Ученые разрабатывают более четкую картину того, как развиваются зрительные системы у млекопитающих. Полученные данные предлагают важные ключи к разгадке происхождения заболеваний сетчатки в более позднем возрасте.
В исследовании, опубликованном на этой неделе в Journal of Neuroscience, ученые и коллеги из Университета Буффало сосредоточили внимание на конкретном белке, называемом фактором транскрипции, который регулирует активность генов, необходимую для развития одного типа нейрона сетчатки – горизонтальных клеток.
Горизонтальные клетки обрабатывают визуальную информацию, интегрируя и регулируя входные данные от фоторецепторов в виде стержней и колбочек, которые позволяют глазам адаптироваться и хорошо видеть как в условиях яркого, так и при тусклом свете.
"Мы обнаружили, что активация фактора транскрипции Onecut1 необходима для образования горизонтальных клеток," объясняет Сюцянь Му, доктор философии, доцент кафедры офтальмологии и биохимии Школы медицины и биомедицинских наук UB.
К такому выводу исследователи пришли после создания мышей, которым не хватало Onecut1. У этих мышей с нокаутом количество горизонтальных клеток было на 80 процентов меньше, чем у нормальных мышей.
Исследователи были удивлены, обнаружив, что удаление Onecut1 также повлияло на фоторецепторные клетки, палочки и колбочки, которые поглощают свет в сетчатке и преобразуют эту энергию в электрический импульс, который в конечном итоге передается в мозг.
Му объясняет, что во время разработки удаление Onecut1 повлияло только на горизонтальные клетки. Однако к тому времени, когда эти мыши достигли взрослого возраста, примерно в возрасте 8 месяцев, уровень фоторецепторных клеток у этих мышей с нокаутом был меньше половины нормального уровня.
"Поскольку деградация фоторецепторов считается основным фактором заболеваний сетчатки, таких как пигментный ретинит и врожденный амавроз Лебера, это открытие о том, что горизонтальные клетки необходимы для нормального выживания фоторецепторных клеток, является новым и важным," говорит Му. "Многие заболевания сетчатки проявляются дегенерацией фоторецепторных клеток."
Это открытие было неожиданным, объясняет Му, потому что в большинстве исследований дегенерации фоторецепторных клеток были задействованы гены, которые непосредственно влияют на развитие фоторецепторных клеток.
"Люди не смотрели на горизонтальные ячейки," он говорит. "Мы не думали, что они будут участвовать в деградации фоторецепторных клеток.
"Благодаря этому открытию мы обнаружили, что горизонтальные клетки сетчатки необходимы для поддержания целостности сетчатки и что их дефицит может привести к деградации сетчатки," объясняет Му.
Он отмечает, что в большинстве случаев фоторецепторные клетки умирают из-за того, что они каким-то образом неисправны.
"Но в этом случае с фоторецепторными клетками вначале все в порядке, поэтому смерть фоторецепторных клеток – вторичное дело, которое каким-то образом вызвано дефицитом горизонтальных клеток," он говорит.
Соавтор UB Стивен Дж. Флислер, доктор философии, Мейер Х. Профессор кафедры Riwchun Endowed, заместитель председателя и директор по исследованиям кафедры офтальмологии и профессор кафедры биохимии отмечает, что это открытие может открыть новую область исследований.
"Один из сценариев, который мы предполагали, заключается в том, что существуют важные поддерживающие взаимодействия между горизонтальными клетками и фоторецепторами, которые необходимы для поддержания функции и жизнеспособности фоторецепторов," Флислер говорит. "Когда горизонтальные клетки блокируются от образования – непосредственное последствие нокаута Onecut1 – фоторецепторы не получают того, что им нужно для выживания, поэтому они дегенерируют и умирают позже."
Большинство исследований проводилось в Отделении офтальмологии UB / Институте глаза Росс и в группе геномики развития в Центре передового опыта в области биоинформатики и наук о жизни UB штата Нью-Йорк.