目的:探讨正常成年 SD 大鼠的明视视网膜电图(Electroretinogram,ERG)特征。
方法:选取正常 9~12 周 SD 大鼠 60 只,使用罗兰视觉电生理仪记录大鼠右眼的明视闪光 ERG。使用 SPSS 统计分析 a 波、b 波和明视负波反应(Photopic negative response,PhNR)的隐含期和振幅。比较雄性和雌性 SD 大鼠明视 ERG 特征。
结果:每只 SD 大鼠均能记录到稳定的 a 波、b 波和 PhNR,其中 a 波的隐含期和 PhNR 的隐含期及振幅均符合正态分布,而其余指标均不符合正态分布。PhNR 的隐含期为 124.6±8.5 ms,其变异系数最小(0.07)。PhNR 的振幅为(11.3±4.2)μV,变异系数为 0.37。雄性和雌性 SD 大鼠明视 ERG 的各反应波之间无显著差异。
结论:在正常成年 SD 大鼠,明视闪光 ERG 是一项客观评价大鼠明视状态下视网膜功能的手段,PhNR 可以作为一项稳定的评价内层视网膜功能的指标。
全视野闪光视网膜电图(Electroretinogram,ERG)作为一项客观评价视网膜功能的手段,已经在实验室和临床应用一百多年的历史。无论是在实验室或临床上,对 ERG 的研究始终没有停止,ERG 也一直是研究动物和人类视网膜功能的重要工具之一。由于鼠类和灵长类动物眼之间有极强的相似性,并且大鼠相对猴子价格便宜得多,因此大鼠也成为研究各类眼病的常用模型。明视 ERG 是在明适应状态下,使用一定的强闪光刺激,从角膜表面记录到的视网膜综合电反应。该综合电反应波由 a 波、b 波及最新发现的明视负波反应(Photopic negative response,PhNR)等组成。其中 a 波和 b 波是研究比较成熟的波形,分别反映光感受器层和双极细胞层的功能,而对 PhNR 的研究尚较少。根据 Viswanathan 等[1-3]的研究表明,PhNR 反映的是视网膜神经节细胞及其轴突的功能,是最近视觉电生理领域研究的热点。本研究对正常成年 SD 大鼠明视 ERG 进行了研究和分析,以探讨正常成年 SD 大鼠的 PhNR 特征。
正常成年 SD 大鼠 60 只(购自汕头大学医学院动物中心),周龄 9~12 周,平均(10.7 ± 0.8)周;体重 280~320 g,平均(301.7 ± 10.2)g。60 只 SD 大鼠中雌性 29 只,雄性 31 只。
采用罗兰视觉电生理仪(ROLAND,Consult,德国)记录明视 ERG,刺激器为小型 Ganzfeld 刺激器(ROLAND,Consult,德国),见图 1。角膜电极和皮肤电极见图 2。闪光强度 3.0 cd·s/m²,背景光强度 25 cd·s/m²。低频截止(low cut-off)0.2 Hz,高频截止(high cut-off)300 Hz,每项记录重复 30 次。
检查前大鼠用戊巴比妥钠按 50 mg/kg 腹腔注射麻醉,托品卡胺滴眼液充分散瞳,爱尔卡因滴眼液表面麻醉。在室内照明下明适应 10 min,明适应的同时安放电极。作用电极为角膜电极(图 2 上),置于角膜。参考电极和地电极均使用皮肤电极(图 2 下),分别置于前额及耳尖皮下。明适应时间足够后将大鼠平躺,把小型 Ganzfeld 全视野刺激器罩在大鼠头部。然后按照 ISCEV 标准记录大鼠右眼明视闪光全视野 ERG。
a 波、b 波的标识依据是国际视觉电生理协会(Clinical Electrophysiology of Vision,ISCEV)的最新标准,a 波的隐含期为从刺激开始(图中的 N 点)到第一个波谷的时间,b 波的隐含期为从 N 点到第一个波峰的时间,a 波的振幅为从基线到 a 波波谷的高度,b 波的振幅计算为从 a 波波谷到 b 波波峰的高度[4]。由于 PhNR 不包括在 ISCEV 标准中,标识的依据是 PhNR 的发现者 Viswanathan 等[1-3]的标准,即从 N 点到 b 波后的第一个波谷的时间为 PhNR 的隐含期,基线到波谷的高度为其振幅。
