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研究發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細胞參與調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜自發(fā)活動波

作者:宋檢 時間:2022-12-08 來源:互聯(lián)網(wǎng)

6月4日,《細胞-報告》期刊在線發(fā)表了中國科學院腦科學與智能技術**創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經(jīng)科學國家重點實驗室杜久林研究組題為《穆勒膠質(zhì)細胞通過谷氨酸轉(zhuǎn)運體和AMPA受體參與視網(wǎng)膜自發(fā)活動波》的研究論文。該研究通過在發(fā)育早期斑馬魚上進行在體鈣成像和電生理記錄,發(fā)現(xiàn)穆勒膠質(zhì)細胞分別通過AMPA受體和谷氨酸轉(zhuǎn)運體參與和調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜自發(fā)活動波。

 

在發(fā)育早期的視網(wǎng)膜中,相鄰神經(jīng)節(jié)細胞(視網(wǎng)膜的第三級細胞)會發(fā)生波狀傳播的自發(fā)神經(jīng)活動,這種現(xiàn)象被稱為視網(wǎng)膜自發(fā)活動波。對于視網(wǎng)膜波的研究已有近30年,已知視網(wǎng)膜波能通過視神經(jīng)傳遞到中樞視覺系統(tǒng),對視覺系統(tǒng)拓撲投射樣神經(jīng)通路的精確形成至關重要。然而,視網(wǎng)膜波的來源以及如何被調(diào)節(jié)仍不清楚。在杜久林組的早期工作中 (Nature Communications 2016, 7:12650),他們首次發(fā)現(xiàn)雙*細胞軸突末梢以NMDA自受體依賴的放大機制介導了谷氨酸能視網(wǎng)膜波的發(fā)生。

 

穆勒膠質(zhì)細胞是脊椎動物視網(wǎng)膜中一種主要的膠質(zhì)細胞,其橫跨整個視網(wǎng)膜,并與臨近視網(wǎng)膜神經(jīng)元形成緊密連接,調(diào)節(jié)視覺信號的傳遞,維持視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)。然而,對于其在發(fā)育早期中的功能所知甚少。研究者利用全細胞膜片鉗記錄、鈣成像等多種在體研究技術,發(fā)現(xiàn)3天的幼年斑馬魚的穆勒膠質(zhì)細胞具有自發(fā)的波狀活動,且與雙*細胞和神經(jīng)節(jié)細胞上的視網(wǎng)膜波具有相同的時空特性。藥理實驗證明,穆勒膠質(zhì)細胞上的視網(wǎng)膜波依賴于雙*細胞的谷氨酸信號。進一步,研究者結(jié)合全細胞記錄和藥理手段,發(fā)現(xiàn)穆勒膠質(zhì)細胞的突起上表達有膠質(zhì)細胞特有的谷氨酸轉(zhuǎn)運體以及AMPA受體。阻斷AMPA受體能消除視網(wǎng)膜波發(fā)生時穆勒膠質(zhì)細胞上的鈣活動;而功能性上調(diào)或下調(diào)膠質(zhì)細胞谷氨酸轉(zhuǎn)運體則會影響神經(jīng)節(jié)細胞上視網(wǎng)膜波的發(fā)生。綜上所述,穆勒膠質(zhì)細胞通過AMPA受體可檢測到視網(wǎng)膜自發(fā)活動波的發(fā)生,并通過谷氨酸轉(zhuǎn)運體調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜波的發(fā)生和傳播。

 

這項工作在杜久林指導下,主要由副研究員張榮偉完成,同時得到杜文杰和加州理工大學教授David Prober的支持。該工作受到上海市科技重大專項、國家自然基金面上項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、中科院青年促進會項目、上海市優(yōu)秀學術帶頭人項目等的支持。

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