新的加州大學洛杉磯分校 ( UCLA ) 小鼠研究表明，退化視網(wǎng)膜中的“休眠”視錐細胞根本沒有休眠，而是繼續(xù)發(fā)揮作用，產(chǎn)生對光的反應并驅(qū)動視網(wǎng)膜活動以促進視覺。
視網(wǎng)膜中產(chǎn)生視覺體驗的細胞是視桿細胞和視錐細胞。視桿細胞在昏暗的光線下活躍，視錐細胞在白天活躍。導致視桿細胞死亡的突變會引發(fā)大多數(shù)遺傳性視網(wǎng)膜變性。在幾乎所有的視桿細胞死亡后，視錐細胞仍能存活，但它們會縮回細胞的關(guān)鍵部分并呈現(xiàn)“休眠狀態(tài)”。
但是，雖然過去的文獻表明休眠細胞沒有功能，并且早期對它們進行記錄的嘗試表明沒有光驅(qū)動的活動，但這項新研究首次表明這些細胞仍然具有活力。此外，從視網(wǎng)膜記錄的下游信號表明視覺處理并沒有像預期的那樣受到損害。作者說，他們的發(fā)現(xiàn)表明，保護這些細胞或增強其敏感性的治療干預能夠保持幾乎正常的白天視力。
“雖然視錐細胞的敏感性比正常情況低 100-1000 倍，但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)投射到大腦的神經(jīng)節(jié)細胞的敏感性下降要小得多，”資深作者 Alapakkam Sampath 說，加州大學洛杉磯分校 Jules Stein 眼科研究所的 Grace 和 Walter Lantz 捐贈的眼科主席以及加州大學洛杉磯分校大衛(wèi)格芬醫(yī)學院的教授。“似乎視網(wǎng)膜內(nèi)部的適應機制可能試圖將敏感性差異降至最低，以保持神經(jīng)節(jié)細胞中的強大信號——這與我們對大腦的了解是一致的。對損傷和疾病做出反應的穩(wěn)態(tài)機制通常會掩蓋缺陷。這就是為什么在缺陷變得非常嚴重之前很難發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)問題。”
該研究最近發(fā)表在同行評審期刊《當代生物學》上。
“雖然視錐細胞的敏感性比正常水平低 100-1000 倍，但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)投射到大腦的神經(jīng)節(jié)細胞的敏感性下降要小得多，”資深作者 Alapakkam Sampath 說。圖片來源：米蘭達·斯卡拉布里諾
研究人員檢查了視桿細胞退化后小鼠視錐細胞的膜特性。膜片鉗記錄方法是一種實驗室技術(shù)，用于研究活細胞中的電流，同時控制細胞的膜電位或膜電壓。這些單細胞記錄可以確定細胞活動的關(guān)鍵特征，包括特定膜電流的存在、細胞是否有光反應，以及它們是否可能連接到視網(wǎng)膜中的下游神經(jīng)元。此外，研究人員使用多電極陣列記錄來建立所有視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的活動，并且可以顯示神經(jīng)節(jié)細胞對空間位置隨時間變化的視覺刺激做出反應的能力。
這些記錄表明，視桿細胞大部分退化的視網(wǎng)膜中剩余的視錐細胞仍然具有功能。盡管負責產(chǎn)生光響應(或光轉(zhuǎn)導)以及與下游細胞的突觸連接的解剖學特化缺失，但這些功能的敏感性仍然低于正常水平。這些細胞仍然顯示出正常視錐細胞的許多特征，包括類似的靜息膜電位、正常的突觸 Ca2+ 電流和光反應，盡管它們不再具有傳統(tǒng)上認為需要光反應的細胞部分。此外，神經(jīng)節(jié)細胞保留了以相似的空間和時間敏感性對視覺刺激作出反應的能力。
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