视网膜疾病的动物模型

      视觉对于人是一种很重要的感觉，通过视觉我们可以获得对机体生存具有重要意义的各种信息。视觉系统的重要组成部分之一就是视网膜，其病变可直接影响视力。因此，对视网膜的研究是一个重要的科学目标。

      如今，转基因小鼠越来越多地被用作人类视网膜疾病的动物模型。因此，了解灵长类动物和啮齿类动物视网膜的区别在一定程度上具有重要意义。

      20世纪70年代转基因小鼠的发明（Jaenisch和Mintz，1974）使得人们利用小鼠模型来研究视网膜疾病并了解特定基因的作用。随之而来的问题是如何将我们在小鼠身上获得的发现转化为人类的发现。

      下面，我们简要地介绍几个啮齿类动物与灵长类动物视网膜的异同点：

      首先是大小上的差异，扁平的小鼠视网膜直径约为5毫米，普通的狨视网膜直径约为20毫米，人视网膜直径约为40毫米。（图1）

图1. 灵长类和啮齿动物视网膜的比较[1]。小鼠、狨和人视网膜整块标本的图像。小鼠视网膜的图像是由Silke Haverkamp友情提供。比例尺适用于所有图像。黄斑（黄色）位于狨和人的颞视网膜中，视神经被切断，在视网膜中央形成一个洞。颞（t），鼻（n），上（s），下（i）。

      由于大小的不同，每个群体的细胞总数也有很大差异。但无论是小鼠还是人类，光感受器的95%以上都是由视杆细胞构成。

      除了整体大小的差异外，啮齿类与灵长类视网膜还有一个显著的差异，那就是光感受器的密度梯度。在人类（图2A）、猕猴（图2B）和绒（图2C）视网膜中，视网膜上的视杆和视锥细胞的密度显著变化，即在中央视网膜视锥细胞密度高，而在周围视网膜视杆细胞密度高。并且，在黄斑中有一个凹陷的部分称为中央凹，该位置是一个“无杆区”，即没有视杆细胞，只有视锥细胞。中央凹是昼行性灵长类动物视网膜的一个重要特征。

与灵长类动物不同，在小鼠视网膜中（图2D），视杆和视锥细胞分布均匀，只有轻微的密度梯度，且没有中央凹。（图2）

图2. 人、猕猴、狨和小鼠的视杆和视锥细胞密度[1]。A人，摘自Rodieck（1988）在Østerberg（1935）基础上稍作修改。B 猕猴，摘自Packer等人（1989）。C绒，摘自Wilder等人（1996）。D小鼠，摘自Jeon等人（1998）。小鼠数据是相对于视盘的位置绘制的，灵长类数据是相对于中央凹视锥峰值的位置绘制的。

      除了光感受器数量和密度的差异外，啮齿动物和灵长类动物的其他视网膜细胞也有存在很大差异。例如，人的视网膜平均大约有100万个神经节细胞，这些神经节细胞集中在中央视网膜，在那里它们多达八层，在外围变薄为一层，神经节细胞密度变化了100倍（图3A和B）。相比之下，一只小鼠的视网膜上有大约5万个神经节细胞，在整个啮齿动物视网膜中，神经节细胞排列成一个单层（图3C），其密度变化仅为4倍。（图3）

图3. 灵长类和啮齿类动物视网膜的比较[1]。A、 B：分别在中央（1.5 mm偏心距）和周边（4.5 mm偏心距）视网膜拍摄的猕猴视网膜的垂直切片的光显微照片。C显示了在相同放大倍数下穿过大鼠视网膜的垂直部分的光显微照片（由Leo Peichl提供）。外核层（ONL）、Henle纤维层（HFL）、外网层（OPL）、内核层（INL）、内网层（IPL）、节细胞层（GCL）。B中的比例尺适用于A、B、C。

      近年来，光学相干断层成像（OCT）、自适应光学和广域成像等非侵入性方法使得人类视网膜疾病方面的研究取得了重大进展，也提示了我们另外的可能。我们将共同期待，在多学科融合，技术不断革新的背景下，有关视网膜的研究能够迎来更多的突破。

      以上就是本期要为您介绍的内容。

节选自：[1]Ulrike Grünert, and Paul R. Martin."Cell types and cell circuits in human and non-human primate retina." Progress in Retinal and Eye Research .(2020): doi:10.1016/j.preteyeres.2020.100844.

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