褪黑素對鯽魚和大鼠外層視網(wǎng)膜視桿信號通路的調(diào)制.pdf

1、褪黑素(Melatonin)是一類由松果體分泌的重要激素,主要通過激活特異的G-蛋白耦聯(lián)受體行使其眾多的生理功能。研究發(fā)現(xiàn),褪黑素也在視網(wǎng)膜中合成和分泌,其受體在視網(wǎng)膜中廣泛分布。作為一類神經(jīng)調(diào)質(zhì),褪黑素在視網(wǎng)膜內(nèi)的功能還不很清楚。通過應(yīng)用多種實驗技術(shù),我們研究了褪黑素對鯽魚和大鼠視網(wǎng)膜視桿信號通路的調(diào)制。
　　 首先,我們在鯽魚視網(wǎng)膜薄片標(biāo)本上研究了褪黑素對視桿信號到視桿型雙極細(xì)胞的調(diào)制作用。運用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù),接近生理濃度

2、的褪黑素在視桿信號主導(dǎo)的ON型雙極細(xì)胞(Rod-ON-BC)上可誘導(dǎo)出穩(wěn)定持續(xù)的內(nèi)向電流。進(jìn)一步的實驗表明,褪黑素是通過激活Rod-ON-BC上的MT2受體,從而開放了cGMP依賴的通道(cGMP-dependent channels,cDCs)。利用免疫細(xì)胞化學(xué)等方法,證實了褪黑素可抑制磷酸二酯酶(PDE)的活性,從而增加Rod-ON-BC內(nèi)的cGMP濃度。
　　 為了進(jìn)一步研究褪黑素的生理功能,我們觀察了褪黑素對Rod-ON

3、-BC的模擬給光反應(yīng)的影響。通過持續(xù)灌流L-AP4(mGluR6的激動劑)模擬暗的環(huán)境,Puff施加CPPG(mGluR6的拮抗劑)模擬給光。結(jié)果發(fā)現(xiàn),褪黑素增大Rod-ON-BC的模擬給光反應(yīng)。進(jìn)一步的實驗證明,褪黑素的這種作用是通過cGMP依賴性激酶介導(dǎo)的。再者,褪黑素增大暗視視網(wǎng)膜電圖b波反應(yīng)(ERG-b波),而對暗視PⅢ反應(yīng)則無影響,提示了褪黑素增大ERG-b波是通過直接作用在Rod-ON-BC上的特異性受體,而不是通過作用于視

4、桿。以上結(jié)果提示,在鯽魚視網(wǎng)膜內(nèi),夜間分泌的褪黑素可能通過增強視桿到視桿型雙極細(xì)胞的信號輸入放大弱小的視桿信號,增加外層視網(wǎng)膜信息處理中的信噪比,具有重要的生理學(xué)意義。
　　 我們進(jìn)一步在哺乳動物一大鼠視網(wǎng)膜薄片上,運用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)觀察了褪黑素對雙極細(xì)胞的作用。通過灌流施加100nM褪黑素,在1-2分鐘之后,能使Rod-ON-BC的膜電位去極化,其作用可被4-P-PDOT所拮抗,提示褪黑素使細(xì)胞去極化也通過MT2受體起作用。

5、為了研究褪黑素作用于Rod-ON-BC使細(xì)胞靜息膜電位去極化的作用機制,我們在Rod-ON-BC上記錄了電壓依賴的外向K(鉀)電流,灌流施加100nM褪黑素能可逆性壓抑這一電流;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在TEA(10mM)存在的條件下,100nM褪黑素對剩余的K電流成分沒有明顯作用。這些結(jié)果提示,褪黑素使Rod-ON-BC去極化是通過壓抑TEA敏感的外向K電流。
　　 突觸前細(xì)胞的微小去極化能增大突觸前遞質(zhì)釋放的概率。褪黑素能使大鼠視網(wǎng)膜

6、Rod-ON-BC去極化,由此推測,褪黑素可能增強ON型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(ON-GC)的自發(fā)活動頻率。通過ON-Cell模式,我們記錄到ON-GC的自發(fā)放電活動,在灌流100nM褪黑素之后,ON-GC的放電頻率確定明顯增加;在阻斷突觸傳遞的情況下,則未觀察到褪黑素對ON-GC有明顯的作用(包括膜電位等),提示ON-GC的自發(fā)活動頻率的的增大系Rod-ON-BC略微的去極化所致。
　　 綜上所述,本研究結(jié)果表明,通過激活MT2受體,褪黑