脑源性神经营养因子在视觉系统发育和可塑性研究中的进展

弱视是一种与视觉中枢发育相关的疾病。近年来对于弱视中枢机制的研究集中于视皮层神经元突触可塑性及各种相关信号分子的表达差异。神经营养因子与神经系统发育及可塑性变化之间具有显著的相关性，其中脑源性神经营养因子（BDNF）在视觉系统中对神经元的正常发育、存活、分化、功能维持及可塑性等方面具有重要作用，既能调控神经元群体的程序性凋亡，亦能调制神经系统突触发育可塑性的效应。本文综述此方面的研究进展，以期对弱视发病机制的进一步研究有所提示。     

大鼠视觉发育可塑性关键期终止前后视皮层AMPA受体电流的发育变化

目的为了探索视觉发育可塑性关键期终止机制,对可塑性关键期终止前后,正常大鼠视皮层α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionicacid,AMPA)受体介导的兴奋性突触后电流进行了研究。方法采用脑片膜片钳全细胞记录技术,记录生后3~8周正常大鼠视皮层AMPA受体介导的兴奋性突触后电流。结果在大鼠视皮层II-IV层,95例神经元形成全细胞记录,其中记录到AMPA受体电流43例;生后3~8周,视皮层神经元的输入阻抗、静息膜电位差异无统计学意义;生后3~8周,AMPA受体电流的潜伏期、上升时间、下降时间及半波宽差异无统计学意义;生后3~6周AMPA受体电流的幅值随发育逐渐增加,6~8周幅值变化不显著。结论视觉发育可塑性关键期高峰到成年阶段,大鼠视皮层神经元被动膜学特性无明显变化;AM-PA受体电流幅值随发育逐渐增加,关键期终止时达顶峰;突触后AMPA受体的功能变化可能参与了视觉发育可塑性关键期的终止过程。     

多巴胺在视觉发育中的作用

视觉系统的发育是一个复杂的过程,包括视皮层神经元突触可塑性和各种相关信号分子的表达以及不同神经递质的参与.多巴胺作为哺乳动物脑内一种重要的儿茶酚胺类神经递质,参与信号转导,与学习认知相关,并在运动、内分泌调节及脑老化方面有重要作用,同时与在神经元发育突触可塑性方面具有重要作用的长时程增强(LTP)有明确的相关性.本文综述其在视皮层发育中相关的研究进展,以期对弱视发病机制有进一步研究,同时能够更好地指导临床治疗.     

脑源性神经营养因子在形觉剥夺弱视大鼠视皮层的表达

目的:研究视觉发育期脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)在正常和剥夺弱视大鼠模型视皮层表达变化规律。方法:SD大鼠眼睑缝合行视觉剥夺,取大脑视皮层行尼氏染色进行形态学分析,用免疫组织化学SABC技术染色和计算机图形分析BDNF在P14,P21,P45,P120,MD鼠同侧视皮层17区的表达。结果:与正常组比较MD弱视大鼠视皮层神经元数目略减少,细胞突起数目未见明显减少,但神经元体积不一致,神经元体积变小、细胞核着色加深。BDNF在正常视皮层表达变化同视觉发育期一致,P14~P21表达渐强,P21表达高峰,P45表达降低,P120呈低表达,P14与P21组间差异有非常显著统计学意义(P<0.01),P14与P45组间差异无显著统计学意义(P>0.05),P45与P120组间差异有显著统计学意义(P<0.05);BDNF在MD弱视组视皮层呈持续低表达,与正常组比较具有非常显著的差异性(P<0.01)。结论:BDNF在视皮层的表达变化同视觉发育期相一致,其参与视觉发育关键期突触塑形,为弱视形成的分子学基础之一。     

幼年和成年大鼠视皮层蛋白脂质蛋白质的基因表达

目的观察蛋白脂质蛋白质(proteolipid protein,PLP)基因在幼年和成年大鼠视皮层中的表达水平,探讨其在视觉可塑性关键期中的作用。方法采用半定量RT-PCR方法,分析处于视觉可塑性关键期内的幼年大鼠和处于视觉可塑性关键期后的成年大鼠视皮层中PLP基因的表达水平。结果幼年大鼠和成年大鼠视皮层间PLP mRNA表达量有显著性差异,PLP mRNA在幼年大鼠视皮层中表达水平显著高于成年大鼠。结论PLP基因在视觉可塑性关键期内的幼年大鼠视皮层中呈高水平表达,证实了PLP基因是视觉可塑性相关基因,参与了视觉可塑性关键期的调控。     

