小胶质细胞活化在光感受器变性外层神经环路突触损伤中的作用及机制研究

Retinal degenerating disease is characterized with the progressed loss of photoreceptors and pathologic reconstruction of retinal neural circuit.The change of synapse is the most important event during the progress. Our previous study showed that activated microglia surrounded and phagocytosed the synapse of photoreceptors and secreted neurotoxicitic factors which led to the continuous loss of synapses. Therefore, we focuse on the relationship of microglia and synapse injury. In the study, the classic animal model of retinal degenerating (rd1 mouse),co-cultured microglia and neuron and retinal slice of rd1 mouse were used, the possible role and mechanism of microgia in the regulation of the synapse injury were further explored. Our investigation is aiming at explore the pathway of changing the pathologic reconstruction of retinal neural circuit by regulating the function of microglia, in order to introduce a new target for potential neuroprotective therapies for retinal degenerating disease.

视网膜变性疾病以光感受器的进行性死亡、视网膜神经环路的病理性重构为特征，而神经突触结构、功能的变化则是其中的早期关键事件。我们的前期研究结果显示在视网膜变性过程中，活化的小胶质细胞包绕、吞噬突触并分泌神经毒性物质造成突触成分的连续丢失，是导致突触损伤的重要效应细胞。因此本课题拟从小胶质细胞与突触损伤的关系入手，以经典视网膜变性模型rd1小鼠、体外共培养的小胶质细胞与神经元、视网膜垂直切片为研究对象，采用超微形态学、免疫组织化学、全细胞膜片钳技术结合分子生物学手段，研究小胶质细胞在光感受器变性外层神经环路突触损伤中的作用，并进一步以小胶质细胞-神经元“交叉对话”的分子信号为纽带，从分子水平和神经元信号传导通路水平阐明其作用机制。本项目旨在探索如何通过调控小胶质细胞来影响变性过程中神经突触结构、功能的损伤性变化从而改变神经环路的病理性重构，为视网膜变性疾病的临床治疗提供理论基础。

本研究聚焦于光感受器变性过程中小胶质细胞与视网膜神经元突触间的相互作用。主要研究成果为：1. 光损伤后，视网膜外层感光细胞表达的突触前膜PSD-95，双极细胞树突顶端的受体mGluR6显著下调，突触相关蛋白在光损伤后迅速下调提示在该模型中，早期即发生视网膜外层突触功能的损害。视网膜内层Synapin I在光损伤后逐步上调，而synaptophysin在IPL的表达上调，在OPL的信号逐渐减弱，视网膜内层突触相关蛋白表达的上调提示中间神经元可能通过增强自身信号传递的功能来代偿上游感光细胞的丢失。2. 光损伤后，OPL可观察到迁移而来活化的小胶质细胞与突触成分直接接触，其胞体内含有一些PSD-95免疫反应性的10nm的胶体金颗粒，提示小胶质细胞可能同时吞噬突触前/后膜成分。3.光损伤之后，补体经典激活通路的启动因子C1q在OPL显著上调，且与突触前/后膜成分共定位，其下游补体蛋白C3也同时上调且呈现与C1q相似的空间分布。C3的受体CD11b在光损伤后4d时急剧上调，在8d达到高峰，提示含有C3受体的小胶质细胞在光损伤的过程中迁移而来，在C3-CD11b的介导下直接对外丛状层的突触进行吞噬。本研究观察了光感受器细胞变性模型中视网膜突触损伤及代偿的情况，进一步研究激活的小胶质细胞在其中发挥的作用及机制，为调控小胶质细胞-神经突触间的“交叉对话”提供理论依据。在此基础上利用慢病毒进行干预，通过调控小胶质细胞和神经突触的相互作用以期减轻视网膜突触的损伤。本项目的研究成果有助于我们从小胶质细胞入手，通过调控其功能改变视网膜变性疾病中以神经突触损伤为特点的神经环路的病理性重构，为以小胶质细胞为靶点的神经保护策略提供新的思路。