由辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心和加州大學(xué)舊金山分校科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組,，在一項(xiàng)新研究中證實(shí)：眼睛不僅依賴于光線來視物,，且妊娠期間的正常眼發(fā)育也需要光?？茖W(xué)家們說,，這一意外的發(fā)現(xiàn)提供了關(guān)于胎兒眼發(fā)育，以及血管性眼病,，尤其對(duì)一種稱作早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變的眼病,，一些新的基本認(rèn)識(shí)。研究結(jié)果發(fā)表在1月16日的《自然》（Nature）雜志上,。
研究的共同作者,、辛辛那提兒童醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)中心小兒眼科部門研究人員Richard Lang博士說：“這從根本上改變了我們對(duì)于視網(wǎng)膜形成機(jī)制的理解。我們已經(jīng)確定一種光反應(yīng)信號(hào)控制了視網(wǎng)膜神經(jīng)元的數(shù)目,。這會(huì)對(duì)眼中的發(fā)育血管產(chǎn)生下游影響,，由于幾種主要的眼疾病都是血管疾病，因此其具有重要的意義,。”
Lang是這項(xiàng)正在進(jìn)行中的研究的課題負(fù)責(zé)人,，他與加州大學(xué)舊金山分校眼科學(xué)和生理學(xué)部的科學(xué)家David Copenhagen博士展開了協(xié)作?？茖W(xué)家們表示,，在當(dāng)前的研究中他們利用小鼠模型獲得了一些意外的研究發(fā)現(xiàn)。
Copenhagen說：“出生后,，小鼠眼發(fā)育分為幾個(gè)階段,。因此，我們一直認(rèn)為如果光在眼睛發(fā)育中發(fā)揮了作用，那也是發(fā)生在出生后,。”
然而在當(dāng)前的研究中,，研究人員發(fā)現(xiàn)在妊娠期間，新描述的那種光反應(yīng)信號(hào)必須得到激活,，進(jìn)而啟動(dòng)精心編排的程序,，才能確保生成健康的眼睛。具體來說,，到妊娠后期,，或是小鼠妊娠約16天時(shí)，有足量的光子進(jìn)入母體非常的重要,。
研究人員還驚訝地發(fā)現(xiàn),，光子直接激活了胎兒（而非母親）體內(nèi)一種稱作melanopsin的蛋白,，幫助啟動(dòng)了眼睛中的血管和視網(wǎng)膜神經(jīng)元正常發(fā)育,。
這一光反應(yīng)信號(hào)的作用是抑制視網(wǎng)膜中形成的血管數(shù)量。這些血管對(duì)于視網(wǎng)膜神經(jīng)元至關(guān)重要,，視網(wǎng)膜神經(jīng)元形成和功能所需的大量氧均由血管提供,。當(dāng)嬰兒發(fā)生早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變時(shí)，視網(wǎng)膜血管生長幾乎不受控制,。這一持續(xù)的擴(kuò)張會(huì)給發(fā)育中的眼睛造成巨大的壓力,，在極限情況下會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的損傷和失明。
Lang和Copenhagen領(lǐng)導(dǎo)研究小組在實(shí)驗(yàn)室小鼠模型上完成了幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn),，鑒別了這一光反應(yīng)信號(hào)的特異組件和功能,。
這些小鼠從妊娠后期開始分別被飼養(yǎng)于黑暗之中，或是按正常晝夜周期飼養(yǎng),，研究人員觀察比較了對(duì)于眼睛血管發(fā)育的影響,。通過突變小鼠中的一種稱作Opn4的視蛋白基因（生成melanopsin），實(shí)質(zhì)上防止光色素激活,，研究人員檢驗(yàn)了這一光反應(yīng)信號(hào)的功能,。
研究人員發(fā)現(xiàn)，妊娠后期在黑暗條件下飼養(yǎng)的小鼠,，以及突變Opn4小鼠均表現(xiàn)出幾乎相同的玻璃體血管雜亂擴(kuò)張,，以及異常的視網(wǎng)膜血管生長。這種不受控制的血管生長是由血管內(nèi)皮生長因子(Vegfa)驅(qū)動(dòng),。光反應(yīng)信號(hào)可適時(shí)調(diào)控Vegfa,，幫助防止雜亂的血管生長。
Melanopsin蛋白存在于妊娠期間的小鼠和人類中,。Lang說,，研究小組正在繼續(xù)研究這一光反應(yīng)信號(hào)有可能影響早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病以及其他眼疾病易感性的機(jī)制。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/nature11823
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PMID:
A direct and melanopsin-dependent fetal light response regulates mouse eye development
Sujata Rao,1 Christina Chun,2 Jieqing Fan,1 J. Matthew Kofron,3 Michael B. Yang,1, 4 Rashmi S. Hegde,3 Napoleone Ferrara,5 David R. Copenhagen2 & Richard A. Lang1, 3, 4
Vascular patterning is critical for organ function. In the eye, there is simultaneous regression of embryonic hyaloid vasculature1 (important to clear the optical path) and formation of the retinal vasculature2 (important for the high metabolic demands of retinal neurons). These events occur postnatally in the mouse. Here we have identified a light-response pathway that regulates both processes. We show that when mice are mutated in the gene (Opn4) for the atypical opsin melanopsin3, 4, 5, or are dark-reared from late gestation, the hyaloid vessels are persistent at 8 days post-partum and the retinal vasculature overgrows. We provide evidence that these vascular anomalies are explained by a light-response pathway that suppresses retinal neuron number, limits hypoxia and, as a consequence, holds local expression of vascular endothelial growth factor (VEGFA) in check. We also show that the light response for this pathway occurs in late gestation at about embryonic day 16 and requires the photopigment in the fetus and not the mother. Measurements show that visceral cavity photon flux is probably sufficient to activate melanopsin-expressing retinal ganglion cells in the mouse fetus. These data thus show that light—the stimulus for function of the mature eye—is also critical in preparing the eye for vision by regulating retinal neuron number and initiating a series of events that ultimately pattern the ocular blood vessels.
