За половину нашего зрительного восприятия отвечает крошечная (2%) часть сетчатки – центральная ямка желтого пятна. Ее поражение (макулодистрофия) – самая частая причина необратимой потери центрального зрения у пожилых. Сейчас ученые выяснили особенности формирования этой структуры на ранних стадиях развития – эти данные могут быть использованы при разработке методов заместительной клеточной терапии
Важным отделом нашего зрительного анализатора является сетчатка – внутренняя оболочка глаза в виде тонкого слоя светочувствительной ткани, прикрепленного к сосудистой оболочке и зрительному нерву. В сетчатке неравномерно распределены два основных типа светочувствительных клеток: палочки, отвечающие за сумеречное черно-белое зрение, и колбочки – за цветное.
В каждой колбочке содержится один из трех вариантов зрительного пигмента йодопсина, чувствительного к зеленому, синему или красно-оранжевому свету. Больше всего колбочек содержится в центральной ямке желтого пятна. При этом в ней имеются только колбочки с «зеленым» и «красным» пигментом, тогда как с «синим» – распределены по остальной части сетчатки. Избыток «синих» колбочек лишил бы зрение четкости, так как эти клетки находятся в состоянии естественной расфокусировки из-за особенностей преломления света.
Диаметр центральной ямки составляет доли миллиметра, это – самое тонкое место сетчатки. На ее дне располагается слой нейроэпителия из плотно расположенных колбочек, от каждой из которых отходит отдельное нервное волокно, образуя «прямую линию» связи с мозгом. Поэтому разрешающая способность глаза при проецировании изображения в центральную ямку очень высока.
Такой спектр цветов и специфическая архитектура распределения клеток редко встречаются у других млекопитающих. Неудивительно, что механизмы точного позиционирования разных типов колбочек в сетчатке до недавнего времени оставались малоизученными.
Ученые из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и Вашингтонского университета в Сиэтле (США) изучили раннее развитие сетчатки с использованием органоидов – миниатюрных моделей сетчатки, выращенных из эмбриональных стволовых клеток. Наблюдая за развитием этих тканей в течение нескольких месяцев, исследователи обнаружили клеточные механизмы, формирующие центральную ямку.
Оказалось, что распределение колбочек в центральной ямке является результатом скоординированного процесса «определения судьбы» клеток на самых ранних стадиях развития. Как известно, в первые 10–12 недель в центральной ямке присутствует небольшое количество «синих» колбочек. Долгое время считалось, что затем эти колбочки просто мигрируют в другие части сетчатки, но сейчас выяснилось, что к 14 неделе «синие» колбочки трансформируются в «красные» и «зеленые» под действием специфических сигналов.
Так, в центральной ямке активно работает фермент CYP26A1, который разрушает ретиноевую кислоту (метаболит витамина А), что ограничивает рост числа «синих «колбочек». Исследователи подтвердили это в экспериментах на органоидах, клетки которых несли мутацию в CYP26A1, дезактивирующую этот фермент, либо культивировались в условиях высокой концентрации ретиноевой кислоты.
Кроме того, «синие» колбочки превращаются в «красные» и «зеленые» под действием трийодтиронина – активной формы тироксина, гормона щитовидной железы. За активацию этого гормона отвечает фермент DIO2.
По данным ВОЗ, на сегодня возрастной макулодистрофией – прогрессирующими поражениями сетчатки, сопровождающимися потерей центрального зрения, страдает в мире не менее 30 млн человек (в РФ – примерно 15 человек на 1 тысячу). Результаты этой работы могут проложить путь к новым методам терапии глазных болезней вследствие поражения желтого пятна. Ученые надеются научиться выращивать участки сетчатки, которые можно будет пересаживать пациентам для восстановление утраченного зрения.
Публикации по теме:
Глаукома: все начинается с соседей?