Frizzled3调控视网膜视杆双极细胞形态发育的研究

摘要

视网膜是视觉系统中最初的感受器，能够编码光信息并将其传入脑内。由于其结构规则、神经传导通路明确，视网膜成为研究神经系统形态发育及神经环路形成的理想模型。之前研究表明，Wnt/PCP信号中主要的受体Frizzled3(Fzd3)参与调控多种视网膜神经节细胞轴突的投射。然而，目前对其在视觉系统其他部分，尤其是视网膜发育中的作用却了解甚少。为具体研究Fzd3对视网膜发育的调控作用，我们以视杆双极细胞为研究对象，探讨Fzd3基因敲除对该细胞结构及功能的影响。此外，由于Fzd3与另一平面细胞极性（Planar cell polarity，PCP）核心成员Celsr3在神经形态发生中具有诸多相似的功能，本研究还探讨了二者在调控视网膜发育中可能的联系。
　　本研究中，我们选用Cre-loxP系统构建的条件性基因敲除小鼠Isl1-Cre;Fzd3f/-及 Isl1-Cre;Celsr3f/-作为研究模型。首先，通过视动测试及视网膜电图（Electroretinogram。ERG）记录，我们分别检测了Fzd3条件性敲除对小鼠视觉灵敏度及视网膜光反应的影响。随后，在Fzd3“KO first”小鼠中，我们利用lacZ染色、免疫荧光双标及三标确定Isl1-Cre;Fzd3f/-小鼠中Fzd3表达及敲除的细胞特异性，从而将研究对象锁定为视杆双极细胞。最后，通过免疫荧光染色及电镜成像，我们观察对比了对照与 Isl1-Cre;Fzd3f/-或 Isl1-Cre;Celsr3f/-小鼠视网膜中视杆双极细胞的分布、形态及视杆细胞与视杆双极细胞间的突触联系。由于 Isl1-Cre;Fzd3f/-及Isl1-Cre;Celsr3f/-小鼠于出生后第19天（P19）死亡，除特殊注明外，本研究所有实验均于P18完成。
　　结果表明，条件性敲除Fzd3引起小鼠视觉灵敏度降低、ERG中b-波幅度及b-波与a-波幅度比值减小。与对照组相比，Isl1-Cre;Fzd3f/-小鼠视网膜中视杆双极细胞胞体排列紊乱，形状及朝向发生改变；树突频繁伸入外核层且分支减少，从P10起差异显著；视杆双极细胞与视杆细胞间联系受到抑制、突触数量减少。此外，条件性敲除Celsr3可模拟Fzd3敲除所导致的视杆双极细胞胞体排列、树突靶向生长及分支缺陷。
　　上述结果证实了 Fzd3可调控视网膜视杆双极细胞胞体的平面排列、形态及树突的成熟并增强视杆细胞与视杆双极细胞间的突触联系，从而影响感光细胞到给光双极细胞间的光信息传递及给光双极细胞的光反应，在视网膜的结构及功能发育中发挥重要作用。此外。Celsr3与 Fzd3在调控视杆双极细胞胞体及树突形态发生中存在类似作用，从而提示二者可能通过相互作用参与视网膜发育的调控。本研究首次在视网膜中阐明了 Fzd3调控神经发育的新功能，也为视网膜发育的研究提供了新的分子机制。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

前言

1.视网膜的结构特点及发育过程

2.视网膜发育的调控

3. Wnt/PCP信号在神经发育中的作用

4.研究目的及意义

材料与方法

1.实验动物

2.主要试剂与仪器

3.主要实验溶液配制

4.实验方法

结果

1.条件性敲除Fzd3引起小鼠视网膜功能降低

2. Isl1-Cre;Fzd3f/-视网膜中，Fzd3在视杆双极细胞中被条件性敲除

3.条件性敲除Fzd3引起视杆双极细胞胞体排列及形态缺陷

4.条件性敲除Fzd3影响视杆双极细胞树突的发育

5.条件性敲除Fzd3抑制视杆双极细胞树突与视杆细胞轴突间的突触联系

讨论

1. Fzd3对视杆双极细胞胞体分布及形态的调控作用

2. Fzd3对视杆双极细胞树突发育的影响

3. Fzd3在视杆双极细胞突触联系中的作用

4.研究意义及前景展望

结论

参考文献

英文缩略词索引

攻读博士学位期间发表论文

攻读博士学位期间参加会议

致谢