Окото се пренастройва, за да спаси дневното зрение

Когато тъмнината започне да обгръща пациентите с пигментен ретинит, ретината им стартира забележителна спасителна мисия.

Учени от UCLA са открили, че невроните, нормално свързани с нощното виждане, могат напълно да се пренастроят, за да запазят дневното зрение, когато обичайните им клетъчни партньори започнат да умират. Тази биологична адаптация, заснета в реално време с помощта на усъвършенствани техники за запис, разкрива как окото се бори да поддържа функцията си, дори когато наследствената слепота напредва.

Откритието оспорва дългогодишните предположения за дегенерация на ретината и предполага, че окото притежава сложни механизми за самовъзстановяване, които биха могли да вдъхновят нови лечения за различните форми на наследствена слепота, засягащи милиони хора по целия свят.

В здравите очи има два вида фоторецепторни клетки, пръчици, които се грижат за нощното виждане, а конусчетата управляват дневната светлина. Всеки тип фоторецептори се свързва със специализирани неврони, наречени биполярни клетки – пръчицовидните биполярни клетки си партнират изключително с пръчиците, докато конусовидните биполярни клетки работят с конусчетата, а тази подредба до момента изглеждаше фиксирана.

Но изследователи от UCLA откриват, че се случва нещо изключително, когато пръчиците започнат да умират при напредването на пигментния ретинит. Пръчицовидните биполярни клетки, внезапно останали без партньор, не се изключват. Вместо това, те извършват драматична клетъчна промяна, образувайки изцяло нови функционални връзки с конусчетата.

„Нашите открития показват, че ретината се адаптира към загубата на пръчици по начини, които се опитват да запазят чувствителността към дневна светлина“, обяснява старшият автор А. Сампат от очния Институт „Жул Щайн“. „Когато обичайните връзки между пръчицовидните биполярни клетки и пръчиците се загубят, тези клетки могат да се пренастроят, за да получават сигнали от конусчетата.“

Изследователският екип използва мишки с ранна форма на пигментен ретинит, при който пръчиците спират да реагират на светлина и бавно дегенерират. Те правят електрически записи от отделни пръчицовидни биполярни клетки, за да подслушват разговорите им с други неврони.

Това, което откриват, е изумително. Пръчицовидните биполярни клетки при мишки без функционални пръчици показват реакции с голяма амплитуда, задвижвани от конусчетата, вместо от пръчиците. Пренастроените реакции са:

• Силни и електрически стабилни.

• Задействани от дегенерацията на пръчиците, а не само от прекъснати връзки.

• Достатъчно широко разпространени, за да повишат общата чувствителност на ретината с 50%.

• Функционално подобни на нормалните реакции на биполярните клетки на конусчетата.

От решаващо значение е, че това пренастройване не се е случило при мишки, където пръчиците просто не са могли да реагират на светлина или където връзките между пръчиците и биполярните клетки са били прекъснати, но пръчиците са останали здрави. Клетъчното преобразяване е изисквало действителна смърт на пръчиците.

„Сигналът за тази пластичност изглежда е самата дегенерация, може би чрез ролята на глиалните поддържащи клетки или фактори, освободени от умиращите клетки“, отбелязва Сампат. Това предполага, че умиращите пръчици освобождават молекулярни сигнали, които подтикват бившите им партньори да търсят нови връзки.

Откритието се основава на работата на екипа от 2023 г., показваща, че отделните конусчеви клетки могат да останат функционални дори след тежки структурни промени в късен стадий на заболяването. Заедно тези проучвания разкриват, че веригите на ретината поддържат функцията си чрез различни механизми за адаптация в различните стадии на заболяването – ранно пренастройване за биполярните клетки на пръчиците, по-късно устойчивост в самите конусчеви клетки.

За пациенти с пигментен ретинит, които често поддържат изненадващо количество полезно зрение до средна възраст, въпреки продължаващата дегенерация, това изследване предоставя първото ясно обяснение за това как се адаптират ретините им. Вместо просто да губят функции, когато клетките умират, окото активно се реорганизира, за да запази каквото и да е възможно зрение.

Екипът сега проучва дали това пренастройване представлява общ механизъм за оцеляване, като изучава други модели на мишки, които носят мутации, за които е известно, че причиняват пигментен ретинит при хората. Разбирането как да се подобри или насочи тази естествена пластичност би могло да отвори нови пътища за запазване на зрението при милионите хора, изправени пред наследствена слепота.

Източник: scienceblog.com