Биполярные клетки сетчатки способны адаптироваться к гибели палочек при пигментном ретините

Пигментный ретинит — одна из наиболее распространенных форм наследственной дегенерации сетчатки. Около четверти случаев вызваны мутациями в гене родопсина — зрительного пигмента палочек. Несмотря на крайне неблагоприятный прогноз, во многих случаях пигментный ретинит прогрессирует медленно, приводя к потере зрения только в среднем возрасте. Предположительно, это указывает на способность сетчатки адаптироваться к потере фоторецепторов. Ученые из глазного института Жюля Штейна (Jules Stein Eye Institute, США) показали, что палочковые биполярные клетки (RBC) сетчатки, которые в норме контактируют с палочками, при их дегенерации способны «переключаться» на синаптические контакты с колбочками.

Биполярные клетки играют ключевую роль в работе сетчатки, обеспечивая передачу сигнала от фоторецепторов к ганглионарным клеткам (нейронам) сетчатки. У млекопитающих иннервация палочек и колбочек обеспечивается разными типами биполярных клеток.

Предыдущие исследования показали, что в отсутствии родопсина RBC способны формировать анатомические контакты с колбочками. Чтобы проверить, являются ли эти контакты функциональными, авторы использовали линию мышей с нокаутом гена родопсина (Rho^-/-). Образцы сетчатки отбирались в возрасте 50-70 дней, когда большинство палочек находятся в процессе деградации. Замер активности отдельных RBC показал, что они реагируют на яркие вспышки света. Примечательно, что в сетчатках мышей с нокаутом генов Gnat1 (нарушает функцию палочек) или Elfn1 (препятствует формированию синапсов между палочками и RBC) активности RBC в ответ на световой стимул не наблюдалось. При этом нокаут Gnat1 или Elfn1 не приводил к деградации палочек.

Между отдельными клетками наблюдалась высокая вариативность, поэтому авторы также изучили общую активность сетчатки при помощи электроретинографии. A-волны, характеризующие активацию фоторецепторов, ожидаемо имели вид, характерный для активации колбочек у Rho^-/- и Gnat1^-/- мышей. У мышей Elfn1^-/- функция палочек сохранялась, и a-волна имела форму, характерную для активации этих клеток. В то же время b-волна, описывающая комплексную активацию нескольких видов клеток далее по сигнальному пути, у Rho^-/- мышей была интенсивнее примерно на 50%. Учитывая долю RBC в популяции биполярных клеток, такое увеличение соответствует переориентации практически всех RBC на считывание сигналов с колбочек.

Таким образом, работа показала, что при деградации палочек их биполярные клетки способны формировать функциональные контакты с колбочками. Такой перестройки не происходит при потере функции палочек без их деградации, т.е. процесс адаптации предположительно запускается сигналами, связанными непосредственно с гибелью фоторецепторов. Дальнейшие исследования адаптивных процессов в сетчатке могут способствовать разработке методов, направленных на их усиление для лечения наследственных дегенераций.

Глазные капли с пептидами защитили мышей от потери зрения при пигментном ретините