收藏本站
《中国医科大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

小鼠视网膜On-/Off-通路中神经节细胞的功能特性及其调节机制的研究

白霞  
【摘要】: 目的 视网膜接收视觉信号,并将其中所包含的视觉信息编码成不同序列的神经冲动传向大脑。不同的信号传递通路参与处理不同的视觉信息。视锥通路参与编码光强度相对较高的明视觉信息,视杆通路参与编码光强度相对较低的暗视觉信息。在不同强度光适应条件下,光的增强和减弱信号分别通过不同的视锥、视杆信号传递通路进行处理。传递光增强信号的通路称为On-通路,传递光减弱信号的通路称为Off-通路。 在暗视觉条件下,光的增强信号是由两条DL-2-氨基-4-磷丁酸(DL-2-amino-4-phosphonobutyric acid, APB)敏感的视觉通路进行传递的:①视杆细胞→视杆双极细胞→AⅡ型无长突细胞→紧密连接→On视锥双极细胞→On神经节细胞。②视杆细胞→紧密连接→视锥细胞→On视锥双极细胞→On神经节细胞。APB可阻断这两条通路的信号传导。光的减弱信号是由三条不同的APB敏感和不敏感的视杆Off-通路进行处理的:①视杆细胞→视杆双极细胞→AⅡ型无长突细胞→甘氨酸能突触→Off视锥双极细胞→Off神经节细胞。②视杆细胞→紧密连接→视锥细胞→Off视锥双极细胞→Off神经节细胞。③视杆细胞→直接与Off视锥双极细胞相联系→Off神经节细胞。①为APB敏感的视杆Off-通路,②和③为APB不敏感的视杆Off-通路。在明视觉条件下,处理光增强信号的通路为:视锥细胞→On视锥双极细胞→On神经节细胞;处理光减弱信号的通路为:视锥细胞→Off视锥双极细胞→Off神经节细胞。 研究发现,暗视觉条件下,APB敏感的视杆Off-通路的光反应阈值低于APB不敏感的视杆Off-通路;对人类视网膜的研究发现,存在传递慢的、低强度光信号和传递快的、高强度光信号的两条视杆通路;一氧化氮(nitric oxide, NO)可选择性地阻断雪貂视网膜APB敏感的视杆Off-通路的Off光反应;暗视觉条件下,神经元型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase, nNOS)缺乏可降低视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell, RGC)的光敏性。由此可见,不同的On-/Off-通路分别具有不同的功能特性和调节机制。 众所周知,视网膜中,各视觉通路最终都会聚在各自的神经节细胞上,故神经节细胞的反应反映了视网膜中视觉信号处理的最终结果。因此,为了进一步明确这些视觉通路不同的光反应特性、光刺激-反应关系、NO对神经节细胞光敏性的影响及不同通路功能特性的调节机制,本研究采用全细胞电流钳及电压钳技术对神经节细胞进行了记录。 方法 1、C57BL/6小鼠视网膜铺片。 2、通过带有绿色(P-43,545nm光线)磷光体的阴极射线管发出方波光斑刺激,照射视网膜以诱发RGC光反应。 3、暗视觉条件下,电流钳记录APB敏感和不敏感的视杆Off-通路中RGC的光反应,并对反应的最高放电频率和潜伏时进行测定。 4、暗、明视觉条件下,电流钳记录不同On-和Off-通路中RGC对不同频率闪光刺激的光反应,分析其对闪光刺激的频率跟随能力。 5、暗视觉条件下,应用NO供体,S-亚硝基-N-乙酰青霉胺(S-nitroso-N-acetylpeni-cillamine, SNAP),观察其对APB敏感和不敏感的视杆Off-通路中RGC光反应的影响。 