研究發現膠質細胞參與調節視網膜自發活動波

　　6月4日，《細胞-報告》期刊在線發表了中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室杜久林研究組題為《穆勒膠質細胞通過谷氨酸轉運體和AMPA受體參與視網膜自發活動波》的研究論文。該研究通過在發育早期斑馬魚上進行在體鈣成像和電生理記錄，發現穆勒膠質細胞分別通過AMPA受體和谷氨酸轉運體參與和調節視網膜自發活動波。

　　在發育早期的視網膜中，相鄰神經節細胞（視網膜的第三級細胞）會發生波狀傳播的自發神經活動，這種現象被稱為視網膜自發活動波。對于視網膜波的研究已有近30年，已知視網膜波能通過視神經傳遞到中樞視覺系統，對視覺系統拓撲投射樣神經通路的精確形成至關重要。然而，視網膜波的來源以及如何被調節仍不清楚。在杜久林組的早期工作中 (Nature Communications 2016, 7:12650)，他們首次發現雙極細胞軸突末梢以NMDA自受體依賴的放大機制介導了谷氨酸能視網膜波的發生。

　　穆勒膠質細胞是脊椎動物視網膜中一種主要的膠質細胞，其橫跨整個視網膜，并與臨近視網膜神經元形成緊密連接，調節視覺信號的傳遞，維持視網膜的結構。然而，對于其在發育早期中的功能所知甚少。研究者利用全細胞膜片鉗記錄、鈣成像等多種在體研究技術，發現3天的幼年斑馬魚的穆勒膠質細胞具有自發的波狀活動，且與雙極細胞和神經節細胞上的視網膜波具有相同的時空特性。藥理實驗證明，穆勒膠質細胞上的視網膜波依賴于雙極細胞的谷氨酸信號。進一步，研究者結合全細胞記錄和藥理手段，發現穆勒膠質細胞的突起上表達有膠質細胞特有的谷氨酸轉運體以及AMPA受體。阻斷AMPA受體能消除視網膜波發生時穆勒膠質細胞上的鈣活動；而功能性上調或下調膠質細胞谷氨酸轉運體則會影響神經節細胞上視網膜波的發生。綜上所述，穆勒膠質細胞通過AMPA受體可檢測到視網膜自發活動波的發生，并通過谷氨酸轉運體調節視網膜波的發生和傳播。

　　這項工作在杜久林指導下，主要由副研究員張榮偉完成，同時得到杜文杰和加州理工大學教授David Prober的支持。該工作受到上海市科技重大專項、國家自然基金面上項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院戰略性先導科技專項、中科院青年促進會項目、上海市優秀學術帶頭人項目等的支持。

圖注：通過NMDA自受體的激活，雙極細胞軸突末梢自發釋放大量谷氨酸，其在內網狀層中以波狀方式擴散，并通過激活AMAP受體，使得神經節細胞產生視網膜自發活動波。同時，穆勒膠質細胞通過AMPA受體可檢測到視網膜自發活動波的發生，并通過谷氨酸轉運體調節視網膜波的發生和傳播。