目的 研究RCS大鼠病变发展过程中视网膜及神经节细胞(retinal ganglion cells, RGCs)电生理学及形态学特性,了解RCS大鼠视网膜变性不同阶段RGCs功能和形态的改变以及与整体视网膜功能和形态改变之间的关系。方法 应用RCS大鼠、RCS对照大鼠和正常大鼠,检测F-ERG,了解视网膜整体功能,然后取一侧眼球行视网膜HE染色,观察视网膜形态,对侧眼球制备视网膜片行膜片钳全细胞记录,比较三种大鼠RGCs RMP、IR和不同强度去极化脉冲诱发的AP的阈值、幅度、波宽、频率在发育过程中的变化。全细胞记录的同时细胞内注入荧光黄,观察RGCs的形态学改变。结果 1、RCS大鼠视网膜感光细胞随着病变的发展逐渐变性死亡,晚期视网膜色素上皮层和感光细胞层结构紊乱,但光镜下观察内核层、神经节细胞层仍保持正常形态。2、RCS大鼠F-ERG a波和b振幅度随病变的发展呈进行性降低,出生后约7周时呈熄灭状态。3、去极化脉冲诱发RCS大鼠RGCs可引出三种类型的动作电位(AP),随着病变的发展各类型RGCs所占比例发生显著改变,出生后6周内三种大鼠RGCs各AP类型RGCs所占比例无差异,生后7-8周时正常和对照大鼠瞬变型RGCs分别占35.7%和37.5%,持续型RGCs占64.3%和62.5%,其中以持续型细胞为主,而RCS大鼠瞬变型RGCs所占比例达46.7%,持续型(26.7%)较低,同时在RCS大鼠出现了部分细胞(26.7%)不能诱发出动作电位,在正常和对照大鼠则无类似现象。9-12周时正常和对照大鼠持续型RGCs所占比例(72.7%,71.4%)远高于瞬变型RGCs(27.3%,28.6%)。该时期RCS大鼠RGCs的AP形态发生了明显变化,瞬变型(21.1%)和持续型(10.5%)RGCs所占比例明显下降,细胞持续放电的能力显著降低,同时大量无AP RGCs出现(63.2%),还发现一例单峰型细胞。4、随着视网膜变性的发展RCS大鼠电生理特性发生显著改变。病变早期RCS大国家自然科学基金资助课题(No:30270457)<WP=9>鼠RMP和IR与正常大鼠相似,电位水平较高,随后降低与正常大鼠相似,随着视网膜变性的发展RMP和IR波动较大,与正常和对照大鼠相比差异显著(P<0.05)。RCS大鼠RGCs主动膜学特性也发生了显著改变,随着发育成熟RCS大鼠RGCs AP幅度增高、阈值降低,但在变性晚期AP幅度、阈值波动较大,与正常和对照大鼠相比差异显著(P<0.05)。RCS大鼠RGCs AP稳定频率和最大频率在变性晚期(出生7-8周之后)同正常大鼠相比明显降低,差异显著(P<0.01),在不同去极化脉冲刺激下细胞的稳定频率和最大频率均增加的幅度较正常大鼠降低(P<0.05)。5、在视网膜变性晚期,感光细胞已发生严重变性、视网膜的整体功能下降甚至完全丧失之后仍有相当部分的RGCs保持较好的功能活性。6、瞬变型RGCs在正常大鼠和RCS大鼠整个发育阶段都存在,正常大鼠RGCs发育成熟后以持续型发放为主,RCS大鼠变性晚期持续型RGCs所占比例明显减少,瞬变型RGCs所占比例高于持续型。7、RCS大鼠RGCs经荧光黄细胞内染色显示细胞形态与正常和对照大鼠相比无明显差别,晚期也未见明显改变。结论 1.RCS变性晚期感光细胞明显变性死亡,而内层神经元保持基本正常的形态,视网膜神经节细胞层未见明显形态改变,提示RCS大鼠病变发展过程中视网膜各层神经元形态改变的不一致性。2.RCS大鼠出生后约7周时F-ERG呈熄灭状态,整体视网膜功能丧失,但F-ERG的改变不能完全反应内层视网膜单个神经元的改变,需要进行细胞水平的研究。3.与正常大鼠相比RCS大鼠随着病变的发展各种AP类型的RGCs所占的比例发生显著变化,晚期瞬变型RGCs增多,并出现AP形态异常和无AP的RGCs。4.随着视网膜病变的发展,RCS大鼠RGCs主动和被动膜学特性与正常和对照大鼠相比发生明显改变,病变晚期RGCs持续放电的能力减弱,推测变性后期受光感受器和双极细胞信号输入影响,以及视网膜微环境改变导致RGCs胞膜上各种离子通道功能活性的发生变化。5.在视网膜变性晚期,感光细胞已发生严重变性、视网膜的整体功能下降甚至完全丧失之后仍有相当部分的RGCs保持较好的功能活性,这为视网膜移植等方法治疗该类疾病提供了突触功能重建的机会。6.RCS大鼠病变发展过程中瞬变型RGCs的变化可能与变性晚期RGCs功能活性的改变有关。7.RCS大鼠病变发展过程中视网膜组织形态、整体视功能和神经节细胞电生理<WP=10>学及形态学特性受到视网膜变性的影响,但不呈平行发展。视网膜膜片钳技术的成熟和完善为进一步认识视网膜变性疾病发发展过程中内层神经元的改变建立了技术平台。