刺激光频率及光强对SD大鼠明适应视网膜电图的影响

           作者：侯豹可 张作明 顾永昊 李莉 郭群

【关键词】  明适应

　　Effects of different stimulus frequency and intensity on rat light adaptation flicker electrophysiology

　　【Abstract】  AIM:  To explore the exact parameters (frequency and intensity of stimulus) which can isolate cone system electroretinogram (ERG) bwave under light adaptation in SD rats and to provide some clues for further study. METHODS:  With RETIscan system, lightadapted ERG from SD albino rats were obtained. Eight frequencies (0.1, 0.5, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0 and 30.0 Hz) and seven intensities (0.11, 0.35, 1.10, 3.50, 11.00, 35.00 and 110.00 cd・s・m-2) were used. The intensity of adapting field luminance was 37.00 cd・s・m-2 and the adaptation time was 10 min. RESULTS:  In the condition of lowfrequencies（0.1, 0.5, 5.0 Hz）, there was rod system intrusion and steady wave could not be recorded on the highfrequencies（25.0, 30.0 Hz）. No significant difference was found in the implicit times of different stimulus intensities but the amplitudes all had a tendency of increasing first and then decreasing, and reached the peak when the intensity was 3.50 cd・s・m-2. CONCLUSION:  When the stimulus frequency is between 15.0 and 20.0 Hz and the intensity is 3.50 cd・s・m-2, the function of cone system can be well isolated on lightadapted ERG in SD rats.

　　【Keywords】 light adaptation; ERG; frequency; intensity; rats

　　【摘要】 目的： 探索明适应状态下分离视锥系统反映的相关参数（刺激光频率、刺激光强度），为SD大鼠明适应视网膜电图的b波测定提供. 方法： 采用RETIscan系统使用8种不同频率(0.1, 0.5, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0, 30.0 Hz)及7种不同光强(0.11, 0.35, 1.10, 3.50, 11.00, 35.00, 110.00 cd・s・m-2)检查SD大鼠明适应ERG. 背景光强37.00 cd・s・m-2，明适应时间为10 min.  结果：SD大鼠明适应ERG，低频时（0.1, 0.5, 5.0 Hz）波形中含有视杆系统成分，高频时（25.0, 30.0 Hz）波形不稳定. 不同光强下潜伏期改变不大，幅值先升高后降低，在3.50 cd・s・m-2时达到最高值. 结论： 在大鼠明适应闪光ERG检查中，应用15.0～20.0 Hz，3.50 cd・s・m-2的刺激光可以很好地分离出视锥系统功能.

　　【关键词】 明适应；视网膜电图；频率；光强；大鼠

　　0引言

　　明适应视网膜电图中含有视杆系统的成分，如何能够将视锥与视杆系统的反应分离开来，从而分别评价两种系统的功能变化是当前视觉电生研究领域的一个重点. 大鼠的视网膜感光细胞构成与人类不同，其中视锥细胞仅占1%-3％［1］，ERG的波形与人类有一定的差异. 大鼠因体型适中，易饲养，传代时间短，遗传背景清楚而成为重要的实验动物之一，也是眼科常用的实验动物. 为选择合理的实验参数评价大鼠视网膜锥体系统的功能变化, 我们观察了不同刺激光频率和光强对SD大鼠明适应视网膜电图的影响.

　　1材料和方法

　　1.1材料二级成年雄性SD大鼠40只（由第四军医大学实验动物中心提供）. 约8 wk龄，体质量240~260 g. 外眼和检眼镜检查屈光间质清晰. 予以12 h明暗交替光照，不限食水，室温22~26℃条件下适应性饲养1 wk后进行实验. 随机分为8个实验组，每组5只大鼠，测量不同刺激光频率下明适应视网膜电图，间隔3 d后，随机抽取35支大鼠，分为7组，测量不同刺激光强的明适应视网膜电图.

　　1.2方法明适应视网膜电图（light adaptation electroretionograph）采用我实验室建立的大鼠视觉电生理学实验方法［2］. 采用RETIscan系统（Roland Consult, 德国）. 大鼠在背景光强37.00 cd・s・m-2下明适应10 min，分别记录刺激频率为0.1, 0.5, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0和30.0 Hz（光强3.50 cd・s・m-2），刺激光强为0.11, 0.35, 1.10, 3.50, 11.00, 35.00和110.00 cd・s・m-2（频率20.0 Hz）时的明适应视网膜电图.

　　数据测量和处理：应用RETIscan系统（Roland Consult, 德国）进行波形幅值和潜伏期的测量，测量所得数据用x±s表示，Origin 7.0做统计图.