6、明视觉条件下,记录RGC的自发和光诱发的兴奋性和抑制性突触后电压和电流,观察一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)的抑制剂,nω-硝基-L-精氨酸甲酯(Nω-Nitro-L-arginine methyl ester, L-NAME)对RGC光敏性的影响并探讨其机制。 7、应用激光共聚焦显微镜,对标记的RGC进行分层扫描,拍照并进行三维重建以判断RGC的分型。 结果 1、暗视觉条件下,APB敏感的视杆Off-通路中RGC的Off光反应的潜伏时显著长于APB不敏感视杆Off-通路,而两条通路中RGC的Off光反应的最高放电频率无显著差异。 2、暗视觉条件下,APB敏感视杆Off-通路中RGC的Off光反应所能跟随的最高闪光刺激频率显著低于APB不敏感视杆Off-通路。视杆On-通路的神经节细胞所能跟随的最高闪光刺激频率显著高于APB敏感的视杆Off-通路。由暗视觉转到明视觉条件下,APB敏感和不敏感的视杆Off-通路中RGC的Off光反应所能跟随的闪光刺激频率均显著升高。 3、暗视觉条件下,NO选择性地阻断小鼠视网膜上APB敏感的视杆Off-通路的光反应。 4、明视觉条件下,L-NAME降低On-/Off-通路中RGC的光敏性。 5、明视觉条件下,L-NAME降低了On-/Off-通路中RGC的自发和光诱发的抑制性突触后电流(inhibitory postsynaptic current, IPSC)的幅度。应用士的宁(strychinine, STR)和印防己毒素(picrotoxin, PTX)消除抑制性突触输入后,L-NAME可显著降低RGC的自发和光诱发的兴奋性突触后电流(excitatory postsynaptic current, EPSC)的幅度,减少自发性EPSC (spontaneous EPSC, sEPSC)的发生频率。 6、在明视觉条件下,应用羟基胺(hydroxylamine, HA)漂白视锥细胞后,L-NAME对RGC的sEPSC的幅度和发生频率无显著影响。在应用APB减少谷氨酸释放到RGC后,L-NAME对RGC的sEPSC的幅度和发生频率无显著影响。 讨论 我们的实验结果显示,小鼠视网膜上不同的On-/Off-通路确实存在不同的功能特性和调节机制。暗视觉条件下,APB敏感视杆Off-通路中RGC的Off光反应的潜伏时显著长于APB不敏感视杆Off-通路。可能的原因有二:①APB敏感和不敏感的视杆Off-通路的视网膜环路不同,APB敏感比不敏感的视杆Off-通路中的突触数目多。②APB敏感的视杆Off-通路信号传递效率较低。另外,实验还发现APB不敏感的视杆Off-通路中RGC的光反应能稳定跟随较高频率的闪光刺激。也有研究发现,APB敏感的视杆Off-通路光刺激阈值低于APB不敏感的视杆Off-通路。因此,我们认为,APB敏感的视杆Off-通路处理低频率、低强度的光减弱信号,并向大脑传递信号的速度较慢;而APB不敏感的视杆Off-通路介导频率和强度相对较高的光减弱信号,且将信号传向大脑速度较快。以往研究显示,NO可选择性地阻断雪貂视网膜APB敏感的视杆Off-通路的Off反应。我们的实验发现在小鼠的视网膜上也存在这一现象。这一结果表明,APB敏感和不敏感的视杆Off-通路不仅分别传递不同的视觉信息,而且也存在着不同的调节机制。从小鼠和雪貂视网膜的研究结果来看,NO对APB敏感视杆Off-通路的特异性调节可能是适用于不同种系动物的一个普遍现象。 通过暗、明视觉条件的转换,我们可以推断出限控不同通路闪光刺激频率跟随特性的部位。暗视觉条件下,位于APB敏感的视杆Off-通路的神经节细胞,在转换到明视觉条件后,能跟随的闪光刺激频率显著升高,而暗视觉条件下,位于视杆On-通路的神经节细胞所能跟随的最高闪光频率显著高于APB敏感的视杆Off-通路,这些结果证明,在该通路中,视杆细胞,视杆双极细胞,AⅡ型无长突细胞和Off视锥双极细胞,Off神经节细胞能跟随高频率的闪光刺激。