多巴胺D1受体参与明亮光照对小鼠形觉剥夺性近视的抑制

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:heatsink
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目的:  动物实验和流行病学调查都发现明亮光照环境能够有效抑制近视进展,但其机制目前尚不明确。本研究拟通过生物测量和免疫荧光等方法,探讨明亮光照是否能够抑制小鼠的形觉剥夺性近视,以及多巴胺D1受体通路在其中发挥了何种作用。  方法:  生物测量实验:为了研究不同光照强度以及SCH39166对屈光发育和形觉剥夺的影响,将262只3周龄C57BL/6小鼠先按照普通光照与明亮光照随机分为2大类,再按照是否进行形觉剥夺及注射药物分为12组:NL(n=22)、NL+DMSO(n=18)、NL+SCH(n=14)、NL+FD(n=30)、NL+FD+DMSO(n=22)、NL+FD+SCH(n=23)、BL(n=26)、BL+DMSO(n=14)、BL+SCH(n=12)、BL+FD(n=31)、BL+FD+DMSO(n=25)、BL+FD+SCH(n=25)。实验持续28天。在实验开始时及第28天实验结束时进行眼生物学测量,包括屈光力、眼轴长度、前房深度、晶体厚度、玻璃体腔深度,以观察小鼠屈光发育情况。在实验开始及结束时测量NL和BL两组的视网膜厚度,并在实验第21天测量这两组的视网膜电图水平,以明确本实验所采用的明亮光照强度是否可能造成视网膜损伤,进而影响实验结果。  免疫荧光实验:另取37只3周龄C57BL/6小鼠和28只3周龄Drd1 a-tdTomato小鼠,随机分配到NL、NL+FD、BL、BL+FD四组中。实验2天后取视网膜进行3方面的免疫荧光实验:1、取NL、NL+FD、BL、BL+FD四组的C57BL/6小鼠进行视网膜铺片,对p-TH进行免疫荧光染色,评估明亮光照及形觉剥夺对视网膜多巴胺合成情况的影响;2、取NL、NL+FD、BL、BL+FD四组的Drd1a-tdTomato小鼠进行视网膜冰冻切片,对c-fos进行免疫荧光染色,评估明亮光照及形觉剥夺对视网膜D1受体激活程度的影响;3、取NL、BL组的Drd1 a-tdTomato小鼠进行视网膜冰冻切片,用多种视网膜内核层神经元特异性免疫荧光标记物分别与c-fos共染,评估明亮光照对表达D1受体的不同类型神经元激活程度的影响。神经元特异性标记物包括PAX6:无长突细胞标记物;GAD67: GABA能无长突细胞标记物;Parvalbumin(PV): AⅡ无长突细胞和水平细胞标记物;CHX10:双极细胞标记物;Goα: ON双极细胞标记物;recoverin:一类OFF双极细胞标记物。  结果:  明亮光照能够使正常视觉状态下小鼠眼屈光状态向着远视方向进展(NL vs.BL:5.28±1.08D vs.8.87±0.84D, P=0.031, two-way ANOVA),也能使形觉剥夺性近视减少45.8%(NL+FD vs.BL+FD:-8.49±0.72D vs.-4.60±0.92D, P<0.001,two-way ANOVA)。选择性D1受体拮抗剂SCH39166不但能够阻断明亮光照对形觉剥夺性近视的抑制作用(BL+FD+DMSO vs.BL+FD+SCH:-5.82±0.93Dvs.-10.68±0.90D, P<0.001, two-way ANOVA),还能够使普通光照条件下形觉剥夺性近视程度增加约30.76%(NL+FD+DMSO vs.NL+FD+SCH:-8.29±0.78Dvs.-10.84±1.01D, P=0.026, two-way ANOVA),眼轴长度及玻璃体腔深度的变化趋势与屈光力相符。明亮光照表现出能够抑制形觉剥夺眼玻璃体腔和眼轴的延长的趋势(NL+FD vs.BL+FD:0.013±0.006mm vs.0.008±0.005mm for VDC,P=0.427;0.024±0.007mmvs.0.013±0.007mm for AL, P=0.229, two-wayANOVA)。而在明亮光照的同时使用SCH39166,形觉剥夺又能够促进玻璃体腔和眼轴的延长(BL+FD+DMSO vs.BL+FD+SCH:0.004±0.009mmvs.0.026±0.004mm for VCD, P=0.018;0.009±0.004mmvs.0.032±0.004mm for AL,P=0.001, two-way ANOVA)。  明亮光照显著增加了视网膜表达p-TH的多巴胺能无长突细胞数量(NL vs.BL:560.9±11.84 vs.605.1±12.0 for Np-TH+, P=0.005, two-way ANOVA),并使表达D1受体的细胞中表达c-fos的水平提高了(NL vs.BL:14.7±5.5 vs.30.0±5.5for Nc-fos+D1R+, P=0.011, two-way ANOVA)。D1受体广泛表达于视网膜内核层,其中约60%的GABA能无长突细胞(NL vs.BL:60.4±5.3% vs.62.1±5.5% forNGAD+D1R+/NGAD+, P=0.825, independent t-test),几乎所有的AⅡ无长突细胞和水平细胞(NL vs.BL:99.0±0.4% vs.98.3±1.2% for NPV+D1R+/NPV+, P=0.569,independent t-test),以及约一半的双极细胞(NL vs.BL:47.5±1.9% vs.48.9±1.7% for NCHX+D1R+/NCHX+, P=0.608, independent t-test)表达D1R。在表达D1受体的GABA能无长途细胞和AⅡ无长突细胞上,明亮光照并没有促进c-fos的表达(NL vs.BL:21.5±2.4 vs.26.6±1.7 for NGAD+c-fos+D1R+, P=0.133;3.2±1.0 vs.3.4±0.9 for NPV(AⅡ)+c-fos+D1R+, P=0.857, independent t-test),但明亮光照使表达D1受体的水平细胞(NL vs.BL:0.6±0.3 vs.1.7±0.1for NPV(HC)+c-fos+D1R+, P=0.016,independent t-test)、双极细胞(NL vs.BL:6.0±2.2 vs.26.2±2.9 for NCHX+c-fos+D1R+,P=0.001, independent t-test),包括ON双极细胞(NL vs.BL:6.9±2.3 vs.17.7±2.6 for NGoa+c-fos+D1R+, P=0.021, independent t-test)和recoverin+ OFF双极细胞(NLvs.BL:1.6±0.4 vs.2.4±0.5 for Nrec+c-fos+D1R+, P=0.280, independent t-test)上c-fos的表达增加了。  结论:  明亮光照能够使小鼠屈光状态向远视方向发展,并对形觉剥夺性近视起到抑制作用。形觉剥夺不影响多巴胺的合成,但抑制了D1受体的活性,而明亮光照促进多巴胺能无长突细胞合成多巴胺,并激活D1受体。使用选择性D1受体拮抗剂SCH39166能够阻断明亮光照对形觉剥夺性近视的抑制作用。通过视网膜神经元特异性标记物,发现明亮光照激活了表达D1受体的双极细胞和水平细胞,尤其是ON双极细胞。综合以上实验结果,提示明亮光照可能是通过促进多巴胺合成,并激活D1受体,进而调控表达D1受体的ON信号通路和水平细胞信号通路,从而促使屈光发育向远视方向发展,并对近视起到了预防作用。
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