数据采用 SPSS 15.0 统计软件处理。正态分布采用 Shapiro-Wilk 检验,雄性和雌性 SD 大鼠各项明视 ERG 反应波之间的差异使用独立样本 T 检验。
每只 SD 大鼠均能记录到稳定的 a 波、b 波和 PhNR,见图 3。a 波的隐含期和 PhNR 的隐含期及振幅均符合正态分布,而其余指标均不符合正态分布,见表 1。明视 ERG 各反应波隐含期及振幅的频数分布直方图和均数箱图见图 3-4。在 6 项观察指标中,PhNR 隐含期为(124.6 ± 8.5)ms,其变异系数最小(0.07),b 波隐含期次之(0.12),而 a 波振幅的变异系数最大(0.8)。PhNR 的振幅为(11.3 ± 4.2)μV,变异系数为 0.37。雄性和雌性 SD 大鼠明视 ERG 的各反应波比较差异无统计学意义(P > 0.05)。图中可以看到明确的 a 波、b 波及 PhNR。
图5 明视 ERG 各反应波隐含期及振幅的均数箱图
明视 ERG 是在明适应状态下,使用一定的强闪光刺激,从角膜表面记录到的视网膜综合电反应。该综合电反应包括 a 波、b 波和紧跟 b 波之后的负向波 PhNR。根据动物模型及药理实验研究证实,PhNR 来源于视网膜神经节细胞及其轴突的电活动[1-2]。因此 PhNR 最初用于青光眼的实验室及临床研究[2-3,5]。研究发现,在青光眼动物模型及病人,PhNR 选择性受损,而 a 波和 b 波无明显改变。在随后的视神经病变研究中也发现了类似的结果[6-7]。在视网膜中央动脉阻塞病人,PhNR 降低至未受累眼的 12.3%,而视锥反应 b 波仅降低至未受累眼的 73.4%。笔者也曾经对视网膜静脉阻塞病人[8]和非增殖糖尿病视网膜病变病人的 PhNR 进行了研究,发现 PhNR 可以作为评价内层视网膜功能的敏感指标[9]。PhNR 越来越受到眼科研究者的重视,并被应用于视网膜视神经相关疾病的实验室研究中。在实验动物中,由于鼠类和灵长类动物眼之间有极强的相似性,且大鼠价格比猴子更便宜,因此大鼠也成为研究各类眼病的常用模型。
关于大鼠 PhNR 的研究尚不多,Li 等[10]就对 Brown Norway 大鼠的 PhNR 进行了一些研究,他们发现,在 40 cd/m² 的绿色背景光强度下,随着闪光强度从 0.36 增强到 45.52 cd·s/m²,PhNR 和 b 波的振幅也随着增大,并且在刺激光强度为 0.71 cd·s/m² 时,开始出现稳定的 PhNR。但是 PhNR 的振幅在刺激光强度为 11.38 和 22.76 cd·s/m² 时饱和,而 b 波的振幅则持续增加。他们使用 11.38 和 22.76 cd·s/m² 刺激光记录到的正常 Brown Norway 大鼠的 PhNR 振幅分别为(46 ± 1.3)μV 和(50 ± 1.3)μV。本研究设计参考 ISCEV 标准采用标准的白色刺激光(3.0 cd·s/m²)和白色背景光(25 cd/m²),记录到稳定的 a 波、b 波和 PhNR。其中 a 波的隐含期和 PhNR 的隐含期及振幅均符合正态分布,而其余指标均不符合正态分布。在 6 项观察指标中,PhNR 隐含期为(124.6 ± 8.5)ms,其变异系数最小(0.07),b 波隐含期次之(0.12),而 a 波振幅的变异系数最大(0.8)。PhNR 的振幅为(11.3 ± 4.2)μV,变异系数为 0.37。
本研究 PhNR 振幅的测量方法是参照 PhNR 的发现者 Viswanathan 等[1-3]的标准,即从基线到波谷的高度,但也有研究者选用波峰到波谷的测量方法,即从 b 波波峰到 PhNR 波谷的高度[11]。笔者认为还是前者比较合理。
本研究结果显示,正常 SD 大鼠 PhNR 隐含期和振幅是比较稳定的指标。本研究的结果为我们今后进一步研究 SD 大鼠各种视网膜视神经疾病模型的 PhNR 提供了宝贵的资料。在进一步研究中,笔者将把 PhNR 用于 SD 大鼠青光眼模型及神经切断模型等的研究。