因此,我们推测,位于AⅡ型无长突细胞与Off视锥双极细胞之间的甘氨酸能突触很可能限控了APB敏感的视杆Off-通路的频率跟随能力。光照时(即给光时),AⅡ型无长突细胞释放甘氨酸抑制Off视锥双极细胞,因而,Off视锥双极细胞到Off神经节细胞的突触输入减少。撤光时,AⅡ型无长突细胞停止向Off视锥双极细胞释放甘氨酸,后者对Off视锥双极细胞的抑制作用被解除了,从而允许Off视锥双极细胞向Off神经节细胞释放谷氨酸以诱发Off光反应。解除甘氨酸对Off视锥双极细胞的抑制作用可触发APB敏感的视杆Off-通路的Off光反应。当闪光刺激频率较高时,每一次给光和撤光的时间均缩短,影响了甘氨酸对Off视锥双极细胞的抑制作用的产生和接触,因而限制了高频率的闪光刺激信号通过APB敏感的视杆Off-通路。应用类似的方法,我们检测了APB不敏感的视杆Off-通路的闪光刺激频率跟随特性。结果表明,在APB不敏感的视杆Off-通路中的Off视锥双极细胞和Off神经节细胞本身能够跟随高频率的闪光刺激。因此,我们推断,APB不敏感的视杆Off-通路的频率跟随能力的限控机制存在于视杆或视锥细胞中。有研究表明,视锥细胞比视杆细胞反应速率更快。视觉通路中,频率跟随能力最低的部分将会成为限制高频率光信号通过的主要成分。因此,我们认为,在APB不敏感的视杆Off-通路中,视杆细胞可能为限控该通路频率跟随特性的主要机制所在。以往研究已显示,暗视觉条件下,NO选择性地阻断APB敏感的视杆Off-通路,减少NO可降低RGC的光敏感性。本研究结果发现,在阻断了抑制性突触电流后,L-NAME显著降低了RGC的自发的和光诱发的EPSC幅度,降低了sEPSC的发生频率。这些结果进一步支持了NO具有刺激兴奋性神经递质释放的作用这一观点。因此,我们推测L-NAME可通过降低视网膜中内源性NO含量,从而减少对RGC的兴奋性突触输入,降低其对光的敏感性。在本部分研究中,我们还对L-NAME通过抑制NOS的活性,减少RGC兴奋性突触电流的可能机制进行了探讨。结果显示,在光漂白视锥细胞后,无论是否应用STR和PTX, L-NAME均不能降低sEPSC的发生频率,因此提示,在明视觉条件下,L-NAME可能作用于视锥细胞以减少突触前谷氨酸递质的释放,从而减少RGC的sEPSC,降低其光敏性。明视觉条件下,L-NAME降低RGCs的敏感性的作用可能也涉及其它的机制,有待进一步研究。 结论 1、APB敏感的视杆Off-通路处理低频率、低强度的光减弱信号,并向大脑传递信号的速度较慢;而APB不敏感的视杆Off-通路介导频率和强度相对较高的光减弱信号,且将信号传向大脑速度较快。 2、NO选择性调节小鼠视网膜APB敏感的视杆Off-通路。 3、位于AⅡ型无长突细胞与Off视锥双极细胞之间的甘氨酸能突触很可能限控了APB敏感的视杆Off-通路的频率跟随特性。 4、视杆细胞限制了APB不敏感的视杆Off-通路的闪光刺激频率跟随特性。 5、明适应条件下,L-NAME可能通过抑制视锥细胞中NOS的活性,降低NO水平,使其谷氨酸释放减少,RGC的兴奋性突触电流减弱,从而降低其光敏性。
【学位授予单位】:中国医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R774.1

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈丽平;商秀丽;;内毛细胞带状突触结构及功能的研究进展[J];医学综述;2011年19期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈旦;急性高眼压后大鼠视网膜突触可塑性及其影响因素的初步探索[D];中南大学;2008年
