Вчені виявили, що клітини ока «переналаштовують» свої зв'язки, коли починається втрата зору

Вчені з Інституту зору імені Джулса Штайна при Медичній школі Девіда Геффена при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі виявили, що певні клітини сітківки можуть перепрограмуватися, коли зір починає погіршуватися при пігментному ретиніті, спадковому захворюванні очей, яке призводить до прогресуючої сліпоти.

У дослідженні на мишах вчені виявили, що паличкоподібні біполярні клітини — нейрони, які зазвичай отримують сигнал від паличок, що відповідають за нічний зір, — можуть формувати нові функціональні зв'язки з колбочками, що відповідають за денний зір, коли їхні звичайні партнери перестають працювати. Результати дослідження опубліковані в журналі Current Biology.

Пігментний ретиніт вражає мільйони людей у всьому світі та є однією з основних причин спадкової сліпоти. Хоча захворювання часто прогресує повільно, і деякі пацієнти зберігають значний зір до середнього віку, мало що відомо про те, як сітківка адаптується до втрати клітин. Розуміння цих природних адаптацій може допомогти визначити нові цілі для терапії, що зберігає зір.

Вчені використовували мишей з нокаутним геном родопсину, який моделює ранню стадію пігментного ретиніту, коли палички не можуть реагувати на світло, а дегенерація відбувається повільно. Вони провели електричні вимірювання на окремих паличкоподібних біполярних клітинах, щоб побачити, як ці клітини поводяться, коли їхні нормальні сигнали втрачаються.

Команда також використовувала інші моделі мишей, у яких відсутні різні компоненти паличкоподібної сигнальної системи, щоб з'ясувати, що запускає процес перебудови. Їхні результати на рівні окремих клітин були підтверджені вимірюваннями електричної активності по всій сітківці.

У мишей з паличкоподібною дегенерацією паличкоподібні біполярні клітини демонстрували сильні реакції, зумовлені сигналами від колбочок, а не від їхніх звичайних джерел. Ці нові з'єднання показали характерну електричну сигнатуру сигналів колбочок.

Переналаштування відбувалося лише у мишей з паличкоподібною дегенерацією та не спостерігалося в інших моделях, де палички не реагували на світло, але самі клітини не гинули. Це свідчить про те, що переналаштування нейронних зв'язків запускається самим процесом дегенерації, а не просто відсутністю світлових сигналів або руйнуванням синапсів.

Ці висновки доповнюють дослідження 2023 року, проведене тією ж групою вчених, яке показало, що окремі колбочки можуть залишатися функціональними навіть після серйозних структурних змін на пізніх стадіях захворювання. Разом ці дослідження демонструють, що сітківка використовує різні механізми адаптації на різних стадіях прогресування захворювання.

«Наші результати показують, що сітківка адаптується до втрати паличок таким чином, щоб зберегти чутливість до денного світла», — сказав провідний автор дослідження, доктор філософії А. П. Сампат з Інституту Жюля Штайна.

«Коли нормальні зв’язки між паличками-біполярними клітинами та самими паличками втрачаються, ці клітини здатні перебудовуватися, щоб отримувати сигнали від колбочок. Схоже, що сигналом для цієї пластичності є сама дегенерація, можливо, через роль гліальних клітин підтримки або факторів, що вивільняються клітинами, що вмирають».

Одне відкрите питання полягає в тому, чи є це переналаштування загальним механізмом, який використовується сітківкою, коли палички відмирають. Зараз команда досліджує цей процес на інших мутантних мишах з дефектами родопсину та інших білків паличок, які, як відомо, викликають пігментний ретиніт у людей.