视网膜细胞的定量分布特点.pdf

中国体视学与图像分析?2009年?第 14卷?第 1期38?CHINESE JOURNAL OF STEREOLOGY AND IMAGE ANALYSIS Vo.l 14 No.1 March 2009文章编号:1007-1482(2009)01-0038-04?论著?视网膜细胞的定量分布特点郑宏华,?过贵元(南京军区福州总医院 476临床部眼科,?福州?350002)摘?要:视网膜结构复杂,主要由神经细胞及围绕其周围的胶质细胞组成。深入研究其细胞定量分布和排列并掌握它的规律,对认识视网膜组织的起源发展和形态学结构特点,以及揭示视觉和某些视网膜疾病的机制有着十分重要的意义。本文就该领域的研究进展作一综述。关键词:视网膜;神经细胞;神经胶质细胞;定量分布中图分类号:R322?91;R329?2;R319?文献标识码:AQuantitative Characteristics of CellDistribution in the RetinaZHENG Honghua,?GUO Guiyuan(No.476 Depart ment ofOphthal mology,Fuzhou GeneralHospita,lNanjingM ilitary Area Command,Fuzhou 350002,China)Abstract:The structure of retina is very complex.It is composed mainly of neurons and spongiocytesaround the m.To study the regional cell distribution and arrange m ent and elucidate their rule are of vitalsignificance in understanding the original development andmorphology of the retina,aswell as themecha-nism in visual alterations and certain retina diseases.This article gives a summary of recent progress inthis research field.Key words:retina;neurons;neuroglial cells;regional distribution收稿日期:2009-01-05作者简介:郑宏华(1977-),男,汉族,福建福州,福建医科大学在读硕士研究生。研究方向为糖尿病视网膜病变通讯作者:过贵元,E-mai:lggy476618 sina.corn?视网膜位于眼球壁的最内层 1,是眼球的光学成像部位,其结构复杂,主要由分布排列有序的神经细胞及围绕其周围的胶质细胞组成,各细胞分工不同,分布也不同,从而构成了生物最特殊的感觉器官。随着生活水平和医疗水平的提高,感染性眼病得到了较好的控制,而视网膜疾病的发病率则呈上升趋势,视网膜疾病导致视网膜神经细胞和胶质细胞受损,也逐渐成为眼科学研究的重点。视网膜细胞定量分布和排列方式的研究对于阐明视觉和某些视网膜疾病的机制有着十分重要的意义,本文就该领域的研究进展作一综述。1?视网膜神经细胞的定量分布特点1?1?感光细胞(photoreceptor cells)的定量分布特点?感光细胞又称视细胞(visual cells),是视网膜神经细胞的第一神经元细胞,根据形态和功能分为视锥细胞(cone cells)和视杆细胞(rod cells)。自 1935年来,Sterberg 2第一次定位研究人眼黄斑中心凹的视锥细胞分布以来,很多学者进行了感光细胞地形图的研究,提出了相似的细胞分布特征。2009年?第 14卷?第 1期?郑宏华等:视网膜细胞的定量分布特点39?Jonas JB 3等通过对 21对人眼的研究发现,视锥细胞主要分布在视网膜的黄斑区,黄斑中心凹处数目最多,约 150000 180000个/mm2,然后以黄斑中心凹为中心,向周围逐渐减少,在距黄斑中心凹约40?m 处以后,密度下降明显,在距黄斑中心凹1?5mm处,密度下降为 6000个/mm2,而在靠近锯齿缘处,密度下降为 2500个/mm2。视杆细胞密度最高在于离中心凹约 3 5 mm 处的环状区,随后逐渐减少,至周边部密度减为约 30000 40000个/mm2,黄斑中心凹处则无视杆细胞。Curcio 4等研究发现在视网膜鼻侧,视锥细胞密度比在视网膜颞侧高40%50%,而视网膜的上方和下方视锥细胞密度无明显差异。