2 刘雪;GABA能通路对小鸡视网膜神经节细胞协同放电的影响[D];上海交通大学;2009年
3 王绪龙;水平细胞生理特性及神经系统时间信息处理[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李瑶;牛蛙视网膜神经节细胞的感受野特性[D];上海交通大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮怀珍,范晓棠;氯氨酮和L-NAME抑制模拟高原低氧大鼠下丘脑NOS和生长抑素mRNA的表达[J];生理学报;2000年02期
2 范晓棠,阮怀珍,徐海伟,张金海,黄辉;间断性低压性缺氧对大鼠下丘脑NOS和生长抑素神经元的影响[J];神经解剖学杂志;2001年04期
3 高原;彭秀军;刘静;曹立群;;模拟强日光短时间照射导致兔视网膜细胞凋亡的实验研究[J];生物技术通讯;2010年01期
4 张薇;刘宁宁;许建华;刘哲丽;;大鼠视网膜缺血再灌注后HIF-1α的表达与视网膜细胞凋亡的研究(英文)[J];国际眼科杂志;2007年02期
5 刘伟中;;阅读时的形觉剥夺现象——“纽爱适”智能老花眼镜光量子涂层的增视作用[J];中国眼镜科技杂志;2006年11期
6 徐春玲;苏冠方;牟大鹏;;视网膜细胞诱导骨髓间充质干细胞分化为神经元样细胞[J];中国实验诊断学;2007年01期
7 赵奎卿;张文芳;吴鹏程;;牛磺酸对大鼠视网膜缺血再灌注损伤的影响[J];眼科新进展;2007年12期
8 陈伟;彭秀军;李娜;贾洪真;;海水对兔眼视网膜细胞凋亡和Bcl-2/Bax表达的影响[J];山东医药;2008年19期
9 梁丽娜,李根林,王津津,庄曾渊;中药对新生小牛视网膜组织细胞增殖作用的研究[J];中国中医眼科杂志;2004年03期
10 ;用干细胞治疗失明[J];英语教师;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳晓慧;童川;赵留涛;李奎;肖传斌;刘忠虎;;固始鸡视网膜胚胎发育过程中神经元特异性烯醇化酶和波形蛋白的免疫组化研究[A];中国畜牧兽医学会动物解剖学及组织胚胎学分会第十六次学术研讨会论文集[C];2010年
2 滕岩;郑轶;赵凤玲;;葛根素抗糖尿病大鼠视网膜细胞凋亡作用机制[A];第十届全国中西医结合眼科学术会议暨第五届海峡眼科学术交流会论文汇编[C];2011年
3 张瑰;黄思训;;整体观测资料下on–off问题的初值变分同化反演[A];第27届中国气象学会年会灾害天气研究与预报分会场论文集[C];2010年
4 杨永升;庄曾渊;王津津;;石斛散对体外培养人视网膜细胞作用的研究[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年
5 余小平;陈玮;李帅;伍秀华;刘洪;廖纪如;凌文华;;NF-κB在黑米花青素防护大鼠视网膜光化学损伤中的表达变化[A];中国西部第六届营养与健康学术会议论文集[C];2011年
6 何坚;;“大椎穴”振法对颈椎病动物模型NO、NOS影响的实验研究[A];中国中西医结合学会养生学与康复医学专业委员会委员会议暨第七次学术研讨会论文集[C];2011年
7 赵仓焕;林资闵;姜莉;;不同灸量麦粒灸对失眠大鼠下丘脑NO、NOS含量的影响[A];2011中国针灸学会年会论文集(摘要)[C];2011年
8 王威;吕恩基;张燕;赵金茹;;针刺对肠易激综合征大鼠NO及NOS水平的影响[A];2011中国针灸学会年会论文集(摘要)[C];2011年
9 赵仓焕;林资闵;姜莉;;不同灸量麦粒灸对失眠大鼠下丘脑NO、NOS含量的影响[A];广东省针灸学会第十二次学术研讨会暨全国脑卒中及脊柱相关性疾病非药物诊疗技术培训班论文集[C];2011年
