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儀器應(yīng)用手冊Volume 6 | ||
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MED64系統(tǒng)重要應(yīng)用：視覺信號通路在Cacna1f基因突變大鼠模型中發(fā)生重組 | ||
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Ye Tao, Tao Chen, Ji-jing Pang, ZuoMing Zhang等 | ||
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單位： 臨床航空醫(yī)學(xué)系，第四軍醫(yī)大學(xué)，西安，中國； 唐都醫(yī)院，第四軍醫(yī)大學(xué)，西安，中國； University of Florida College of Medicine, Gainesville, Florida | ||
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關(guān)鍵詞：multielectrode array (多陣列電極系統(tǒng)，MEA) system; MED64; 視網(wǎng)膜（Retina）;先天性靜止性夜盲（CSNB）;Cacna1f基因;鈣離子流通道 | ||
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來自第四軍醫(yī)大學(xué)和美國佛羅里達(dá)大學(xué)醫(yī)學(xué)院的課題組，通過先進(jìn)的電生理技術(shù)手段（多陣列電極系統(tǒng)），研究Cacna1f基因突變大鼠模型視網(wǎng)膜中的電信號傳遞特征，闡述了先天性靜止性夜盲（CSNB）癥的潛在病理學(xué)機(jī)理。 | ||
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Cacna1f基因能夠編碼Cav1.4鈣離子通道的a1亞基，1f基因的變異能夠通過影響鈣離子通道的功能，引發(fā)細(xì)胞鈣離子流的異常，造成神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌異常，大大影響哺乳動物視覺信號的產(chǎn)生與傳輸。Cacna1f基因的這些突變與iCSNB癥（不完整的x連鎖先天性靜止夜盲癥）密切相關(guān)。是遺傳性的嚴(yán)重夜視損失，會嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量。關(guān)于iCSNB癥的研究已經(jīng)非常廣泛，通過發(fā)生突變的大鼠模型，研究者進(jìn)行了很多關(guān)于iCSNB癥的相關(guān)研究，但由于研究技術(shù)的限制，Cacna1f基因的變異對視網(wǎng) |
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膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞動作電位信號的影響所知甚少。研究者利用來自日本Alpha MED公司MED64多陣列電極系統(tǒng)（MEA system），進(jìn)行視網(wǎng)膜的研究。MED64系統(tǒng)能夠進(jìn)行視網(wǎng)膜的研究。MED64系統(tǒng)能夠通過密集分布的64個微電極，持續(xù)收集視網(wǎng)膜細(xì)胞的神經(jīng)動作電位，為研究者繪制出神經(jīng)元電生理功能分布的地圖，從而為視網(wǎng)膜神經(jīng)元內(nèi)部的相互聯(lián)系提供有價值的線索。得益于MED64系統(tǒng)的整體性研究特點(diǎn)和非侵入性的優(yōu)勢，這一技術(shù)解決了體外信號記錄和體內(nèi)記錄研究之間的空白，尤其是在離子通道相關(guān)的電生理研究中，有著巨大的應(yīng)用潛力。 | ||
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方法： 從自然發(fā)生的Cacna1f基因突變大鼠(CSNB大鼠)和野生型大鼠樣本分別提取的視網(wǎng)膜(Retina)組織，放置到MED64系統(tǒng)的培養(yǎng)槽內(nèi)，細(xì)胞層接觸培養(yǎng)槽底部的電極陣列。光刺激對視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞（RCGs）引發(fā)的電信號通過多電極陣列系統(tǒng)（MED64）持續(xù)收集、記錄。在電刺激的實(shí)驗(yàn)中，MED64系統(tǒng)通過陣列電極給予視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞（RCGs）脈沖刺激。通過MED64系統(tǒng)配置的灌流體系，能夠?yàn)闄z測樣本提供靶藥物（特定化合物）注入。MED64系統(tǒng)的離線分析系統(tǒng)能夠幫助用戶對所獲取數(shù)據(jù)的分析整理。 | ||
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結(jié)果： 成功的從野生型和Cacna1f基因突變大鼠(CSNB鼠)視網(wǎng)膜樣本中獲取了典型性電信號。CSNB大鼠鼠視網(wǎng)膜樣本中光刺激（light-induced）引發(fā)的a-wave幅度逐漸下降，同時b-wave消失。施加100uM的4-氨基-2-羥基苯甲酸（2-amino-4-phosphobutyric acid）并不會阻滯a-wave的產(chǎn)生。自發(fā)性電信號的增加和光誘發(fā)電信號頻率的降低反映了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞捕捉光信號能力和穩(wěn)定性的下降。此外，‘開啟’通道（ON PATHWAY）總是莫名的與視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞沒有聯(lián)系，CSNB大鼠可能優(yōu)先會選擇‘關(guān)閉’通道（OFF pathway）進(jìn)行信號的傳遞。在電誘發(fā)實(shí)驗(yàn)中，對視網(wǎng)膜樣本實(shí)施電脈沖誘發(fā)，CSNB大鼠樣本相比野生型大鼠樣本，RGCs的長延遲反應(yīng)強(qiáng)度更加微弱。 | ||
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結(jié)論： 使用MED64系統(tǒng)（multielectrode array system（MEA），多電極陣列系統(tǒng)），研究者發(fā)現(xiàn)了Cacna1f基因突變大鼠(CSNB大鼠)視網(wǎng)膜在光信號通路可塑性發(fā)生功能改變的證據(jù)。研究者發(fā)現(xiàn)，在CSNB大鼠中會發(fā)生視網(wǎng)膜感光神經(jīng)遞質(zhì)的功能紊亂和感光功能的喪失，而后者有可能具有可逆性。 | ||
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兩種不同規(guī)格MED64的電極。A.用于記錄大范圍內(nèi)的場電位信號的電極；B.用于記錄自發(fā)spike和小區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞相互聯(lián)系的電極。 | ||
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| A 為野生型和CSNB型大鼠對于光誘發(fā)的a-waves圖； B Wt和CSNB型大鼠光誘發(fā)的a-waves的幅度差異； C Wt中存在的b-wave能夠?yàn)?00uM的APB完全去除，washoff后能夠恢復(fù)； | ||
| 原文參考：Visual Signal Pathway Reorganization in the Cacna1f Mutant Rat Model | ||
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