中国神经再生研究(英文版) ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (2): 341-343.doi: 10.4103/1673-5374.317980
果蝇的视网膜功能和功能障碍
A Drosophila perspective on retina functions and dysfunctions
Elisabetta Catalani, Federica Silvestri, Davide Cervia*
- Department for Innovation in Biological, Agro-food and Forest Systems (DIBAF), Università degli Studi della Tuscia, largo dell’Università snc, Viterbo, Italy
摘要： Neural Regen Res：可用于研究视网膜神经元病理生理学模型：果蝇视网膜
已经证明D. melanogaster能够进行视觉位置学习并记住物体的位置，因此是研究空间记忆等复杂行为的有用系统。果蝇确实表现出强烈的趋光反应，趋光性可作为果蝇视觉能力的指标。趋光行为涉及到色度和消色差辨别，它不仅与光的强度有关，还取决于波长。利用对特定波长光的敏感性，开发了一种可编程光学刺激器，通过将光感受器暴露于蓝光而非红光下，诱导果蝇视网膜退化。哺乳动物的视网膜退化可能是视紫红质释放后，视网膜再生生色团的酶视觉循环途径失效的结果。维持视紫红质水平的酶视觉循环也存在于D. melanogaster视网膜，因此有机会利用它来探索光感受器周期缺陷。靶基因和基因突变动物的开发是研究视网膜缺陷的有力工具。mdx小鼠（Duchenne型肌营养不良的哺乳动物模型）和D. melanogaster果蝇来探索在缺乏功能性全长肌营养不良蛋白的情况下视网膜的稳态。mdx动物的视网膜表现出神经元结构的改变，主要损害突触前的光感受器终末和突触后的位置。凋亡神经元的自噬功能受损，导致自噬体的积聚。用mTOR抑制剂雷帕霉素（作为自噬的促进剂）治疗营养不良的果蝇可重新激活自噬体周转，防止神经元细胞死亡和结构损伤，并改善视力，这表明营养不良蛋白是突触稳定和神经元存活所必需的。因此，适当的自噬似乎是果蝇和脊椎动物视网膜中生理细胞和视觉特性的关键先决条件，抵消了神经退行性变的特征。
来自意大利图西杜莎大学的Davide Cervia团队最近研究了D. melanogaster果蝇的视觉系统。糖尿病视网膜病变是全世界高血糖症最常见的视觉并发症。视网膜神经元的退化在微血管损伤和糖尿病视网膜病变的临床症状出现之前就已被认识到。因此，糖尿病视网膜病变中视网膜神经元内稳态的恢复可能会减少高条件性损伤造成的损伤。用高糖方案喂养成蝇10天。在保持其他组分不变的情况下，独立地改变蔗糖来制备日粮。结果表明，果蝇具有正常的运动能力和活动能力，肌纤维结构未见明显改变。果蝇的体重和体形正常，但全身葡萄糖浓度较高，磷酸化Akt水平较高，即成年果蝇日粮蔗糖利用率的增加会导致高血糖和糖尿病初期，短期内对整体代谢状况的影响较小。高血糖果蝇对光的反应性在趋光性实验中表现出显著的降低，从而清楚地表明了视觉缺陷。在分子水平上，高血糖果蝇表现出典型的视网膜神经退行性变特征，即细胞凋亡、氧化应激和自噬功能失调。以高糖饮食喂养的D. melanogaster动物受到视觉损伤和神经视网膜损伤的影响，至少部分发生在糖尿病视网膜病变早期。模拟人类疾病的果蝇模型是通过靶点识别发现药物的关键工具。这对于人类治疗学中特定化合物的翻译是重要的，尽管由于与哺乳动物的进化和功能距离，果蝇的使用受到一定限制。因此，在将苍蝇研究与人类生理学和药理学进行比较之前，应该先对更复杂的生物进行数据验证。尽管有这些局限性，大量的证据表明果蝇视觉系统是一个灵活的活体模型，可以用来研究视网膜神经元的病理生理学，很容易分析不同的实验参数、分子靶点和治疗方法。
文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年 2 月 2 期发表。
https://orcid.org/0000-0002-2727-9449 (Davide Cervia)