Celulele oculare își „reconfigurează” conexiunile atunci când începe pierderea vederii, descoperă oamenii de știință

Oamenii de știință de la Institutul Oftalmologic Jules Stein din cadrul Școlii de Medicină David Geffen din cadrul UCLA au descoperit că anumite celule retiniene se pot reprograma atunci când vederea începe să se deterioreze în retinita pigmentară, o boală oculară ereditară care duce la orbire progresivă.

Într-un studiu efectuat pe șoareci, cercetătorii au descoperit că celulele bipolare cu bastonașe - neuroni care primesc de obicei input de la bastonașe, care mediază vederea nocturnă - pot forma noi conexiuni funcționale cu conurile, care mediază vederea diurnă, atunci când partenerii lor obișnuiți nu mai funcționează. Constatările sunt publicate în revista Current Biology.

Retinita pigmentară afectează milioane de oameni din întreaga lume și este una dintre principalele cauze ale orbirii ereditare. Deși boala progresează adesea lent, iar unii pacienți își păstrează o vedere semnificativă până la vârsta mijlocie, se cunosc puține lucruri despre modul în care retina se adaptează la pierderea celulelor. Înțelegerea acestor adaptări naturale poate ajuta la identificarea de noi ținte pentru terapiile de conservare a vederii.

Oamenii de știință au folosit șoareci cu o genă knockout pentru rodopsină, care modelează stadiul incipient al retinitei pigmentare, când bastonașele nu pot răspunde la lumină, iar degenerarea are loc lent. Au efectuat măsurători electrice pe celule bipolare individuale ale bastonașelor pentru a vedea cum se comportă aceste celule atunci când semnalele lor normale se pierd.

Echipa a folosit și alte modele de șoareci cărora le lipsesc diverse componente ale sistemului de semnalizare cu tije pentru a descoperi ce declanșează procesul de reconectare. Rezultatele lor la nivel unicelular au fost confirmate prin măsurători ale activității electrice pe întreaga retină.

La șoarecii cu degenerare a tijelor, celulele bipolare ale tijelor au prezentat răspunsuri puternice determinate de semnalele provenite de la conuri, mai degrabă decât de sursele lor obișnuite. Aceste noi conexiuni au prezentat semnătura electrică caracteristică semnalelor conurilor.

Reconectarea a avut loc doar la șoarecii cu degenerare a bastonașelor și nu a fost observată în alte modele în care bastonașele nu au răspuns la lumină, dar celulele în sine nu au murit. Acest lucru sugerează că reconectarea conexiunilor neuronale este declanșată de procesul de degenerare în sine și nu pur și simplu de absența semnalelor luminoase sau de distrugerea sinapselor.

Aceste descoperiri completează un studiu din 2023 realizat de același grup, care a arătat că anumite conuri pot rămâne funcționale chiar și după modificări structurale severe în stadiile avansate ale bolii. Împreună, aceste studii demonstrează că retina folosește mecanisme de adaptare diferite în diferite stadii de progresie a bolii.

„Rezultatele noastre arată că retina se adaptează la pierderea bastonașelor într-un mod care încearcă să păstreze sensibilitatea la lumina zilei”, a declarat autorul principal AP Sampat, doctor în filosofie, de la Institutul Jules Stein.

„Când conexiunile normale dintre celulele bipolare cu bastonașe și bastonașe se pierd, aceste celule sunt capabile să se reconfigureze pentru a primi semnale de la conuri. Se pare că semnalul pentru această plasticitate este degenerarea însăși, probabil prin rolul celulelor gliale de susținere sau al factorilor eliberați de celulele muribunde.”

O întrebare deschisă este dacă această recablare este un mecanism general utilizat de retină atunci când bastonașele mor. Echipa investighează acum acest proces la alți șoareci mutanți cu defecte de rodopsină și alte proteine ale bastonașelor despre care se știe că provoacă retinită pigmentară la om.