双孔钾离子通道TASK-3对视网膜神经节细胞兴奋性调节作用及激动TASK-3保护视网膜缺血损伤机制的研究
批准号:
82101144
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
温祥毅
依托单位:
学科分类:
视网膜、脉络膜及玻璃体相关疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
温祥毅
中文摘要
视网膜缺血主要使视网膜神经节细胞(RGC)损伤,从而导致严重的视力损害,甚至失明。缺血使RGC过度兴奋,启动其凋亡程序。除解除梗阻恢复血供外,目前尚缺少抑制RGC过度兴奋以保护RGC的方法。双孔钾离子通道是一类提供背景钾电流的通道,可调控神经元兴奋性,但其在视网膜中的功能则尚不清楚。申请人前期研究发现酸敏感性双孔钾离子通道3(TASK-3)在RGC中高表达,并功能性地参与其动作电位的生成,调控其兴奋性。激动TASK-3可以降低RGC兴奋性,是视网膜缺血治疗的潜在方法。本课题拟运用电生理膜片钳、特异性药理学工具、基因敲除小鼠、动物行为学、小鼠视网膜缺血模型等技术深入探究:1)在生理状态下,TASK-3参与调控视觉敏感性的机制;2)RGC中TASK-3参与视网膜缺血发生发展的机制;3)过表达TASK-3和激动TASK-3对视网膜缺血中RGC损伤的保护作用;为发现视网膜缺血治疗新方法提供依据。
英文摘要
Retinal ischemia causes retinal ganglion cells (RGCs) injuries which leads to heavily vision loose or blind and the decline of patients’ quality of life. Retinal ischemia makes RGCs over-excited which starts apoptosis. Besides removing the infarction, rare methods were found to dampen RGCs excitability and protect RGCs. The two-pore-domain potassium channels (K2P) provide background potassium currents to regulate neuron excitability. The functions of K2P are rarely known in retina. Our preliminary data showed that TASK-3, an acid-sensitive K2P, was highly expressed in RGCs, functionally involved in the action potential generation, and regulated cell excitability. Activating TASK-3 dampens the excitability of RGCs which is a potential way for retinal ischemia RGCs protection. We plan to use electrophysiological tools, specific pharmacological tools, TASK-3 KO mice, animal behavior tests, and mouse retinal ischemia model to explore: 1) the function of TASK-3 in regulating visual sensitivity under physiological condition; 2) the roles of TASK-3 participating in retinal ischemia; and 3) the contributions of overexpression of TASK-3 and activation of TASK-3 to retinal ischemia protection which would reveal new ways for retinal ischemia treatment.
视网膜不仅可以检测和传输光信号,还可以将视觉信号在传输到大脑之前进行计算。视网膜神经节细胞 (RGC) 是视网膜的输出神经元,它收集来自视网膜双极细胞和无长突细胞的突触前信号,并通过特定的神经回路和离子通道来塑造、计算这些信号,最终输入到大脑。尽管各种类型的离子通道可以调节神经元的兴奋性以及RGC 中动作电位的释放模式,调节视觉信号传输的分子机制和原理尚未得到充分的研究和探索。.钾离子通道对于塑造、调控神经元的持续放电能力特别重要。与其他中枢神经系统区域一样,钾离子通道广泛分布在视网膜中,并有助于 RGC静息膜电位的维持和放电模式的调控。双孔钾离子通道 (K2P) 是一类对四乙基铵不敏感钾离子通道,可以通过各种刺激来调节,例如机械力、花生四烯酸和 pH 变化。已知一些 K2P 在视网膜中有表达,但它们的功能仍不清楚。在视网膜中发现的双孔结构域酸敏感钾离子通道 3 (TASK-3),它可以在细胞外碱性条件下被激活并被细胞外酸化条件所抑制。在视网膜中,神经元活动依赖性的细胞外酸化有助于产生负反馈信号,从而有助于在视网膜中形成周围感受野。作为酸敏感的钾离子通道,TASK-3 能否并且如何感知细胞外 pH 值的生理性变化,它是否有助于视觉信号处理呢?.本研究发现了: (1) 双孔钾离子通道TASK-3在 RGC 中的显著表达,(2) 并通过感知神经元活动依赖性胞外酸化来调节 RGC 的兴奋性和光敏感性,(3) 从而调控瞳孔对光反射、视觉锐度、对比敏感度等非成像和成像功能。(4) 该研究还发现老年小鼠RGC中TASK-3 表达和功能降低;在 RGC 中特异性过表达TASK-3 可逆转衰老导致的视觉功能下降,将老年小鼠视力恢复到年轻小鼠水平。因此,该研究结果首次揭示了双孔钾离子通道在视网膜视觉信号处理中的新机制,并为减缓衰老过程中视觉功能的下降,提供了一个潜在的靶点与方法。
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