NMDA受体在视觉发育过程中的作用

N-甲基-D-天门冬氨酸（N—methyl—D-aspartate．NMDA）受体通过长时程增强（LTP）的建立参与了出生前后视皮质发育过程中可塑性的调控，在调节成年后视皮层神经元突触联系的可塑性中也起着关键作用，此外，NMDA受体还可诱导c—fos基因的表达。蛋白激酶C（PKC）对NMDA受体在视觉发育过程中的作用有着重要的影响。深入研究NMDA受体在视觉发育过程中的作用，对于儿童弱视的治疗具有非常重要的临床意义。     

大鼠视觉发育可塑性关键期终止前后视皮层神经元AMPA受体GluR2亚基表达的变化

目的 为了探索视觉发育可塑性关键期终止机制,在可塑性关键期终止前后,对正常大鼠视皮层内AMPA受体GluR2亚基表达的发育变化进行了研究.方法 用免疫荧光标记技术,标记生后3-8周的正常大鼠视皮层内AMPA受体GluR2亚基表达.结果 (1)GluR2免疫反应阳性神经元大部分出现在视皮层Ⅱ-Ⅲ层和Ⅴ-Ⅵ层内,并且GluR2主要在锥体神经元的胞体和树突表面表达,Ⅳ层内少量非锥体神经元表面有微弱的GluR2标记;(2)视皮层Ⅱ-Ⅲ层和Ⅴ-Ⅵ层内,GluR2阳性神经元数量随发育逐渐增加,生后5周时达顶峰,随后保持稳定的水平;(3)视皮质Ⅱ-Ⅲ层和Ⅴ-Ⅵ层内,GluR2免疫反应的平均光密度值随发育逐渐增加,生后6周时达顶峰,随后保持稳定的水平.结论 可塑性关键期高峰到终止阶段,大鼠视皮层II-III层和V-VI层内GluR2表达逐渐增加,关键期终止时达顶峰;包含GluR2亚基的AMPA受体可能通过稳定突触结构参与视觉可塑性关键期的终止.     

视皮层神经元结构可塑性研究进展

视皮层发育过程中神经元结构会随着外界环境的变化做出适应性改变和调整, 具有结构可塑性。视皮层神经元结构变化是视皮层经验依赖的可塑性变化的基础。这些结构改变主要包括突触之间的连接发生变化、树突棘的消失或增加、树突棘的更替及大小的变化、突触后致密物以及神经元周围网络结构发生变化等。结构的变化与神经元内外分子及非神经元成分的活动密切相关, 如配对免疫球蛋白样受体B、Ly-6/神经毒素样蛋白1、勿动蛋白、小胶质细胞、细胞外基质等, 对视皮层功能和结构的可塑性具有重要影响。此外, 异常视觉经验以及丰富环境等外界干预因素对视皮层神经元结构可塑性均可产生调控作用, 最终影响视功能的发育或其损伤后恢复。相比于功能学研究, 视皮层神经元结构可塑性的研究依赖于细胞及亚细胞水平的高级成像技术, 结果更为直观和有说服力。对视皮层结构可塑性的不断探索会增进我们对弱视等视觉发育相关性疾病的理解, 为开展相关基础研究和创新治疗手段奠定基础。本文就近年来视皮层结构可塑性方面的研究进展进行综述。     

成年及幼年Long-evans大鼠视皮层HSP8基因的表达差异

目的:观察热休克蛋白8(heat shock protein 8,HSP8)基因在幼年和成年Long-evans大鼠视皮层中的表达水平,探讨其在视觉可塑性关键期中的作用。方法:采用半定量RT-PCR方法,分析处于视觉可塑性关键期内的幼年Long-evans大鼠和处于视觉可塑性关键期后的成年Long-evans大鼠视皮层中HSP8基因的表达水平。结果:幼年大鼠和成年大鼠视皮层间HSP8mRNA表达量有显著性差异,成年大鼠视皮层中HSP8/G3PDH为0.68±0.03,幼年大鼠视皮层中HSP8/G3PDH为0.14±0.06,HSP8mRNA在成年大鼠视皮层中表达水平显著高于幼年大鼠(P<0.05)。结论:HSP8基因在视觉可塑性关键期后的成年大鼠视皮层中呈高水平表达,是视觉可塑性关键期终止相关的候选基因。     

