早期研究表明视网膜变性中的视锥细胞被认为处于休眠状态
加州大学洛杉矶分校对小鼠的新研究表明，退化视网膜中的“休眠”锥形光感受器根本没有休眠，而是继续发挥作用，产生对光的反应并驱动视网膜的视觉活动。
视网膜中产生视觉体验的细胞是视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞在昏暗的光线下活跃，视锥细胞在白天活跃。导致视杆细胞死亡的突变会引发大多数遗传性视网膜变性。在几乎所有的视杆细胞死亡后，视锥细胞仍能存活，但它们会缩回细胞的关键部分并呈现“休眠状态”。
但是，虽然过去的文献表明休眠细胞没有功能，并且早期对它们进行记录的尝试表明没有光驱动的活动，但这项新研究首次表明这些细胞仍然具有活力。此外，从视网膜记录的下游信号表明视觉处理并没有像预期的那样受到损害。作者说，他们的发现表明，保护这些细胞或增强其敏感性的治疗干预能够保持几乎正常的白天视力。
“虽然视锥细胞的敏感性比正常情况低 100-1000 倍，但我们惊讶地发现投射到大脑的神经节细胞的敏感性下降要小得多，”资深作者 Alapakkam Sampath 说，加州大学洛杉矶分校 Jules Stein 眼科研究所的 Grace 和 Walter Lantz 捐赠的眼科主席以及加州大学洛杉矶分校大卫格芬医学院的教授。“似乎内部视网膜中的适应机制可能试图将敏感性差异降至最低，以保持神经节细胞中的强大信号——这与我们对大脑的了解是一致的。对损伤和疾病做出反应的稳态机制通常掩盖了缺乏症。这就是为什么在缺乏症变得非常严重之前很难发现神经系统问题。”
该研究发表在同行评审的《当代生物学》杂志上。
研究人员检查了视杆细胞退化后小鼠视锥细胞的膜特性。膜片钳记录方法是一种实验室技术，用于研究活细胞中的电流，同时控制细胞的膜电位或膜电压。这些单细胞记录可以确定细胞活动的关键特征，包括特定膜电流的存在、细胞是否有光反应，以及它们是否可能连接到视网膜中的下游神经元。此外，研究人员使用多电极阵列记录来建立所有视网膜神经节细胞的活动，并且可以显示神经节细胞对空间位置随时间变化的 视觉刺激做出反应的能力。
这些记录表明，视杆细胞大部分退化的视网膜中剩余的视锥细胞仍然具有功能。尽管负责产生光响应(或光转导)以及与下游细胞的突触连接的解剖学特化缺失，但这些功能的敏感性仍然低于正常水平。这些细胞仍然显示出正常视锥细胞的许多特征，包括类似的静息膜电位、正常的突触 Ca2+ 电流和光反应，尽管它们不再具有传统上认为需要光反应的细胞部分。此外，神经节细胞保留了以相似的空间和时间敏感性对视觉刺激作出反应的能力。
“这些重要的结果可能为那些被认为会导致不可逆转的视网膜失明的患者指明未来的前进道路，因为以前认为组织中的光感受器或视锥细胞活力受到了无法挽回的损害，”Ahmanson 眼科主席 Steven Schwartz 博士说。加州大学洛杉矶分校 David Geffen 医学院，加州大学洛杉矶分校 Jules Stein 眼科研究所教授兼视网膜科主任。
研究人员的下一步是确定休眠视锥细胞的神经保护或增强在多大程度上可以挽救各种形式失明的视力。
该研究的其他作者是加州大学洛杉矶分校的 Erika Ellis 博士、Antonio Paniagua、Yuekan Jiao、David Williams、Gordon Fain 博士;杜克大学的 Miranda Scalabrino、Mishek Thapa、Jay Rathinavelu 和 Greg Field。Field 实验室最近搬到了加州大学洛杉矶分校 Jules Stein 眼科研究所。
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