黄斑中心凹处存在着半径约 0?35 mm大小的无视杆细胞区,后开始向周边部迅速增多,在以视盘为中心的椭圆形区域视杆细胞密度最大,随后再向周边部逐渐减少,在接近周边部时视杆细胞密度约减少 15%25%。感光细胞密度个体差异在中心凹处变化最大,随后向赤道处逐渐变小,最后到锯齿缘处又逐渐变大。楚艳华等 5研究发现与Sterberg 1和 Curcio等 4所做的视网膜感光细胞地形图研究结果一致,表现为中央凹中心区细胞密度极高,存在着半径约 100 200?m 的无视杆细胞区。视锥细胞密度从中央凹向周边迅速降低,而视杆细胞从中央凹向外迅速增加,并于离心度 3 5 mm 达到最高密度。视锥细胞在中央凹最高细胞密度上显示出具有巨大的个体差异。Curcio 4和楚艳华 5的研究表明了感光细胞密度个体差异在中心凹处变化最大。Yuodelis等 6,7?学者认为这可能与个体发育有关,随着进化,为使视觉定向准确,视网膜上的光感受器细胞逐渐向中央集中,他们提出了发育学说,认为可能在以中央凹为中心的特定视网膜区域内个体间视锥细胞总数几近相似,只是因为发育时中央凹外的视锥细胞向中心迁移的时间、速率、及程度不同,导致其空间分布出现差异,从而导致中央凹视锥细胞密度的个体差异。Panda-Jonas等 8研究发现视网膜感光细胞密度还随着年龄的增大而明显减小。随着年龄的增大,感光细胞密度在距中心凹 5 8 mm 处下降明显,而在视网膜鼻侧、颞侧及上下侧密度下降变化不大,在性别上感光细胞密度下降变化也无明显差异。感光细胞密度随着年龄的增加而下降,每年感光细胞以约 0?2%0?4%的比例减少,视杆细胞下降的程度比视锥细胞大。1?2?双极细胞(bipolar cells)的定量分布特点。双极细胞是视网膜神经细胞的第二神经元,处于直接的视通路中,在视觉信号加工中占据重要的地位 9。首先,它把视觉信号分流为给光信号和撤光信号;其次,它是整个视通路中第一类具有中心-周围拮抗式同心圆感受野的神经元 10。这两种功能特征是许多高级视觉功能(如亮度对比、边缘增强)的基础 11。因此 W erblin和 Dow ling 12提出双极细胞基本上可分为给光和撤光两大类。Kuffler 13认为这两大类双极细胞的感受野都呈现中心一周围相拮抗的同心圆构型,即对中心光点和光环显示明显不同的反应:如对中心光点为超极化,则对光环为去极化;同样,神经节细胞的情况也相似、对中心光点的刺激显示抑制,则对光环显示兴奋(或相反的反应形式),这表明在视网膜这一水平已经进行了图象信息的处理。Kolb等 14通过高尔基体染色研究发现根据细胞形态的不同,双极细胞可分为小型双极细胞和拖布型双极细胞。小型双极细胞又分为扁平型和内折型双极细胞。小型双极细胞分布广泛,在视网膜中央,只与一个视锥细胞相连,在视网膜周边,可与 2 3个视锥细胞相连,甚至更多。而拖布型双极细胞只与视杆细胞相连接,最早出现于距黄斑中心凹1 mm处,然后向周边逐渐递增。1?3?神经节细胞(ganglion cells)的定量分布特点。神经节细胞是视网膜神经细胞的第三神经元,周兰霞 15和高建民 16的研究认为由于种间的差异,各种动物的节细胞密度分布不太相同,但在高密度中央区的分布位置上,各种动物基本上是在视神经乳头偏颞侧沿鼻颞侧轴方向分布,较为相似。视网膜神经节细胞的高密度区即中央区,这是个神经节细胞的特化区域,在高等脊椎动物中以中央凹的形式存在,具有高锐度视觉作用。Whitterdge 17认为对于视敏度较高且眼睛能转动的动物,其中央凹或中央区接近圆形,即高密度区接近圆形而不是水平伸展。徐西彬等 18发现牛眼中视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)的密度分布不均,在视神经下方沿鼻颞侧轴形成高密度的视条纹,由视条纹至周边部,细胞密度逐渐降低,尤其颞侧周边部最低。而朱益华等 19应用经上丘逆行标记法对大鼠视网膜神经节细胞进行定量研究发现正常大鼠双眼40?中国体视学与图像分析2009年?第 14卷?第 1期RGCs密度基本相同,鼻侧及颞侧 RGCs密度基本相同。而中央、中间、周边部 RGCs密度有明显差异,越近中央区,RGCs的密度越高,越近周边区则 RGCs密度越低,这种分布特征与 W assle等 20的研究结果相一致。Curcio 21通过对人眼的研究发现 RGCs在视网膜中央,离黄斑中心凹约 0?4 2?0 mm 处有一个沿鼻颞轴分布的椭圆形高密度区,RGCs密度可达到32000 38000 个/mm2。在视 网膜周 边部,鼻 侧RGCs密度超出颞侧 RGCs密度 3倍以上,上方视网膜 RGCs密度比下方视网膜 RGCs密度多出 60%。