Signalling within the neurovascular unit in the mammalian retina

doi:10.1113/expphysiol.2006.036376

审查

.2007年7月；92(4):635-40.

doi:10.1113/expphysical.2006.036376。 Epub 2007年4月13日。

哺乳动物视网膜神经血管单元内的信号传递

莫妮卡·R·梅塔¹, 埃里克·A·纽曼

附属公司

PMID： 17434916
预防性维修识别码： PMC2279186型
内政部： 10.1113/exp生理学2006.036376

审查

哺乳动物视网膜神经血管单元内的信号传递

莫妮卡·R·梅塔等。实验生理学. 2007年7月.

.2007年7月；92(4):635-40.

doi:10.1113/expphysical.2006.036376。 Epub 2007年4月13日。

作者

莫妮卡·R·梅塔¹, 埃里克·A·纽曼

附属

¹明尼苏达大学神经科学系，美国明尼阿波利斯市教堂街东南321号杰克逊霍尔6-145号，邮编55455。

PMID： 17434916
预防性维修识别码： PMC2279186型
内政部： 10.1113/exp生理学2006.036376

摘要

中枢神经系统的神经活动引起局部血流变化，这种反应称为神经血管耦合或功能性充血。现代功能成像方法，如功能磁共振成像（fMRI），测量与功能性充血相关的信号，以确定大脑功能的定位并诊断疾病。然而，功能性充血的细胞机制尚不清楚。由于神经胶质细胞能够释放血管活性因子以响应神经元活动，因此人们假设神经胶质细胞是控制神经血管耦合的神经元和血管之间的中介。通过体外制备分离的完整啮齿动物视网膜，我们研究了胶质细胞控制血管系统的两种可能机制：胶质细胞K（+）虹吸和胶质细胞诱导血管活性花生四烯酸代谢物。钾离子虹吸是一个通过神经胶质细胞的K（+）电流将活动神经元释放的K（＋）转移到血管的过程。由于细胞外钾（+）的轻微增加可导致血管扩张，因此推测这种机制有助于神经血管耦合。然而，我们的数据表明，胶质细胞K（+）虹吸对视网膜中的神经血管耦合没有显著作用。相反，我们建议胶质细胞通过诱导两种类型的花生四烯酸代谢物（环氧二十碳三烯酸（EETs）和20-羟基二十碳四烯酸（20-HETE）的产生来介导神经血管耦合，这两种代谢物分别扩张和收缩血管。我们发现，闪光和直接胶质细胞刺激分别产生EET和20-HETE介导的血管舒张或血管收缩。此外，我们发现观察到的血管舒缩反应类型（扩张或收缩）取决于视网膜一氧化氮水平。我们的数据还表明，神经胶质细胞是从神经元向血管发出信号的必要中介，因为当神经元与神经胶质的通信中断时，不会发生功能性充血。这些结果表明，胶质细胞在介导功能性充血中起着重要作用，并提示血流调节可能涉及血管舒张和血管收缩成分。

PubMed免责声明

数字

**图1。光刺激，而非胶质细胞去极化，会引起血管扩张**
A类和B类，显微照片显示整个细胞贴附的星形胶质细胞与小动脉接触。贴片移液管位于左侧。A类红外微分干涉对比度（IR-DIC）图像。B类，荧光图像显示荧光素黄填充的星形胶质细胞与小动脉接触。还可以看到其他星形胶质细胞连接到补丁细胞。的比例尺A类和B类代表10μ米。C类，血管直径变化的时间过程。闪烁的光刺激引起血管扩张，显示视网膜中的神经血管耦合。D类，星形胶质细胞如A类和B类通过注入1 nA电流去极化。在去极化过程中，小动脉直径没有变化，这表明K⁺虹吸不足以引起血管扩张。在一系列实验中，胶质细胞去极化至膜电位范围为-40至+120 mV，足以产生钾⁺虹吸在许多胶质细胞中耦合在一起。每个细胞去极化多次。在胶质细胞去极化过程中未观察到小动脉直径的变化。

**图2。尽管缺乏钾，但Kir4.1基因敲除（KO）小鼠的光诱导血管扩张并未减少⁺视网膜胶质细胞电流**
A类，闪烁的光刺激在野生型（WT）和Kir4.1基因敲除小鼠中都能引起类似幅度的血管扩张。B类，巴²⁺-Kir4.1 WT和KO小鼠Müller细胞的灵敏电流-电压关系。文学士²⁺-KO电池中完全没有灵敏的内向电流。

**图3。光刺激引起血管扩张和收缩*在体外*视网膜神经-血管耦合模型**
*A–F*视网膜玻璃体表面小动脉的IR-DIC图像。所示为之前的船只(A类)以及在光诱发的血管舒张过程中(B类)；之前(C类)在光诱发收缩时(D类)；和之前(E类)在光诱发括约肌样收缩时(F类)。比例尺代表10μ米。*G公司*，在6项试验中光诱发血管舒张的时间过程。*H（H）*血管扩张的时间过程可能非常快（潜伏期<500ms）。我5个试验中血管收缩的时间进程。J型NO的浓度决定了血管对光刺激的反应类型。提高NO水平会增加血管收缩至光照的百分比。低于70 nM NO时，光刺激会引起所有血管扩张(n个= 12). 随着NO浓度的升高，血管收缩的比例也会增加。*K（K）*，花生四烯酸血管活性代谢物示意图。详见Metea&Newman（2006）。

**图4。胶质细胞的激活产生与光刺激相同类型的血管反应**
caged-Ca的紫外光解刺激胶质细胞²⁺在单元格内。光解诱发的增殖钙²⁺血管旁胶质细胞网络增多。这些Ca²⁺增加与血管扩张相关(A类)，收缩(B类)或括约肌样收缩(C类)。这些神经胶质诱发的血管舒缩反应即使在破伤风毒素阻断神经递质释放的情况下也会发生。

**图5。增殖胶质钙²⁺波引起远端小动脉血管扩张**
*A–D*，一个加利福尼亚州²⁺ATP喷射产生的波通过视网膜表面的胶质细胞传播。加利福尼亚州²⁺波到达血管时会使小动脉扩张。焦点ATP喷射的位置，用于启动Ca²⁺wave，就在图像的右上角。比例尺代表20μ米。

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