9月3日，《自然-通訊》期刊在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所杜久林研究組題為《雙極細(xì)胞通過(guò)突觸前NMDA自受體放大機(jī)制介導(dǎo)視網(wǎng)膜波的發(fā)生》的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)谷氨酸能視網(wǎng)膜自發(fā)活動(dòng)波的發(fā)生是由雙極細(xì)胞軸突末梢NMDA自受體依賴的放大機(jī)制所介導(dǎo)。

　　在發(fā)育早期的視網(wǎng)膜中，相鄰神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（視網(wǎng)膜的第三級(jí)細(xì)胞）會(huì)發(fā)生波狀傳播的自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱為視網(wǎng)膜波。對(duì)于視網(wǎng)膜波的研究已有近30年，人們已知道視網(wǎng)膜波能通過(guò)視神經(jīng)傳遞到中樞視覺系統(tǒng)，對(duì)視覺系統(tǒng)中拓?fù)渫渡錁由窠?jīng)通路的精確形成至關(guān)重要。在發(fā)育的不同階段，視網(wǎng)膜波會(huì)從乙酰膽堿能轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼崮�。目前，已知乙酰膽堿能視網(wǎng)膜波是由星狀無(wú)長(zhǎng)突細(xì)胞所介導(dǎo)的，但谷氨酸能視網(wǎng)膜波的來(lái)源以及具體機(jī)制仍不清楚。

　　為研究谷氨酸能視網(wǎng)膜波的來(lái)源，研究者以斑馬魚為模式動(dòng)物，首先運(yùn)用在體雙光子鈣成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)谷氨酸能視網(wǎng)膜波起始于雙極細(xì)胞（視網(wǎng)膜的第二級(jí)細(xì)胞）的軸突末梢。為解析其機(jī)制，研究者結(jié)合在體全細(xì)胞膜片鉗、光遺傳學(xué)、谷氨酸成像等方法，發(fā)現(xiàn)雙極細(xì)胞軸突末梢通過(guò)NMDA自受體，發(fā)起視網(wǎng)膜波；進(jìn)而發(fā)現(xiàn)雙極細(xì)胞上的視網(wǎng)膜波能傳遞至神經(jīng)節(jié)細(xì)胞以及視頂蓋（即視覺中樞）。研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜波的產(chǎn)生閾值在顳側(cè)視網(wǎng)膜區(qū)域是最低的，因此導(dǎo)致視網(wǎng)膜波偏向于在顳側(cè)發(fā)起。綜上所述，該工作首次發(fā)現(xiàn)雙極細(xì)胞軸突末梢通過(guò)NMDA自受體依賴的方式起始谷氨酸能視網(wǎng)膜波。

　　這項(xiàng)工作是在研究員杜久林指導(dǎo)下，主要由副研究員張榮偉獨(dú)立完成，同時(shí)得到李小泉和日本國(guó)立遺傳學(xué)研究所教授川上浩一的大力支持。該工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然基金杰出青年項(xiàng)目、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人項(xiàng)目和青年科學(xué)基金以及中科院青年促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的支持。

　　圖：（a）在3天斑馬魚幼魚的雙極細(xì)胞上發(fā)生的自發(fā)鈣波。不同顏色指示不同時(shí)間點(diǎn)時(shí)鈣波的位置。（b）谷氨酸能視網(wǎng)膜波起始模式圖。單個(gè)雙極細(xì)胞釋放的谷氨酸會(huì)激活其自身軸突上的NMDA受體，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜進(jìn)一步去極化、打開低閾值鈣通道，釋放大量的谷氨酸進(jìn)入視網(wǎng)膜內(nèi)網(wǎng)狀層。通過(guò)游離的谷氨酸以及間隙連接，臨近的雙極細(xì)胞軸突末梢被激活，從而導(dǎo)致視網(wǎng)膜波在內(nèi)網(wǎng)狀層的側(cè)向傳播。另一方面，谷氨酸還會(huì)作用到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞上的突觸后AMPA和NMDA受體，從而導(dǎo)致視網(wǎng)膜波從雙極細(xì)胞傳遞至神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。