Vedci zistili, že očné bunky „prepoja“ svoje spojenia, keď sa začne strata zraku

Vedci z Jules Stein Eye Institute na David Geffen School of Medicine na UCLA zistili, že určité bunky sietnice sa dokážu preprogramovať, keď sa zrak začne zhoršovať pri retinitis pigmentosa, dedičnom očnom ochorení, ktoré vedie k progresívnej slepote.

V štúdii na myšiach výskumníci zistili, že tyčinkové bipolárne bunky – neuróny, ktoré zvyčajne prijímajú vstupy z tyčiniek, ktoré sprostredkúvajú nočné videnie – dokážu vytvárať nové funkčné spojenia s čapíkmi, ktoré sprostredkúvajú denné videnie, keď ich obvyklí partneri prestanú fungovať. Zistenia sú publikované v časopise Current Biology.

Retinitis pigmentosa postihuje milióny ľudí na celom svete a je jednou z hlavných príčin dedičnej slepoty. Hoci ochorenie často postupuje pomaly a niektorí pacienti si zachovávajú významný zrak až do stredného veku, vie sa len málo o tom, ako sa sietnica prispôsobuje strate buniek. Pochopenie týchto prirodzených adaptácií môže pomôcť identifikovať nové ciele pre terapie na zachovanie zraku.

Vedci použili myši s knockout génom pre rodopsin, ktorý modeluje skoré štádium retinitis pigmentosa, keď tyčinky nedokážu reagovať na svetlo a degenerácia prebieha pomaly. Vykonali elektrické merania na jednotlivých bipolárnych bunkách tyčiniek, aby zistili, ako sa tieto bunky správajú, keď sa stratia ich normálne signály.

Tím tiež použil iné myšie modely, ktorým chýbali rôzne komponenty systému signalizácie tyčiniek, aby zistil, čo spúšťa proces prepojenia. Ich výsledky na úrovni jednotlivých buniek boli potvrdené meraniami elektrickej aktivity v celej sietnici.

U myší s degeneráciou tyčiniek vykazovali bipolárne bunky tyčiniek silné reakcie vyvolané signálmi z čapíkov, a nie z ich obvyklých zdrojov. Tieto nové spojenia vykazovali charakteristický elektrický podpis signálov čapíkov.

K prepojeniu došlo iba u myší s degeneráciou tyčiniek a nepozorovalo sa to v iných modeloch, kde tyčinky nereagovali na svetlo, ale samotné bunky neodumreli. To naznačuje, že prepojovanie neurónových spojení je spúšťané samotným procesom degenerácie, a nie len absenciou svetelných signálov alebo zničením synapsií.

Tieto zistenia dopĺňajú štúdiu tej istej skupiny z roku 2023, ktorá ukázala, že jednotlivé čapíky môžu zostať funkčné aj po závažných štrukturálnych zmenách v neskorých štádiách ochorenia. Tieto štúdie spoločne ukazujú, že sietnica využíva rôzne adaptačné mechanizmy v rôznych štádiách progresie ochorenia.

„Naše výsledky ukazujú, že sietnica sa prispôsobuje strate tyčiniek spôsobom, ktorý sa snaží zachovať citlivosť na denné svetlo,“ povedal hlavný autor AP Sampat, PhD, z Inštitútu Julesa Steina.

„Keď sa stratia normálne spojenia medzi bipolárnymi bunkami tyčiniek a tyčinkami, tieto bunky sa dokážu prepojiť, aby prijímali signály z čapíkov. Zdá sa, že signálom pre túto plasticitu je samotná degenerácia, možno prostredníctvom úlohy gliových podporných buniek alebo faktorov uvoľňovaných umierajúcimi bunkami.“

Jednou otvorenou otázkou je, či je toto prepojenie všeobecným mechanizmom, ktorý sietnica používa pri odumieraní tyčiniek. Tím teraz skúma tento proces u iných mutantných myší s defektmi rodopsínu a iných proteínov tyčiniek, o ktorých je známe, že u ľudí spôsobujú retinitis pigmentosa.