单眼形觉剥夺性弱视大鼠视皮层突触密度及功能的研究

目的：研究视觉发育关键期单眼形觉剥夺(MD)对弱视大鼠视皮层突触密度超微形态结构变化规律的影响,以及突触素(SYN)在视皮层的表达及意义,探讨弱视大鼠视皮层突触密度及功能的关系,为弱视的发病机制及临床治疗提供分子水平理论依据。

方法：选用正常新生Long Evans大鼠随机分为正常对照组与弱视模型组,每组16只,两组大鼠均在相同环境下饲养。正常对照组不做任何处理,弱视模型组在出生后第13d采用单眼缝合的方法建立单眼形觉剥夺性弱视经典模型。两组大鼠均于出生后51d进行闪光视觉诱发电位(F-VEP)的检测。检测结束后立即取材,用透射电镜及Image J图像分析软件观察并统计两组大鼠初级视皮层V1M区第Ⅳ～Ⅵ层大锥体细胞周围神经纤维网络的突触密度变化。利用漂染法对视皮层冰冻切片进行免疫荧光组织化学染色,在激光共聚焦显微镜及荧光显微镜下对SYN阳性神经元进行定位观察和定量统计分析。

结果：F-VEP检查结果显示与正常对照组相比,弱视模型组剥夺眼的P2潜伏期较正常眼明显延长,P2波振幅较正常眼明显降低(P<0.05); 透射电镜结果显示,与正常对照组相比,弱视模型组双侧视皮层的突触密度显著降低(P<0.05),其中弱视眼对侧视皮层下降更加明显(P<0.05); 免疫荧光染色结果显示两组大鼠视皮层脑切片形态完整,镜下组织结构清晰,与正常对照组相比,弱视模型组SYN阳性神经元表达强度值明显降低(P<0.01)。

结论：视觉发育关键期存在着突触结构可塑性,单眼形觉剥夺可以造成大鼠初级视皮层突触密度的降低,SYN表达水平下降,视皮层功能下降。     

神经营养因子和生长因子等对培养的成人视网膜神经细胞的影响

目的　探讨成人视网膜神经细胞体外培养条件 ,脑源性神经营养因子 (BDNF)、神经营养素 (NT 4 )、表皮生长因子 (EGF)、成纤维细胞生长因子 (FGF)、诱导分化因子全反式视黄酸 (RA)等对成人视网膜神经细胞生长、增殖、凋亡的影响及调控机制。方法　胰蛋白酶消化结合机械吹打分离成人视网膜神经细胞 ,在培养基中加入或不加入BDNF、NT 4、EGF、FGF、RA。根据细胞形态、生长方式及免疫细胞化学特征确定细胞类型。比较各组中神经元的数目、转录调控因子c fos、c jun及细胞凋亡调控因子Bcl 2、Bax表达水平。结果　与对照组相比 ,BDNF、FGF处理组存活的神经元特异性烯醇酶、Thy1.1抗体和Bcl 2、c fos及c jun表达阳性细胞数也增多 (均P <0 0 1) ,培养的视网膜神经细胞在体外存活时间可长达 8个月 ;RA处理组c fos、c jun阳性细胞数较对照组增多 (均P <0 0 1) ;而NT 4、EGF处理组各项指标与对照组比较 ,差异无显著意义 (均P >0 0 5 )。结论　BDNF、FGF、RA能显著提高体外培养的成人视网膜神经细胞的存活 ,其机制可能涉及上调转录调控因子c fos、c jun及凋亡抑制因子Bcl 2的表达 ,或下调凋亡促进因子Bax的表达。但EGF、NT 4对体外培养的视网膜神经细胞存活状态无明显改善作用。     

