视网膜条件性Celsr3基因敲除对小鼠视觉影响及其机制

Celsr3 plays key roles during neural development, but its role in the mouse visual function is still not known. It is reported that Celsr3 homologues in drosophila and zebrafish regulate the formation of visual circuits and the visual function. Our preliminary studies showed abnormalities of visual function and ERG in the mice with conditional inactivation of Celsr3 in different subgroups of retinal cells. Therefore, our hypothesis is: Celsr3 is required for the formation of visual function and the retinal maturation. We will generate conditional knockout mice with Celsr3 inactivation in different subtypes of retinal cells and study visual behaviors, ERG, retinal cytoarchitectonics, axonal projections, dendrite development and synapse functions in these mice. Our studies will provide further information of Celsr3 roles in steering neural development, and it is promising to develop Celsr3 as a key target for gene-manipulated therapies after visual injuries.

Celsr3在中枢神经发育中起到关键性的调控作用, 但其在小鼠视觉形成中的作用尚不清楚。研究表明Celsr3在果蝇和斑马鱼的同源基因对视觉环路的形成和视觉维持中起重要作用，我们预实验发现视网膜不同细胞Celsr3基因敲除影响了小鼠的视觉功能和视觉电生理。为此，我们提出"Celsr3基因调控小鼠视觉形成和视网膜的发育成熟"的假设，拟通过建立视网膜不同细胞Celsr3敲除动物模型，比较分析视觉行为学、电生理、视网膜细胞构筑、视觉投射、神经元突起生长及神经元突触功能等，研究结果将进一步完善Celsr3调控神经发育的理论体系，为视觉损伤修复后探索以Celsr3为靶的基因调控治疗手段奠定重要的理论依据。

视觉功能依赖于完整和精细的视觉传导通路形成。Celsr3为一具有七次跨膜片段的钙粘连素成员，发育早期广泛表达于中枢神经系统（包括脑、脊髓和视网膜），前期的研究表明它在脑和脊髓的神经网络形成中起到关键作用，但它是否也调节视网膜的发育和视觉通路的形成仍不清楚。本研究通过建立视网膜条件性Celsr3基因敲除模型，即Celsr3|Islet1和Celsr3|Dlx小鼠，研究Celsr3在视网膜发育、视觉通路和视觉功能形成中的作用。应用黑白箱实验，Celsr3|Islet1小鼠和Celsr3|Dlx小鼠均表现视觉功能异常；视动性反应（OKR）检测发现Celsr3|Dlx光栅分辨能力明显下降；Celsr3|Islet1小鼠缩瞳反应减弱。在视网膜电图（ERG）实验，Celsr3|Islet1小鼠出现异常的a，b波，但振荡电位（OPs）表现正常。组织学和免疫组织化学研究，基因敲除小鼠视网膜板层形成没有发现明显的改变，无长突细胞、水平细胞和双极细胞的数量与对照组无显著性差异，神经节细胞的数目显著性减少，残存神经节细胞的树突野无明显变化。通过顺行轴突追踪，我们发现Celsr3|Islet1和Celsr3|Islet1小鼠视网膜节细胞到上丘和外侧膝状体的投射野明显异常。因此，本研究结果表明Celsr3在小鼠视觉功能的形成是必须的，这种作用可能通过影响视网膜节细胞的靶向投射和局部的网络形成发挥作用；但是视网膜细胞板层和节细胞树突野的形成不依赖于Celsr3功能。