10 赵仓焕;林资闵;姜莉;;不同灸量麦粒灸对失眠大鼠下丘脑NO、NOS含量的影响[A];中国针灸学会临床分会全国第十九届针灸临床学术研讨会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 实习生 贾海;细胞可重造受损视网膜[N];科技日报;2007年
2 新讯;视网膜自我修复研究有突破[N];医药经济报;2007年
3 王小龙;美用皮肤干细胞培育出视网膜细胞[N];科技日报;2009年
4 钱铮;人胚胎干细胞可高效培养视网膜细胞[N];医药经济报;2008年
5 张旌;视网膜细胞可再生,实验鼠复明成功[N];新华每日电讯;2007年
6 记者 申小乙;OneWorld(r) Xe营造电子商机[N];中国计算机报;2000年
7 陈丹;眼睛“干细胞”被成功唤醒[N];科技日报;2008年
8 ;移植流产胎儿视网膜细胞手术引发争议[N];医药经济报;2004年
9 记者 高岚;安全“大哥大”IS—One诞生[N];中国计算机报;2000年
10 萧严;Commerce One与三菱合作[N];通信产业报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白霞;小鼠视网膜On-/Off-通路中神经节细胞的功能特性及其调节机制的研究[D];中国医科大学;2010年
2 苑维;益气活血法对糖尿病大鼠视网膜微血管病变的影响[D];北京中医药大学;2010年
3 李双;视神经损伤后的视网膜质子磁共振波谱检测和神经保护的研究[D];华中科技大学;2011年
4 汪澎;蛋白激酶B(Akt)促进氧诱导的鼠视网膜新生血管形成的初步研究[D];中南大学;2011年
5 华宁;VEGF164和SEMA3A在大鼠氧致视网膜病变模型中表达的初步研究[D];天津医科大学;2010年
6 艾明;糖尿病性视网膜病变发病相关机制研究[D];武汉大学;2011年
7 陈芝清;钙蛋白酶在高眼压诱导的视网膜缺血再灌注损伤发生机制中的作用[D];浙江大学;2008年
8 王海燕;Math5在骨髓间充质干细胞向视网膜神经节样细胞分化过程中作用[D];吉林大学;2010年
9 于甫;有机磷杀虫剂毒死蜱经氧化胁迫诱导小鼠视网膜细胞凋亡及维生素C和E的联合保护作用[D];兰州大学;2008年
10 牛晓琳;β3-肾上腺素能受体调控NOS偶联在压力负荷小鼠心肌肥厚中的作用[D];第四军医大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐旻;人造视网膜电极阵列研究[D];上海交通大学;2010年
2 易果果;血小板反应蛋白-1在氧诱导视网膜病变小鼠视网膜中的表达及意义[D];中南大学;2011年
3 李天翱;视网膜上假体多通道双层柔性薄膜微电极阵列的设计与测试[D];上海交通大学;2010年
4 万刚辉;轴突导向因子-1在氧诱导视网膜病变小鼠视网膜中的表达[D];中南大学;2010年
5 丁国鹏;大鼠视网膜急性缺血损伤时视网膜神经节细胞脑红蛋白的表达[D];山西医科大学;2010年
6 何军;视网膜细胞散射体对光源偏振性的影响研究[D];南京理工大学;2012年
7 段佳良;中心性浆液性脉络膜视网膜病变的光学相干断层扫描结果与视力的相关性研究[D];河北医科大学;2010年
8 王清;热喘平口服液对哮喘豚鼠血清NO、NOS的实验研究[D];陕西中医学院;2010年
9 全伟;紧张型头痛血浆NO、NOS含量变化的临床和实验研究[D];山东中医药大学;2011年
10 吕金英;间断腹腔注射不同剂量丙泊酚对大鼠血清NO及心、肝、肾组织NOS活性的影响[D];浙江大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026