Polyak等 22-24根据神经节细胞的大小、分支情况及树突扩展范围等的不同,把神经节细胞分为小型和大型神经节细胞。Dacey 25通过辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)追踪神经节细胞,发现小型神经节细胞数目远大于大型神经节细胞,二者之比是 30?1,在视网膜周边部小型神经节细胞与大型神经节细胞之比是 3?1,在离心度 3?处二者之比是 10?1。F?L?Gomes等 26也通过 HRP逆行标志神经节细胞,发现小型神经节细胞密度向视网膜周边递减,在离心率不变的情况下,鼻侧密度较高。相反,大型神经节细胞密度则是由视网膜周边向中心递增,在离心率相同情况下,鼻侧密度较低。他认为小型和大型神经节细胞在视网膜不同部位的比例不同与视网膜不同部位的视觉功能特性相关。2?神经胶质细胞的定量分布特点。视网膜神经胶质细胞主要包括:M?ller细胞(M?ller cells)、星形胶质细胞(astrocytes)、血管周围胶质细胞(perivascular glia cells)和网状内皮组织的神经胶质细胞(reticuloendothelial m icroglial cells)。视网膜神经胶质细胞对视网膜组织起支持及营养作用,并使不同的神经轴突彼此隔离,因此对视网膜的结构和功能具有重要意义。2?1?M?ller细胞的定量分布特点。M?ller细胞是视网膜内最主要的神经胶质细胞,由于呈细长形似纤维,又称 M?ller纤维。其细胞体位于内核层的内中间区,其胞体向内外发出细长的突起占据从内界膜至外界膜的整个视网膜厚度。GaurVP等 27通过 M?ller细胞单克隆抗体研究海龟视网膜 M?ller细胞的分布,发现 M?ller细胞在海龟视网膜上的分布相当均匀,约 1600个细胞/mm2,细胞总数约 54000个。周国民等 28报道不同视网膜M?ller细胞的分支分布有差异,提示与视网膜的功能状态有关:在 6周龄胚胎,视网膜尚处于早期分化阶段,M?ller细胞已经出现,其胞体位于外侧神经细胞层的内侧部,初级突起伸展至视网膜的内、外侧缘,侧支很少;在 28周龄胚胎,M?ller细胞的胞体和内侧突染色较深,侧支较少;在成人,M?ller细胞的胞体侧支密集,特别是在外网层;在视网膜母细胞瘤,残余视网膜中的 M?ller细胞分支明显增多。2?2?星形胶质细胞及其他神经胶质细胞的定量分布特点?星形胶质细胞主要位于神经纤维层,在视乳头处密度最高,然后呈放射状,以相对均匀速率的密度减少,在黄斑中心凹及锯齿缘处则未出现 29。血管周围胶质细胞和网状内皮组织的神经胶质细胞都属于小胶质细胞,主要由视网膜血管前体细胞发育而来 30,血管周围胶质细胞见于视网膜毛细血管周围,有许多长的突起环绕在血管壁周围,胞体呈星状。网状内皮组织的神经胶质细胞见于视网膜内层,特别是神经纤维层,细胞数量较少,与机体其他组织中的游走吞噬细胞相似 31。3?小结视网膜神经细胞和胶质细胞的定量分布和排列方式是严谨和有序的,与细胞的功能相关。相对于感光细胞和神经节细胞而言,双极细胞和 M?ller细胞定量分布的研究报道较少,种间差异性规律也有待进一步揭示,但随着对双极细胞和 M?ller细胞在视网膜中的重要作用认识的提高,对于其分布的研究也逐渐成为新的热点,以便于研究者进一步探讨视网膜疾病的发生发展机制。参考文献:1?李美玉,王宁利.眼解剖与临床 M.北京:北京大学医学出版社,2003:123.2?Sterberg G.Topography of the layer of rods and cones inthe human retinaM.Acta Ophthal mo,l 1935,3(Suppl6):1-103.3?Jonas JB,SchneiderU,Naumann G O.Count and den-sity of human retinal photoreceptors J.Graefes ArchClin Exp Ophthal mo,l 1992,230(6):505-510.4?Curcio C A,SloanK R,K alina R E,et a,l Human pho-toreceptor topography J.J Comp Neuro,l1990,292(4):497-523.2009年?第 14卷?第 1期?郑宏华等:视网膜细胞的定量分布特点41?5?楚艳华,王文吉,姜春晖,等.人眼后极部视网膜光感受器细胞分布特征 J.