Ученые из Института глаз Джулса Стейна при Медицинской школе Дэвида Геффена в UCLA обнаружили удивительное свойство сетчатки: при ухудшении зрения из-за пигментного ретинита — наследственной болезни, ведущей к слепоте, — некоторые ее клетки могут «перенастраиваться». В эксперименте с мышами выяснилось, что биполярные клетки, обычно получающие сигналы от палочек (отвечающих за сумеречное зрение), начинают взаимодействовать с колбочками (отвечающими за дневное), если их привычные „партнеры“ перестают работать.

Биполярные клетки — нейроны сетчатки, которые передают сигналы от фоторецепторов (палочек и колбочек) к другим клеткам. Их «переподключение» похоже на то, как проводник в оркестре начинает слушать другого музыканта, если первый внезапно замолчал.

Исследование опубликовано в издании Current Biology.

Пигментный ретинит встречается у миллионов людей и является одной из главных причин наследственной слепоты. Болезнь развивается медленно: некоторые пациенты сохраняют зрение даже в зрелом возрасте. Но как именно сетчатка адаптируется к потере клеток, до сих пор было загадкой. Новые данные могут помочь в разработке методов сохранения зрения.

Эксперимент проводили на мышах с «отключенным» родопсином — белком, необходимым для работы палочек. У таких грызунов болезнь прогрессирует медленно, имитируя ранние стадии ретинита у людей. Ученые регистрировали электрическую активность биполярных клеток, чтобы понять, как они ведут себя после потери связи с палочками. Дополнительно использовали мышей с разными нарушениями в работе палочек, чтобы выяснить, что именно запускает перестройку связей.

Оказалось, что биполярные клетки мышей с неработающими палочками начинают реагировать на сигналы от колбочек. Эти новые связи были стабильными и по характеристикам напоминали обычную работу колбочковой системы. Важно: перестройка происходила только при реальной гибели палочек, а не просто при их «молчании». Значит, процесс дегенерации сам по себе служит сигналом для адаптации.

Это открытие дополняет предыдущую работу той же группы (2023 год), где показали, что колбочки могут функционировать даже после серьезных структурных изменений на поздних стадиях болезни. Вместе исследования демонстрируют: сетчатка использует разные механизмы выживания на каждом этапе заболевания.

А.П. Сампат, ведущий автор работы, поясняет:

Сетчатка пытается компенсировать потерю палочек, сохраняя чувствительность к свету. Если связь с палочками исчезает, биполярные клетки переключаются на колбочки. Возможно, это происходит из-за сигналов от умирающих клеток или вспомогательной глии.

Следующий шаг — проверить, работает ли такой механизм при других мутациях, вызывающих пигментный ретинит у людей.

Открытие перестройки нейронных связей в сетчатке дает два ключевых преимущества:

• Понимание компенсаторных механизмов. Если научиться стимулировать подобную адаптацию, можно замедлить потерю зрения у пациентов.
• Точка воздействия. Если выяснить, какие молекулы запускают «переподключение», можно создать препараты, имитирующие этот процесс.

Исследование проведено на мышах, у которых пигментный ретинит развивается иначе, чем у людей. Например, у человека болезнь часто затрагивает и колбочки на поздних стадиях, а в эксперименте их функция сохранена. Кроме того, неясно, насколько новые связи эффективны в реальных условиях — например, при разном освещении.

Ранее ученые выяснили, почему в сетчатке вырастают лишние капилляры.