Sel mata 'menyambung semula' sambungan mereka apabila kehilangan penglihatan bermula, saintis mendapati

Para saintis di Institut Mata Jules Stein di Sekolah Perubatan David Geffen di UCLA telah menemui bahawa sel retina tertentu boleh memprogram semula diri mereka apabila penglihatan mula merosot dalam retinitis pigmentosa, penyakit mata yang diwarisi yang membawa kepada buta progresif.

Dalam kajian tikus, para penyelidik mendapati bahawa sel bipolar rod - neuron yang biasanya menerima input daripada rod, yang menjadi pengantara penglihatan malam - boleh membentuk sambungan berfungsi baru dengan kon, yang menjadi pengantara penglihatan siang hari, apabila rakan kongsi biasa mereka berhenti bekerja. Penemuan itu diterbitkan dalam jurnal Current Biology.

Retinitis pigmentosa menjejaskan berjuta-juta orang di seluruh dunia dan merupakan salah satu punca utama kebutaan yang diwarisi. Walaupun penyakit ini sering berkembang dengan perlahan dan sesetengah pesakit mengekalkan penglihatan yang ketara pada usia pertengahan, sedikit yang diketahui tentang bagaimana retina menyesuaikan diri dengan kehilangan sel. Memahami penyesuaian semula jadi ini boleh membantu mengenal pasti sasaran baharu untuk terapi memelihara penglihatan.

Para saintis menggunakan tikus dengan gen kalah mati untuk rhodopsin, yang memodelkan peringkat awal retinitis pigmentosa, apabila rod tidak dapat bertindak balas terhadap cahaya dan degenerasi berlaku secara perlahan. Mereka membuat pengukuran elektrik pada sel bipolar rod individu untuk melihat bagaimana sel-sel ini berkelakuan apabila isyarat normalnya hilang.

Pasukan itu juga menggunakan model tetikus lain yang tidak mempunyai pelbagai komponen sistem isyarat rod untuk mengetahui apa yang mencetuskan proses pendawaian semula. Keputusan mereka pada tahap sel tunggal telah disahkan oleh pengukuran aktiviti elektrik di seluruh retina.

Pada tikus dengan degenerasi rod, sel bipolar rod menunjukkan tindak balas yang kuat didorong oleh isyarat daripada kon dan bukannya sumber biasa mereka. Sambungan baharu ini menunjukkan tandatangan elektrik ciri isyarat kon.

Pendawaian semula hanya berlaku pada tikus dengan degenerasi rod dan tidak diperhatikan dalam model lain di mana rod tidak bertindak balas kepada cahaya tetapi sel sendiri tidak mati. Ini menunjukkan bahawa pendawaian semula sambungan saraf dicetuskan oleh proses degenerasi itu sendiri, dan bukan semata-mata oleh ketiadaan isyarat cahaya atau pemusnahan sinaps.

Penemuan ini melengkapkan kajian 2023 oleh kumpulan yang sama yang menunjukkan bahawa kon individu boleh kekal berfungsi walaupun selepas perubahan struktur yang teruk pada peringkat akhir penyakit. Bersama-sama, kajian ini menunjukkan bahawa retina menggunakan mekanisme penyesuaian yang berbeza pada peringkat perkembangan penyakit yang berbeza.

"Keputusan kami menunjukkan bahawa retina menyesuaikan diri dengan kehilangan rod dengan cara yang cuba mengekalkan kepekaan terhadap cahaya siang," kata pengarang utama AP Sampat, PhD, dari Institut Jules Stein.

"Apabila sambungan normal antara sel bipolar rod dan rod hilang, sel-sel ini dapat mendawai semula diri mereka untuk menerima isyarat daripada kon. Nampaknya isyarat untuk keplastikan ini adalah degenerasi itu sendiri, mungkin melalui peranan sel sokongan glial atau faktor yang dikeluarkan oleh sel yang mati."

Satu persoalan terbuka ialah sama ada pendawaian semula ini adalah mekanisme umum yang digunakan oleh retina apabila rod mati. Pasukan kini sedang menyiasat proses ini dalam tikus mutan lain dengan kecacatan pada rhodopsin dan protein rod lain yang diketahui menyebabkan retinitis pigmentosa pada manusia.