Учени откриват, че очните клетки „пренастройват“ връзките си, когато започне загуба на зрение

Учени от Института за очи „Жул Щайн“ към Медицинския факултет „Дейвид Гефен“ в Калифорнийския университет в Лос Анджелис са открили, че някои клетки на ретината могат да се препрограмират, когато зрението започне да се влошава при ретинит пигментоза, наследствено очно заболяване, което води до прогресивна слепота.

В проучване върху мишки, изследователите открили, че пръчковидни биполярни клетки - неврони, които обикновено получават вход от пръчки, които медиират нощното виждане - могат да образуват нови функционални връзки с колбички, които медиират дневното виждане, когато обичайните им партньори спрат да работят. Констатациите са публикувани в списанието Current Biology.

Пигментният ретинит засяга милиони хора по целия свят и е една от водещите причини за наследствена слепота. Въпреки че заболяването често прогресира бавно и някои пациенти запазват значително зрение до средна възраст, малко се знае за това как ретината се адаптира към загубата на клетки. Разбирането на тези естествени адаптации може да помогне за идентифицирането на нови цели за терапии за запазване на зрението.

Учените са използвали мишки с нокаут ген за родопсин, който моделира ранния стадий на пигментозен ретинит, когато пръчиците не могат да реагират на светлина и дегенерацията настъпва бавно. Те са направили електрически измервания на отделни биполярни клетки от типа на пръчиците, за да видят как се държат тези клетки, когато нормалните им сигнали са загубени.

Екипът използва и други модели на мишки, на които липсват различни компоненти на системата за сигнализация на пръчиците, за да разбере какво задейства процеса на пренастройване. Резултатите им на ниво единична клетка бяха потвърдени чрез измервания на електрическата активност в цялата ретина.

При мишки с дегенерация на пръчките, биполярните клетки на пръчките показват силни реакции, предизвикани от сигнали от колбички, а не от обичайните им източници. Тези нови връзки показват характерния електрически подпис на сигналите от колбичките.

Пренастройването се наблюдава само при мишки с дегенерация на пръчиците и не е наблюдавано в други модели, където пръчиците не реагират на светлина, но самите клетки не умират. Това предполага, че пренастройването на невронните връзки се задейства от самия процес на дегенерация, а не просто от липсата на светлинни сигнали или разрушаването на синапсите.

Тези открития допълват проучване от 2023 г. на същата група, което показа, че отделните колбички могат да останат функционални дори след тежки структурни промени в късните стадии на заболяването. Заедно тези проучвания показват, че ретината използва различни механизми за адаптация на различните етапи от прогресията на заболяването.

„Нашите резултати показват, че ретината се адаптира към загубата на пръчици по начин, който се опитва да запази чувствителността към дневна светлина“, каза водещият автор А. П. Сампат, доктор, от Института „Жул Щайн“.

„Когато нормалните връзки между биполярните клетки на пръчките и самите пръчки се загубят, тези клетки са способни да се пренастроят, за да получават сигнали от колбички. Изглежда, че сигналът за тази пластичност е самата дегенерация, може би чрез ролята на глиалните поддържащи клетки или фактори, освободени от умиращите клетки.“

Един открит въпрос е дали това пренастройване е общ механизъм, използван от ретината, когато пръчиците умират. Екипът сега изследва този процес при други мутантни мишки с дефекти в родопсина и други пръчковидни протеини, за които е известно, че причиняват пигментозен ретинит при хората.