中华眼底病杂志,2007,23(6):429 432.6?Yuodelis C,Hendrickson A.A qualitative and quantita-tive analysis of the human fovea during development J.V isRes,1986,26(6):847-856.7?Hendrickson A E,Yuodelis C.The morphological deve-lopment of the human fovea J.Ophthal mology,1984,91(6):603-612.8?Panda Jonas S,Jonas J B,Jakobczyk Z m ija M.Retinalphotoreceptor density decreasesw ith age J.Ophthal mo-logy.1995,102(12):1853-1859.9?Dowling J E.The Retina:an Approachable Part of theBrainM.Cambridge,M ass.Belknap Press ofHarvardUniv Press,1987.10 Schiller PH.TheON andOFF channels of the visualsys-te m J.Trends Neurosc,i 1992,15(3):86-92.11 HendeeW R,W ells P N T.The Perception ofV isual In-for mationM.New York:Springer-Verlag,1997.12 W erblin F S,Dowling J E.Organization of the retina ofthe mudpuppy,N ecturusmaculosus.II.Intracellular re-cording J.JNeurophysio.l 1969;32(3):339-355.13 Kuffler S W.D ischarge patterns and functional organiza-tion ofma mmalian retina J.J Neurophysio.l1953;16(1):47-68.14 KolbH,L inberg K A,Fisher S K,Neurons of the humanretina:a Golgi study J,J Comp Neuro.l1992,318(2):147-187.15 周兰霞,王子仁.斑马鱼视网膜神经节细胞数量及分布特点 J.兰州大学学报(自然科学版),2000,36(6):93 96.16 高建民,张彦定.崇安髭蟾视网膜的组织结构 J.动物学报,1996,42(3):237 243.17Whitterdge D.Central processing of visual infor mation J.Handbook of Sensory Physiology,1973.7(3):247 268.18 徐西彬,陈耀星,王子旭,等.应用视网膜铺片和神经元逆行标记技术测定神经节细胞密度分布 J.国际眼科杂志,2007,7(3):654 657.19 朱益华,蒋幼芹,刘忠浩,等.经上丘逆行标记法视网膜神经节细胞定量的实验研究 J.眼科研究,2000,18(3):218 220.20 W?assleH,Gr?nertU,R?hrenbeck J,et a.l Retinalgan-glion cell density and corticalmagnification factor in thepri mate J.V ision Res.1990;30(11):1897-1911.21 Curcio C A,Sloan K R,K alinaR E,et a.l Human pho-toreceptor topography J.J Comp N euro,l1990,292(4):497-523.22Polyak,S L.TheRetina M.Chicago:Univ ofChicagoPress,1941.23 Rodieck R W,Binmoeller K F,D ineen J.Parasol andmidgetganglion cells of the human retina J.J CompNeuro.l 1985,233(1):115-132.24 W atanabeM,Rodieck R W.Parasol andm idget ganglioncells of the pri mate retina J.J Co 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