Нове дослідження Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі із залученням мишей показує, що «сплячі» конусоподібні фоторецептори при пігментному ретиніті зовсім не сплячі, а продовжують функціонувати, реагуючи на світло та керуючи активністю сітківки для зору.

Клітини сітківки, які створюють візуальні сигнали, є паличками та колбочками. Палички активні при слабкому освітленні, а колбочки – при яскравому денному. Мутації паличок, які спричиняють їх загибель, викликають більшість успадкованих дегенерацій сітківки. Колбочки можуть залишатися живими після того, як майже всі палички гинуть, але вони “втягують” ключові частини клітин і виглядають «сплячими».

Але в той час як у попередніх дослідженнях припусклось, що сплячі клітини не функціонували, і попередні спроби записати їх активність не були вдалими, нове дослідження вперше вказує на те, що клітини все ще життєздатні. Крім того, вихідні сигнали, записані від сітківки, показують, що візуальна обробка не настільки скомпрометована, як можна було б очікувати. Результати авторів дослідження демонструють, що терапевтичні втручання для захисту цих клітин або підвищення їх чутливості здатні зберегти майже нормальний зір вдень.

«Хоча чутливість колбочок була приблизно в 100-1000 разів нижчою за норму, ми з подивом виявили, що падіння чутливості гангліозних клітин, які прямують у мозок, було набагато меншим, — сказали старший автор Алапаккам Сампат із кафедри офтальмології Інституту зору Жюля Стайна Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та професор Школи медицини Девіда Геффена при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, – Схоже, що адаптаційні механізми внутрішньої сітківки можуть намагатися мінімізувати різницю в чутливості, щоб зберегти надійну передачу сигналів у гангліозних клітинах — це узгоджується з тим, що ми знаємо про мозок. Гомеостатичні механізми, які реагують на травми та хвороби, зазвичай покривають дефіцит. Саме тому важко виявити неврологічні проблеми, поки дефіцит не стане дуже серйозним».

Дослідники вивчали мембранні властивості колбочок у мишей після дегенерації паличок. Метод запису патч-кламп — це лабораторна техніка для вивчення струмів у живих клітинах під час контролю мембранного потенціалу клітини або напруги на мембрані. Ці записи однієї клітини можуть встановити ключові особливості активності клітини, включаючи наявність специфічних мембранних струмів, чи має клітина світлові реакції та чи можуть вони з’єднуватися з нейронами сітківки, розташованими далі. Крім того, дослідники використовували багатоелектродні масиви записів, які встановлюють активність усіх гангліозних клітин сітківки, і це може показати здатність гангліозних клітин реагувати на візуальні подразники, які змінюються в просторі з часом.

Ці записи показали, що залишкові колбочки в сітківці, де палички в основному дегенерували, все ще функціонували. Хоча анатомічні частини, відповідальні за генерацію світлової реакції — або фототрансдукції — та синаптичний зв’язок із клітинами, розташованими нижче, були відсутні, ці функції залишалися, але із меншою чутливістю, ніж зазвичай. Ці клітини все ще демонструють багато властивостей звичайних колбочок, включаючи подібний мембранний потенціал спокою, нормальний синаптичний струм Са2+ і реакцію на світло, навіть якщо вони більше не мають тієї частини клітини, яка традиційно вважалася необхідною для реакції на світло. Крім того, гангліозні клітини зберігають свою здатність реагувати на візуальні подразники з такою ж просторовою та часовою чутливістю.

«Ці важливі результати можуть свідчити про майбутній шлях для пацієнтів із захворюваннями, які викликають необоротну сліпоту сітківки, оскільки раніше вважалося, що життєздатність фоторецепторів або колбочок у тканині непоправно пошкоджена», — сказали д-р Стівен Шварц, із кафедри офтальмології Ахмансона в Медична школа Девіда Геффена при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, а також професор і керівник відділу сітківки в Інституті очей Жуля Стайна Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі.

Наступним кроком для дослідників є встановлення ступеня, до якого нейропротекція або посилення сплячих колбочок дозволить врятувати зір при різних формах сліпоти.

Дослідження опубліковано в рецензованому журналі Current Biology 27 березня 2023 року.