上丘(superior colliculus; SC)是哺乳动物视觉通路上的中继核,自表面向深部分为7层,其中带状层(zonale, ZO)、浅灰质层(superficial gray, SGR)和视觉层(optic, OP)属于浅层,深层包括中间灰质层(intermediate gray, IGR)、中间白质层(intermediate white, IW)、深灰质层(deep gray; DGR)和深白质层(deep white,DW)。大量研究表明,其浅层接受直接的视觉输入,深层则接受非直接的视觉输入,在视觉目标选择和视觉注意转换等方面起重要作用。Otx2同源基因属于果蝇正小齿基因中的同源性脊椎动物型,这个直系同源组的成员在感光细胞和延髓脑区的发展中发挥重要作用,该基因编码果蝇中控制头胸发育的转录因子家族成员,包括两个亚型Otx1和Otx2。Otx2基因能够控制视网膜视细胞生长,Otx2广泛地表达于视觉通路,如视网膜,外侧膝状体和视觉皮层(V1),这些部位的Otx2参与视觉信息的处理过程。在胚胎发育期,Otx2参与中脑峡部组织的定位以及控制中脑神经元亚型的分化过程。总而言之,Otx2蛋白是一种影响认知功能的因子。这些研究表明Otx2与视觉系统的发育存在一定的联系。但是关于Otx2在成年小鼠SC的表达则未见报道。研究SC区Otx2的表达对揭示成年小鼠SC中神经元的功能性特征具有一定意义。小清蛋白(Parvalbumin, PV)是一种低分子量的Ca2+结合蛋白(CaBPS)。PV阳性神经元广泛表达于SC,其中部分与γ-氨基丁酸(GABA)在中间抑制性神经元共存。在SC,PV免疫阳性代表着高电活性的神经元亚型,是视觉通路中的一类投射神经元。PV在细胞中构成一种依赖钙离子激活的快K+通道,使细胞表现出快速去极化和高电活性的特征。但是对于PV在SC的确切功能还不清楚。许多研究发现,在大鼠SC中,PV免疫阳性成分形成特征性分布。因此本课题通过分析PV阳性神经元在小鼠SC的形态学特点,进一步来推测PV在SC中的功能。最近的文献报道,血小板源性生长因子受体β(platelet-derived growth factor receptor-β, PDGFR-β)在视觉系统(SC、外侧膝状体和视皮层等等)的发育和GABA神经元(PV神经元等)的成熟方面发挥着重要作用。血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor, PDGF)是由血小板产生的能促进组织细胞生长的物质。近年来研究发现,PDGF在中枢神经系统(Central nervous system, CNS)具有神经保护因子的作用。此外,在胚胎发育时PDGF还具有调节细胞生长和分化的功能。PDGF家族的四个成员PDGF-A、-B、-C、和-D是通过二硫键由两条多肽链连接而成的同型或异型二聚体。包括五种形式:PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC和PDGF-DD。PDGF受体PDGFR-α和PDGFR-β能够形成成熟的二聚体,并且能以不同的亲和力结合相应的配体。PDGFR-α主要分布于神经胶质细胞上,而PDGFR-β主要分布于神经元上并且在新生大鼠的脑部出现上调的趋势。PDGF-BB/PDGFR-ββ相互作用,对于视觉系统和GABA神经元具有神经营养作用。有些文献报道,在神经系统发育过程中,不正常的PDGFR-β会导致中枢神经系统结构发育异常。由此可见,Otx2、PV(?)PDGFR-β在视觉系统可能存在着一定的相关性。那么,Otx2和PV在成年小鼠SC的详细表达情况怎样?PDGFR-β基因被敲除后的成年小鼠,Otx2和PV的表达在其SC产生哪些变化?PDGFR-β在SC中起到什么作用?是值得研究的问题。为此,本课题做了如下研究：一、利用Nissl染色的方法,对成年小鼠SC各层界线进行了分析。通过免疫细胞化学方法和图像分析技术,观察了Otx2在正常成年小鼠SC的表达和在PDGFR-β基因敲除小鼠SC的表达,并且进行了对比性分析。Nissl染色结果显示：SC深层的中间白质层和深白质两个细胞层较模糊,不能区分其细胞分布界限。因此在后面的数据分析中,本课题将SC深层简单划分为中间灰质层和深部(deep parts, DP),即本课题将SC自表面向深部分为ZO、SGR、OP、IGR和DP。免疫细胞化学结果发现：Otx2免疫阳性细胞主要密集地分布于正常小鼠SC浅层,并且在SC的深层也可观察到较稀疏的Otx2阳性细胞。Otx2免疫阳性细胞形态主要为浅染或深染的圆形或椭圆形,直径范围大致从3.17μm到9.00μm,平均为5.88μm。Otx2免疫阳性细胞在基因敲除小鼠SC的分布特征和形态特征上与正常小鼠无明显差别。但PDGFR-β基因敲除小鼠上丘的Otx2免疫阳性细胞数目明显低于正常组,差异有统计学意义,并且PDGFR-β基因敲除小鼠SC的Otx2免疫阳性细胞直径明显小于正常组,差异有统计学意义。这些结果提示：Otx2可能参与成年小鼠上丘某些功能特征的形成和维持,PDGFR-β对于Otx2在SC的表达有一定的影响。二、采用前述的免疫细胞化学方法和图像分析技术,检测了正常成年小鼠SC(?)PDGFR-β基因敲除小鼠SC的PV免疫阳性神经元表达,并进行了对比性分析。结果显示,PV免疫阳性成分主要集中于SGR的腹侧和OP的背侧,而在IGR的外侧可见成簇的PV阳性细胞分布于神经纤维中；分散的、中等的或较大的PV阳性细胞见于深部。边缘细胞、梭形细胞、梨形细胞、多极细胞构成了PV免疫阳性细胞的主要形态。其直径范围大致从6.08μm到20.27μm,平均为10.85gm。通过基因敲除小鼠和正常小鼠和的对比,了解了PV免疫阳性细胞在SC中的相似分布特征。此外,在基因敲除小鼠中也存在各种正常小鼠中PV免疫阳性细胞的形态。PDGFR-β基因敲除小鼠PV免疫阳性细胞的数目和直径明显低于和小于正常组,差异有统计学意义。根据这些结果推测,PV在SC的表达可能在一定程度上受至PDGFR-β的影响。综上所述,Otx2和PV免疫阳性细胞在SC形成特征性分布。相对于正常组,PDGFR-β基因敲除组Otx2和PV免疫阳性细胞的数目显著降低,其直径显著变小。本课题结果提示：Otx2蛋白和PV免疫阳性细胞在SC神经元的发育和视觉信息形成方面起着特殊的作用,PDGFR-β可能通过影响Otx2和PV免疫阳性细胞,进而在SC的功能发育方面发挥着重要作用。