代谢性谷氨酸受体1在单眼形觉剥夺弱视大鼠视皮质17区的表达及超微结构观察

目的探讨视觉形成关键期内单眼形觉剥夺弱视大鼠初级视皮质17区中代谢性谷氨酸受体1（mGluR1）的表达规律及神经元超微结构变化,为临床上揭示弱视的病理机制及防治提供依据。方法随机对照同期动物实验。方法是建立大鼠单眼形觉剥夺弱视模型,经图形视觉诱发电位检测证实造模成功后,与正常对照组大鼠一起灌注、固定、取材、做石蜡切片,进行免疫组织化学染色和电镜观察,摄像显微镜分层照相,计算机图像分析系统进行图像分析,SPSS11．5统计学软件进行方差分析。结果弱视眼对侧大脑视皮质17区Ⅳ层与正常对照组大脑视皮质17区Ⅳ层和弱视眼同侧大脑视皮质17区Ⅳ层相比,mGluR1阳性着色神经元面积减少,差异有统计学意义（P〈0．01）。其他各层之间3组分别对比差异均无统计学意义。电镜结果显示：弱视眼对侧大脑视皮质17区Ⅳ层可见部分神经元胞质轻度水肿,线粒体嵴和膜融合或消失,排列紊乱,粗面内质网脱颗粒显像明显,核膜皱缩。正常对照组大脑视皮质17区Ⅳ层和弱视眼同侧大脑视皮质17区Ⅳ层神经元胞核正常,核膜完整,线粒体嵴规则,高尔基体发达,粗面内质网发达。结论单眼形觉剥夺弱视大脑视皮质17区Ⅳ层mGluR,的表达与正常相比减少。弱视眼对侧大脑视皮质17区Ⅳ层部分神经元发生形态改变,可能与视觉神经冲动传入减少致神经元萎缩所致。形觉剥夺致神经冲动传入减少,视皮质17区Ⅳ层mGluR,表达减少,突触可塑性变化,致神经元发生萎缩可能是弱视发病机制之一。（中华眼科杂志,2008,44：67—71）     

屈光参差对立体视的损害及其重塑

立体视是双眼视功能的最高级形式,其形成机制复杂。而屈光参差是损害立体视的常见因素,在光学因素方面,屈光参差易增加双眼视差,导致弱视;在非光学因素方面,视网膜上感光细胞的分布以及视皮质神经元的功能均受到屈光参差的潜在影响。这些改变共同调控着大脑视皮质功能的发育,并进一步损害立体视。在进行光学矫正后,通过调节神经元的活动来提高大脑皮质可塑性,是立体视重塑的关键。 （国际眼科纵览,2022, 46：71-75）     

提高对双眼形觉剥夺性弱视发病机制和治疗进展的认识

弱视的发生、发展与视觉发育可塑性关键期密切相关,而形觉剥夺所致视皮层功能异常引起的弱视最严重,错过一定治疗时机将很难治愈。近年来关于双眼形觉剥夺对视皮层可塑性机制影响的研究为成年弱视治疗提供了理论基础。     

Pathophysiology of binocular vision and amblyopia

This article focuses on three important issues that have received much attention during the past year. The first is sensitive periods for amblyopia. Recent physiological studies suggest a surprising degree of neural plasticity in the adult visual cortex. A review of the literature suggests that at least some human amblyopes retain cortical plasticity into adulthood. The second issue is new methods of treatment for amblyopia. Certain neurotransmitters have been implicated in neuronal plasticity. Based on this finding, a potentially promising new method for treating amblyopia, levodopa, is being tested in adults and children with amblyopia. Unfortunately the early results provide more questions than answers. The third topic is neural mechanisms of amblyopia. In primates and humans, the weight of evidence suggests that the neural effects of strabismus and anisometropia are expressed primarily in the cortex. These cortical effects are expressed in a loss of cortical neurons and in alterations in the contrast sensitivity and range of preferred spatial frequencies of the neurons dominated by the amblyopic eye. The relationship between these physiological effects and psychophysical performance is reviewed.     

弱视神经机制的研究进展

随着脑科学的蓬勃发展，弱视神经机制的研究进入到一个崭新阶段。研究证实：发育早期异常视觉经验可影响皮层神经元的空间特性，弱视视功能损害涉及多个脑区并与皮层神经元空间特性的异常密切相关，弱视是视觉神经通路多方位、多层次损害的综合。我们对2种常见类型弱视(斜视、屈光参差性弱视)的神经生理学、心理物理学及神经影像学研究进展作一综述。     

斜视性弱视发病机制的研究进展

随着脑科学的蓬勃发展,弱视神经机制的研究进入到一个崭新阶段。研究证实:发育早期异常视觉经验可影响皮层神经元的空间特性,弱视视功能损害涉及多个脑区并与皮层神经元空间特性的异常密切相关,弱视是视觉神经通路多方位、多层次损害的综合。在此我们对斜视性弱视发病机制的研究进展作一综述。