由辛辛那提儿童医院医学中心和加州大学旧金山分校科学家们领导的一个研究小组，在一项新研究中证实：眼睛不仅依赖于光线来视物，且妊娠期间的正常眼发育也需要光。科学家们说，这一意外的发现提供了关于胎儿眼发育，以及血管性眼病，尤其对一种称作早产儿视网膜病变的眼病，一些新的基本认识。研究结果发表在1月16日的《自然》（Nature）杂志上。
研究的共同作者、辛辛那提儿童医学医学中心小儿眼科部门研究人员Richard Lang博士说：“这从根本上改变了我们对于视网膜形成机制的理解。我们已经确定一种光反应信号控制了视网膜神经元的数目。这会对眼中的发育血管产生下游影响，由于几种主要的眼疾病都是血管疾病，因此其具有重要的意义。”
Lang是这项正在进行中的研究的课题负责人，他与加州大学旧金山分校眼科学和生理学部的科学家David Copenhagen博士展开了协作。科学家们表示，在当前的研究中他们利用小鼠模型获得了一些意外的研究发现。
Copenhagen说：“出生后，小鼠眼发育分为几个阶段。因此，我们一直认为如果光在眼睛发育中发挥了作用，那也是发生在出生后。”
然而在当前的研究中，研究人员发现在妊娠期间，新描述的那种光反应信号必须得到激活，进而启动精心编排的程序，才能确保生成健康的眼睛。具体来说，到妊娠后期，或是小鼠妊娠约16天时，有足量的光子进入母体非常的重要。
研究人员还惊讶地发现，光子直接激活了胎儿（而非母亲）体内一种称作melanopsin的蛋白，帮助启动了眼睛中的血管和视网膜神经元正常发育。
这一光反应信号的作用是抑制视网膜中形成的血管数量。这些血管对于视网膜神经元至关重要，视网膜神经元形成和功能所需的大量氧均由血管提供。当婴儿发生早产儿视网膜病变时，视网膜血管生长几乎不受控制。这一持续的扩张会给发育中的眼睛造成巨大的压力，在极限情况下会导致严重的损伤和失明。
Lang和Copenhagen领导研究小组在实验室小鼠模型上完成了几项实验，鉴别了这一光反应信号的特异组件和功能。
这些小鼠从妊娠后期开始分别被饲养于黑暗之中，或是按正常昼夜周期饲养，研究人员观察比较了对于眼睛血管发育的影响。通过突变小鼠中的一种称作Opn4的视蛋白基因（生成melanopsin），实质上防止光色素激活，研究人员检验了这一光反应信号的功能。
研究人员发现，妊娠后期在黑暗条件下饲养的小鼠，以及突变Opn4小鼠均表现出几乎相同的玻璃体血管杂乱扩张，以及异常的视网膜血管生长。这种不受控制的血管生长是由血管内皮生长因子(Vegfa)驱动。光反应信号可适时调控Vegfa，帮助防止杂乱的血管生长。
Melanopsin蛋白存在于妊娠期间的小鼠和人类中。Lang说，研究小组正在继续研究这一光反应信号有可能影响早产儿视网膜病以及其他眼疾病易感性的机制。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/nature11823
PMC:
PMID:
A direct and melanopsin-dependent fetal light response regulates mouse eye development
Sujata Rao,1 Christina Chun,2 Jieqing Fan,1 J. Matthew Kofron,3 Michael B. Yang,1, 4 Rashmi S. Hegde,3 Napoleone Ferrara,5 David R. Copenhagen2 & Richard A. Lang1, 3, 4
Vascular patterning is critical for organ function. In the eye, there is simultaneous regression of embryonic hyaloid vasculature1 (important to clear the optical path) and formation of the retinal vasculature2 (important for the high metabolic demands of retinal neurons). These events occur postnatally in the mouse. Here we have identified a light-response pathway that regulates both processes. We show that when mice are mutated in the gene (Opn4) for the atypical opsin melanopsin3, 4, 5, or are dark-reared from late gestation, the hyaloid vessels are persistent at 8 days post-partum and the retinal vasculature overgrows. We provide evidence that these vascular anomalies are explained by a light-response pathway that suppresses retinal neuron number, limits hypoxia and, as a consequence, holds local expression of vascular endothelial growth factor (VEGFA) in check. We also show that the light response for this pathway occurs in late gestation at about embryonic day 16 and requires the photopigment in the fetus and not the mother. Measurements show that visceral cavity photon flux is probably sufficient to activate melanopsin-expressing retinal ganglion cells in the mouse fetus. These data thus show that light—the stimulus for function of the mature eye—is also critical in preparing the eye for vision by regulating retinal neuron number and initiating a series of events that ultimately pattern the ocular blood vessels.
