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仪器应用手册Volume 6
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MED64系统重要应用：视觉信号通路在Cacna1f基因突变大鼠模型中发生重组
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Ye Tao, Tao Chen, Ji-jing Pang, ZuoMing Zhang等
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单位：
临床航空医学系，第四军医大学，西安，中国；
唐都医院，第四军医大学，西安，中国；
University of Florida College of Medicine, Gainesville, Florida
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关键词：multielectrode array (多阵列电极系统，MEA) system; MED64; 视网膜（Retina）;先天性静止性夜盲（CSNB）;Cacna1f基因;钙离子流通道
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来自第四军医大学和美国佛罗里达大学医学院的课题组，通过先进的电生理技术手段（多阵列电极系统），研究Cacna1f基因突变大鼠模型视网膜中的电信号传递特征，阐述了先天性静止性夜盲（CSNB）症的潜在病理学机理。
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Cacna1f基因能够编码Cav1.4钙离子通道的a1亚基，1f基因的变异能够通过影响钙离子通道的功能，引发细胞钙离子流的异常，造成神经细胞内神经递质的分泌异常，大大影响哺乳动物视觉信号的产生与传输。Cacna1f基因的这些突变与iCSNB症（不完整的x连锁先天性静止夜盲症）密切相关。是遗传性的严重夜视损失，会严重影响患者的生存质量。关于iCSNB症的研究已经非常广泛，通过发生突变的大鼠模型，研究者进行了很多关于iCSNB症的相关研究，但由于研究技术的限制，Cacna1f基因的变
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异对视网膜神经节细胞动作电位信号的影响所知甚少。研究者利用来自日本Alpha MED公司MED64多阵列电极系统（MEA system），进行视网膜的研究。MED64系统能够进行视网膜的研究。MED64系统能够通过密集分布的64个微电极，持续收集视网膜细胞的神经动作电位，为研究者绘制出神经元电生理功能分布的地图，从而为视网膜神经元内部的相互联系提供有价值的线索。得益于MED64系统的整体性研究特点和非侵入性的优势，这一技术解决了体外信号记录和体内记录研究之间的空白，尤其是在离子通道相关的电生理研究中，有着巨大的应用潜力。
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方法：
从自然发生的Cacna1f基因突变大鼠(CSNB大鼠)和野生型大鼠样本分别提取的视网膜(Retina)组织，放置到MED64系统的培养槽内，细胞层接触培养槽底部的电极阵列。光刺激对视网膜神经细胞（RCGs）引发的电信号通过多电极阵列系统（MED64）持续收集、记录。在电刺激的实验中，MED64系统通过阵列电极给予视网膜神经细胞（RCGs）脉冲刺激。通过MED64系统配置的灌流体系，能够为检测样本提供靶药物（特定化合物）注入。MED64系统的离线分析系统能够帮助用户对所获取数据的分析整理。
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结果：
成功的从野生型和Cacna1f基因突变大鼠(CSNB鼠)视网膜样本中获取了典型性电信号。CSNB大鼠鼠视网膜样本中光刺激（light-induced）引发的a-wave幅度逐渐下降，同时b-wave消失。施加100uM的4-氨基-2-羟基苯甲酸（2-amino-4-phosphobutyric acid）并不会阻滞a-wave的产生。自发性电信号的增加和光诱发电信号频率的降低反映了视网膜神经节细胞捕捉光信号能力和稳定性的下降。此外，‘开启’通道（ON PATHWAY）总是莫名的与视网膜神经节细胞没有联系，CSNB大鼠可能优先会选择‘关闭’通道（OFF pathway）进行信号的传递。在电诱发实验中，对视网膜样本实施电脉冲诱发，CSNB大鼠样本相比野生型大鼠样本，RGCs的长延迟反应强度更加微弱。
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结论：
使用MED64系统（multielectrode array system（MEA），多电极阵列系统），研究者发现了Cacna1f基因突变大鼠(CSNB大鼠)视网膜在光信号通路可塑性发生功能改变的证据。研究者发现，在CSNB大鼠中会发生视网膜感光神经递质的功能紊乱和感光功能的丧失，而后者有可能具有可逆性。
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两种不同规格MED64的电极。A.用于记录大范围内的场电位信号的电极；B.用于记录自发spike和小区域神经细胞相互联系的电极。
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A 为野生型和CSNB型大鼠对于光诱发的a-waves图；
B Wt和CSNB型大鼠光诱发的a-waves的幅度差异；
C Wt中存在的b-wave能够为100uM的APB完全去除，washoff后能够恢复； |
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| 原文参考：Visual Signal Pathway Reorganization in the Cacna1f Mutant Rat Model |
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