Ученые обнаружили светозависимый молекулярный путь, который регулирует развитие кровеносных сосудов в глазу. По словам исследователей из Медицинского центра детской больницы Цинциннати, результаты исследования Nature Cell Biology позволяют предположить, что можно использовать световую терапию, чтобы помочь недоношенным младенцам, чьи глаза все еще развиваются, избежать проблем со зрением.
Этот новый молекулярный процесс, получивший название опсин-5-дофаминовый путь, помогает обеспечить надлежащий баланс развития кровеносных сосудов в глазу, чтобы подготовить его к зрительной функции. Этот процесс может быть нарушен у слабых недоношенных детей с медицинской точки зрения. Исследователи ищут способы предотвратить или лечить глазные заболевания, ретинопатию недоношенных и миопию (тяжелую близорукость), которые могут возникнуть в результате. Миопия становится все более распространенным заболеванием у взрослых во всем мире.
"Наше исследование показывает, что путь опсина 5-дофамина, вероятно, является частью процесса заболевания, зависящего от света, при таких состояниях, как миопия, которая в настоящее время является всемирной эпидемией," сказал Ричард А. Ланг, Ph.D., директор группы визуальных систем в Cincinnati Children’s и старший автор исследования. "Это поднимает интересную возможность того, что мы могли бы использовать световое воздействие для лечения таких состояний, как ретинопатия недоношенных после рождения недоношенного ребенка или у людей с близорукостью."
Исследование является результатом сотрудничества исследовательских институтов США и Чехии под руководством группы Ланга в Цинциннати. Исследователи использовали различные научные методы для изучения развития глаз и влияния пути опсин-5-дофамина у постнатальных мышей. Ланг сказал, что опсин 5 высоко консервативен в цепи эволюции видов, что увеличивает потенциальную значимость данных для человека.
Регресс в балансе
Во время постнатального развития глаз у мышей эмбриональная сеть гиалоидных кровеносных сосудов регрессирует в процессе, который требует точного времени для развития у мышей острого зрения.
Исследователи демонстрируют на своих мышах, что развитие постнатального глаза зависит от световых реакций сетчатки, которые контролируются опсином 5, белком, который экспрессируется в специальных фоторецепторных клетках сетчатки. Опсин 5 и нейромедиатор дофамин, который способствует регрессии кровеносных сосудов, работают в унисон, регулируя сбалансированное развитие сосудов глаза.
Чтобы показать, что произошло бы без уравновешивающего влияния опсина 5, исследователи изучили генетически модифицированных мышей, которые не экспрессируют OPN5 в сетчатке. Потеря опсина 5 увеличивает уровень дофамина в стекловидном теле – прозрачном гелеобразном веществе в глазу. Это привело к очень быстрой регрессии гиалоидных кровеносных сосудов в еще развивающихся глазах, что препятствовало нормальному развитию глаз.
Как пролить свет на проблему
Чтобы проверить влияние световой стимуляции, исследователи использовали свет фиолетового цвета с длиной волны 380 нм для активации передачи сигналов через опсин 5. Это снизило уровень дофамина в глазу и произвело другие молекулярные изменения, которые помогли восстановить правильные временные сигналы, необходимые для должным образом сбалансированного развития сосудов.
Предыдущие исследования показали, что фиолетовый свет и дофамин могут быть ключевыми регуляторами развития глаз. И хотя результаты текущего исследования требуют дополнительных исследований, чтобы стать клинически значимыми для людей, данные действительно демонстрируют, что сбалансированная координация пути опсин-5-дофамин важна для здорового развития глаз у детенышей мышей и, возможно, у человеческих младенцев.