu 4 , Paul Gamlin 7 , Richard A Lang 8
Affiliation
Photoreception is essential for the development of the visual system, shaping vision’s first synapse to cortical development. Here, we find that the lighting environment controls developmental rod apoptosis via Opn4-expressing intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs). Using genetics, sensory environment manipulations, and computational approaches, we establish a pathway where light-dependent glutamate released from ipRGCs is detected via a transiently expressed glutamate receptor (Grik3) on rod precursors within the inner retina. Communication between these cells is mediated by hybrid neurites on ipRGCs that sense light before eye opening. These structures span the ipRGC-rod precursor distance over development and contain the machinery for photoreception (Opn4) and neurotransmitter release (Vglut2 & Syp). Assessment of the human gestational retina identifies conserved hallmarks of an ipRGC-to-rod axis, including displaced rod precursors, transient GRIK3 expression, and ipRGCs with deep-projecting neurites. This analysis defines an adaptive retrograde pathway linking the sensory environment to rod precursors via ipRGCs prior to eye opening.
中文翻译:
通过来自固有光敏性视网膜神经节细胞的光依赖性逆行途径对视杆数的发育控制
光感受对于视觉系统的发育至关重要,塑造视觉的第一个突触到皮质发育。在这里,我们发现照明环境通过表达 Opn4 的固有光敏性视网膜神经节细胞 (ipRGC) 控制发育杆细胞凋亡。使用遗传学、感觉环境操作和计算方法,我们建立了一条通路,通过视网膜内视杆前体上瞬时表达的谷氨酸受体 (Grik3) 检测从 ipRGCs 释放的光依赖性谷氨酸。这些细胞之间的通讯是由 ipRGC 上的杂交神经突介导的,这些神经突在睁眼前感知光。这些结构跨越了ipRGC-rod前体在发育过程中的距离,并包含了光接收(Opn4)和神经递质释放(Vglut2和Syp)的机制。对人类妊娠视网膜的评估确定了 ipRGC 到杆轴的保守标志,包括移位的杆前体、瞬时 GRIK3 表达和具有深突出神经突的 ipRGC。该分析定义了在睁眼之前通过 ipRGC 将感觉环境与视杆前体联系起来的适应性逆行途径。
更新日期:2024-08-13
中文翻译:
通过来自固有光敏性视网膜神经节细胞的光依赖性逆行途径对视杆数的发育控制
光感受对于视觉系统的发育至关重要,塑造视觉的第一个突触到皮质发育。在这里,我们发现照明环境通过表达 Opn4 的固有光敏性视网膜神经节细胞 (ipRGC) 控制发育杆细胞凋亡。使用遗传学、感觉环境操作和计算方法,我们建立了一条通路,通过视网膜内视杆前体上瞬时表达的谷氨酸受体 (Grik3) 检测从 ipRGCs 释放的光依赖性谷氨酸。这些细胞之间的通讯是由 ipRGC 上的杂交神经突介导的,这些神经突在睁眼前感知光。这些结构跨越了ipRGC-rod前体在发育过程中的距离,并包含了光接收(Opn4)和神经递质释放(Vglut2和Syp)的机制。对人类妊娠视网膜的评估确定了 ipRGC 到杆轴的保守标志,包括移位的杆前体、瞬时 GRIK3 表达和具有深突出神经突的 ipRGC。该分析定义了在睁眼之前通过 ipRGC 将感觉环境与视杆前体联系起来的适应性逆行途径。