通过DREADD技术研究视网膜多巴胺D1受体对小鼠屈光发育的影响

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目的:  近视是目前发病率最高的一种屈光不正。我国是近视的高发国家,患病率超过50%,且近十年患病率逐年上升,发病年龄明显提前。近视增加了视网膜脱离、白内障、青光眼甚至失明的风险,为我国致盲因素的第二位。多巴胺作为视网膜中重要的神经递质,参与视网膜明暗适应、生理节律和营养过程等多种生理生化反应。目前大多采用药理学方法研究多巴胺受体与近视的关系,但结果却不一致。阿扑吗啡对形觉剥夺性近视抑制作用的研究中,有人认为是多巴胺 D1 受体起作用,有人认为是 D2 受体起作用。这些不一致性可能归因于药物的部分特异性以及扩散部位的不确定性。因此,本研究采用化学遗传学手段即 DREADD 技术来探究视网膜多巴胺 D1 受体(DRD1)对小鼠屈光发育的影响。通过视网膜下腔注射 Cre 酶诱导的腺相关病毒血清型 8 型(AAV8),将改造后的人 M3 毒蕈碱受体(Gq-D1)/M4毒蕈碱受体(hM4Di)表达在D1-Cre小鼠的视网膜上,并通过腹腔注射配体氯氮平-N-氧化物(Clozapine-N-Oxide,CNO)激活视网膜上表达D1受体的阳性细胞,引起信号通路的升高/降低,从而直接证实视网膜多巴胺 D1受体对小鼠屈光发育的影响。  方法:  本研究分为两部分,第一部分是模拟视网膜多巴胺 D1 受体激活增加,第二部分是模拟视网膜多巴胺 D1 受体激活减少。第一部分实验:经屈光检测筛选后将 4周龄的 D1-Cre小鼠的右眼(即注射眼 T)进行视网膜下腔注射携带有 Gq-D1编码序列的病毒AAV8-DIO-GqD1,使右眼表达Gq-D1蛋白;左眼(即对侧眼F)不进行任何处理,注射一周后,按随机数字表法分为:  ①腹腔注生理盐水( Saline , 1mg/kg)组,即对照组;  ②腹腔注射氯氮平-N-氧化物(CNO,1mg/kg)组,激活右眼中表达的Gq-D1蛋白,即实验组,产生视网膜D1受体激活增加的效果。  第二部分实验:经屈光检测筛选后将 4周龄的 D1-Cre小鼠的右眼(即注射眼 T)进行视网膜下腔注射携带有 hM4Di 编码序列的病毒 AAV8-DIO-hM4Di,使右眼表达hM4Di蛋白;左眼(即对侧眼 F)不进行任何处理,注射一周后,按随机数字表法分为:  ①腹腔注射生理盐水(Saline,1mg/kg)组,即对照组;  ②腹腔注射氯氮平-N-氧化物(CNO,1mg/kg)组,激活右眼中表达的 hM4Di 蛋白,即实验组,产生视网膜D1受体激活减少的效果。注射时间均为每天早上9点到10点钟。小鼠饲养于正常视觉环境下,在出生后第4、6、8、10周时分别测量EIR、OCT等眼球生物学参数,在出生后第6周利用Micro IV进行眼底拍照,第9周检测其ERG,第10周 EIR、OCT测量结束后取小鼠视网膜、角膜、晶体、巩膜检测 Gq-D1或 hM4Di表达量等。  结果:  1. 视网膜D1受体激活减少  视网膜下腔注射 AAV8-DIO-hM4Di 并未对视网膜结构有损伤;qRT-PCR 结果显示:与对侧眼相比,hM4Di 在注射眼中显著表达(视网膜,p<0.01;晶状体p<0.01);相对于 Saline组,CNO组屈光向近视方向发展(p<0.05),眼轴等生物学参数无明显差异,ERG结果无明显变化。  2. 视网膜D1受体激活增加  视网膜下腔注射AAV8-DIO-GqD1并未对视网膜结构有损伤;qRT-PCR结果显示:与对侧眼相比,Gq-D1 在注射眼的视网膜、角膜及巩膜中广泛表达(p 值均小于0.01);相对于Saline组,CNO组屈光向远视方向发展(P<0.05)。眼轴等生物学参数无明显差异,ERG结果无明显变化。  结论:  视网膜多巴胺 D1 受体参与小鼠屈光发育的调控:增强其激活水平导致小鼠出现远视,反之降低其激活水平导致小鼠出现近视。这一结果提示,视网膜 D1 受体激活水平降低可能是近视发生的原因,升高视网膜 D1 受体激活水平是潜在的近视治疗方法之一。
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