　　2结果

　　2.1刺激光频率对明适应ERG的影响频率低于20.0 Hz时均能记录到稳定的波形（Fig 1），在0.1, 0.5, 5.0 Hz组只有一个主波，在10.0 Hz组为两个稳定的正向波，随着刺激光频率增加正向波数目增加. 当频率高于25.0 Hz时记录不到稳定的波形. 在闪光ERG中不同刺激光频率P1波幅值有所改变(Fig 2). 频率较低时P1波幅值先下降而后上升,在5.0 Hz组达到最高值（99±25） μV. 高于5.0 Hz后，P1波幅值随刺激光频率增高而降低. 在较高频率时（25.0, 30.0 Hz）波型幅值已经降到很低［25.0 Hz时（28±2）μV，30.0 Hz时(13±2)μV］，并且波形不完整.

　　图1－图2 (略)

　　2.2刺激光光强对明适应ERG的影响低光强（0.11, 0.35 cd・s・m-2）或高光强（35.0, 110.0 cd・s・m-2）时均不能析出完整的波形(Fig 3). 不同刺激光强度下各组的P1波潜伏期比较稳定而幅值发生性变化（Fig 4 A,  B）：在低光强时幅值随光强增加是升高的，光强为3.50 cd・s・m-2组幅值达到最高点（36±5）μV，随后逐渐下降.

　　图3－图4 (略)
 
　　3讨论

　　大鼠是研究视网膜病变的重要实验动物模型，其多种眼底疾病模型为研究致病机制供了方便，也为相应药物、治疗方法的研究提供了依据. 视网膜电图可以检查大鼠视网膜各层功能的改变，是视网膜功能检测的重要指标之一. 本次试验的目的就是探索分离视锥系统功能的最佳参数［3］（刺激光频率、刺激光强度），为以后大鼠视锥细胞反应的记录提供依据.

　　明适应条件下刺激光参数（频率、光强）的不同引起视网膜电图改变是视杆视锥两个系统相互影响的结果，且和视紫红质的生化改变有关［4］，而视紫红质的改变又和钙通道的开闭、Ca+转运有着密切的联系［5］. Lange等［6］认为明适应状态还和视网膜外神经环路有关. 视杆细胞通过轴突与水平细胞和双极细胞连接，视杆的信息通过旁通路可以影响到视锥系统功能［7］. 由于视杆细胞对低频光刺激比高频敏感，故在本次试验中低频（≤10 Hz）时视杆系统的活动会夹杂在反应中，频率不断升高所含的视杆功能越来越少(Fig 3). 但当频率过高（≥25 Hz）后不能记录到稳定的波型，并且幅值很低（Fig 2）.

　　在改变刺激光强度后幅值发生规律性变化，在光强小于3.5 cd・s・m-2时，幅值随光强增加而增加. Granit在蛙眼进行的相关研究表明，如果去除视杆系统对视锥系统的抑制，明适应闪光ERG的幅值是增加的. Miyake等［8］也认为在人类明适应闪光ERG中去除视杆系统的影响会使幅值增高，本次试验结果与这些研究相符合.

　　通过本次试验可以认为在大鼠明适应闪烁ERG检查中，应用15～20 Hz，3.5 cd・s・m-2的刺激光可以较好的分离出视锥系统功能.

　　【】

　　［1］ Szel A, Rohlich P. Two cone types of rat retina detected by antivisual pigment antibodies ［J］. Exp Eye Res, 1992; 55:47-52.

　　［2］ Gu YH, Zhang ZM, Li L. Electrophysiological changes of streptoaotocininduced diabetic rats in early stage ［J］. Disi Junyi Daxue Xuebao (J Fourth Mil Med Univ), 2002; 23(11): 990-993.

　　［3］Gu YH, Zhang ZM, Hou BK, Guo Q, Li L, Long T. Properties of rat cone response during light adaptation［J］. Disi Junyi Daxue Xuebao (J Fourth Mil Med Univ), 2002; 24(19): 1777-1779

　　［4］ Alexander KR, Fishman GA. Rodcone interaction in flicker perimetry ［J］. Br J Ophthalmol, 1984; 68(5):303-309.

　　［5］ EN Pugh Jr, S Nikonov, TD Lamb. Molecular mechanisms of vertebrate photoreceptor lightadaptation ［J］. Current Opinion Neurobio, 1999; 9:410-418.

　　［6］ Lange G, Denny N, Frumkes TE. Suppressive rodcone interactions: evidence for separate retinal (temporal) and extraretinal (spatial) mechanism in achromatic vision ［J］. Invest Opt Soc Am A, 1997; 14: 2487-2498.

　　［7］ Richard HM. The fundamental plan of retina［J］. Nat Neurosci, 2001; 4: 877-886.

　　［8］ Miyake Y, Horiguchi M, Ota I, Shiroyama N.Characteristic ERG flicker anomaly in incomplete congenital stationary night blindness ［J］. Invest Ophthalmol Vis Res, 1987; 28: 1816-1822.