褪黑素对视网膜自感光神经节细胞活动的调制

褪黑素是一种重要的激素，通过三类与G蛋白耦联的受体，参与机体昼夜节律形成及多种功能的调控。在视网膜中，褪黑素调制各类神经元的生理活动。表达一类最新发现的视蛋白－视黑质的视网膜自感光神经节细胞，参与对生物节律中枢－视交叉上核提供外界光强信息等非成像视觉功能的形成。我们计划使用多种形态学和生理学研究手段，在大鼠视网膜自感光神经节细胞上定位各类褪黑素受体的存在，并观察其空间分布特征，进而研究褪黑素通过特定受体对此类细胞的光诱发反应，兴奋性、抑制性突触传递，以及明、暗适应的调制作用，并探讨这些调制作用可能的信号转导机制。我们的研究将成为深入了解褪黑素和自感光神经节细胞如何相互作用，调制生物节律及其它非成像视觉功能的形成和变化的首次尝试。

褪黑素是一种重要的神经调质，通过激活两种G蛋白偶联受体MT1和MT2，调节一系列生物学反应。哺乳动物视网膜中，褪黑素由光感受器合成，分泌至各类神经元，参与多种视觉功能的调节。本项目运用多学科方法，研究了两类褪黑素受体在大鼠视网膜自感光神经节细胞（ipRGC）中的表达模式，及其活动对该类细胞光反应的影响，同时关注这些受体在其它视网膜神经元的细胞学定位和表达节律。通过一种特异的视黑质抗体，成功标记到一类神经节细胞，计算机辅助的形态学重构显示，它们属于树突分支于内网层OFF亚层的M1型ipRGC。荧光免疫双标实验显示，MT1和MT2型受体共表达于大鼠M1型ipRGC，抗体信号主要分布于细胞质，且褪黑素受体信号早在出生当日即已出现。多通道微电极阵列记录结合药理学操作则提示，褪黑素受体拮抗剂削弱由视黑质驱动的内源性光反应，这一调制作用的胞内机制有待探索。同期展开的形态学研究还显示，两类褪黑素受体表达于多种类型的视网膜神经元。值得注意的是：在外核层，MT1受体信号仅见于视锥，而未见于视杆，提示褪黑素偏好于调制视锥信号；在内核层，多巴胺能无长突细胞中的一部分不表达MT1，这与前人所观察到的、该类细胞生理反应的多样性暗合。蛋白免疫印迹术定量分析发现：在12小时-12小时循环光照的条件下，MT1的表达呈现节律性，在光照期间表达量显著上升；在无光照的黑暗环境中，这一节律消失。这些实验结果，为两个均与生物节律相关的因素——褪黑素系统和视黑质系统——在视网膜内的相互作用提供了证据，并在更普遍的意义上，为了解中枢神经系统中，褪黑素所介导的神经调制功能提供了启示。