Ранее считалось, что колбочки не функционируют при дегенерации сетчатки.
Новое исследование Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на мышах предполагает, что «спящие» колбочковые фоторецепторы в дегенерирующей сетчатке вовсе не бездействуют, а продолжают функционировать, реагируя на свет и управляя активностью сетчатки для зрения.
Клетки сетчатки, которые производят зрительный опыт, представляют собой палочки и колбочки. Палочки активны при тусклом свете, а колбочки – при дневном свете. Мутации в палочках, вызывающие их гибель, вызывают большинство наследственных дегенераций сетчатки. Колбочки могут оставаться живыми после гибели почти всех палочек, но они втягивают ключевые части клеток и кажутся «спящими».
Но в то время как предыдущие исследования предполагали, что спящие клетки не были функциональными, и более ранние попытки записи из них не выявили световой активности, новая научная работа впервые указывает на то, что клетки все еще жизнеспособны. Кроме того, нисходящие сигналы, записанные с сетчатки, показывают, что визуальная обработка не так нарушена, как можно было бы ожидать. Авторы говорят, что их результаты демонстрируют, что терапевтические вмешательства для защиты этих клеток или повышения их чувствительности способны сохранить почти нормальное дневное зрение.
Хотя чувствительность колбочек была примерно в 100-1000 раз меньше, чем обычно, мы были удивлены, обнаружив, что снижение чувствительности ганглиозных клеток, которые проецируются в мозг, было намного меньше. Похоже, что адаптационные механизмы во внутренней части сетчатки могут пытаться свести к минимуму разницу в чувствительности, чтобы сохранить надежную передачу сигналов в ганглиозных клетках — это согласуется с тем, что мы знаем о мозге. Гомеостатические механизмы, которые реагируют на травмы и болезни, обычно скрывают дефицит. Вот почему трудно обнаружить неврологические проблемы, пока дефицит не станет очень серьезным,сказал старший автор исследования Алапаккам Сампат.
Исследователи изучили мембранные свойства колбочек у мышей после дегенерации палочек. Метод записи пэтч-кламп представляет собой лабораторный метод изучения токов в живых клетках при контроле мембранного потенциала клетки или напряжения на мембране.
Эти записи отдельных клеток могут установить ключевые характеристики активности клетки, в том числе наличие специфических мембранных токов, наличие у клетки световых реакций и возможность их соединения с расположенными ниже по течению нейронами в сетчатке. Кроме того, исследователи использовали записи с несколькими электродами, которые устанавливают активность всех ганглиозных клеток сетчатки и могут показать способность ганглиозных клеток реагировать на визуальные стимулы, которые меняются в пространстве с течением времени. Эти записи показали, что оставшиеся колбочки в сетчатке, где палочки в основном дегенерировали, все еще функционировали. Хотя анатомические специализации, отвечающие за генерацию светового ответа — или фототрансдукции — и синаптической связи с нижележащими клетками, отсутствовали, эти функции оставались с меньшей чувствительностью, чем обычно. Эти клетки по-прежнему демонстрируют многие черты нормальных колбочек, в том числе сходный мембранный потенциал в состоянии покоя, нормальный синаптический ток Са2+ и реакцию на свет, даже несмотря на то, что они больше не имеют той части клетки, которая традиционно считалась необходимой для реакции на свет. Кроме того, ганглиозные клетки сохраняют способность реагировать на зрительные стимулы с аналогичной пространственной и временной чувствительностью.
Эти важные результаты могут указывать на будущий путь для пациентов с состояниями, которые, как считается, вызывают необратимую слепоту сетчатки, поскольку ранее считалось, что фоторецептор или жизнеспособность конуса в ткани непоправимо повреждены,сказал доктор Стивен Шварц, заведующий кафедрой офтальмологии Ахмансона в Медицинском центре.
Следующим шагом для исследователей является установление степени, в которой нейропротекция или усиление спящих колбочек позволит восстановить зрение при различных формах слепоты.
