生物钟“看到”光的视觉基础——内在光感受性视网膜神经节细胞

哺乳动物眼除了调节图形视觉功能外,还负责调节非形觉视觉功能。非形觉功能主要是指眼可以将外部光信息传递到机体生物钟,调节昼夜节律、激素分泌、瞳孔大小变化等功能。传统理论认为,无论图形视觉功能还是非形觉功能都由经典的光感受器(视杆、视锥细胞)启动的。近年发现一类特殊的视网膜神经节细胞(RGCs)具有内在光感受性,称为内在光感受性视网膜神经节细胞(ipRGCs),被认为是第三类光感受器。此类细胞的出现为理解非形觉视觉系统,特别是生物钟如何依据外部光信号调节机体节律功能带来了长足进展。就ipRGCs的解剖学、发育特点,以及生物功能和相关调控作用进行综述。

小鼠光感受器细胞丢失环境对内在光感受性视网膜神经节细胞的影响

目的研究视网膜变性小鼠(rd)光感受器细胞丢失病变过程中内在光感受性视网膜神经节细胞(inner photosensitive retinal ganglion cells,ipRGCs)及其黑视素表达的变化。方法取出生后1月龄、3月龄和6月龄视网膜变性小鼠和正常对照小鼠,分离视网膜行melanopsin免疫组化染色,阳性细胞计数;应用荧光定量PCR和western-blot,检测不同病变阶段rd小鼠视网膜中melanopsin基因和蛋白的表达情况,分析组间差异。结果正常小鼠视网膜约1%视网膜神经节细胞呈melanopsin阳性表达,分布于全视网膜。rd小鼠melanopsin阳性神经节细胞数量同正常小鼠相比,各年龄组均无明显差异;荧光定量PCR结果显示,与正常对照组和1月龄rd小鼠组相比,3月龄和6月龄rd小鼠视网膜melanopsin mRNA的表达量显著上调,且差异有统计学意义(P<0.05)。western-blot结果显示,随着出生年龄的增长rd小鼠视网膜melanopsin蛋白表达量呈上升趋势,6月龄rd小鼠与1月龄rd小鼠间差异有统计学意义(P<0.05)。结论视网膜变性小鼠病变进程中,内在光感受器视网膜神经节细胞数量无明显变化,而基因和蛋白分析显示melanopsin表达逐渐上调,在病变晚期尤为显著。提示在视网膜变性微环境中,经典光感受器细胞丢失后,ipRGCs作为第三类光感受器细胞可能试图代偿感光功能,上调特异感光色素的表达。

青光眼与生物节律

内在光感受性视网膜神经节细胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cells,ipRGC)是非形觉功能的主要光感受器,负责调节睡眠觉醒以及激素分泌等生物节律活动.青光眼作为一类特征性损害视网膜神经节细胞的疾病,同样可导致ipRGC及其相关传导通路的损伤,影响光信号的接受及光导引作用.青光眼患者中由ipRGC调节的非形觉功能出现损害的比例显著增高,包括睡眠障碍、激素分泌异常以及瞳孔对光反射功能下降等.研究青光眼与生物节律的关系有助于丰富青光眼临床诊疗内涵.