Ученые выясняют, как некоторые клетки сетчатки реагируют на искусственное освещение

Исследователи из Института Солка (Salk Institute) точно определили, как определенные клетки в глазу обрабатывают окружающий свет и перестраивают наши внутренние часы, ежедневные циклы физиологических процессов, известных как циркадный ритм. Когда эти клетки подвергаются воздействию искусственного света до поздней ночи, наши внутренние часы могут запутаться, что может привести к множеству проблем со здоровьем.

Результаты научной работы

Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Cell Reports, могут помочь привести к открытию новых  методов лечения мигрени, бессонницы и судорожных расстройств, которые связаны с когнитивной дисфункцией, раком, ожирением, резистентностью к инсулину, метаболическим синдромом и др.

«Мы постоянно подвергаемся искусственному освещению, независимо от времени, проведенном перед экраном, проводя день в помещении или бодрствуя поздно ночью», — говорит научный сотрудник Института Солка Саттин Панда (Satchin Panda). «Этот образ жизни приводит к нарушению наших циркадных ритмов и имеет пагубные последствия для здоровья».

На задней поверхности глаза содержится сенсорная мембрана, называемая сетчаткой,  внутренний слой которой содержит крошечную субпопуляцию светочувствительных клеток, которые работают как пиксели в цифровой камере. Когда эти клетки подвергаются воздействию постоянного света, белок, называемый меланопсин, постоянно восстанавливается внутри них, информируя об уровне окружающего света непосредственно в мозг, чтобы регулировать сознание, сон и бдительность. Меланопсин играет ключевую роль в синхронизации наших внутренних часов. После 10 минут освещения  ярким светом подавляется гормон мелатонин, ответственный за регулирование сна.

«По сравнению с другими светочувствительными клетками в глазах клетки меланопсина реагируют до тех пор, пока длится экспозиция света или даже на несколько секунд дольше», — говорит Людовик Муре (Ludovic Mure), автор исследования. «Это очень важно, потому что наши циркадные часы рассчитаны на то, чтобы реагировать только на длительное освещение».

Материалы и методы обследования

В новой работе исследователи использовали молекулярные инструменты для включения производства меланопсина клетками сетчатки у мышей.

Результаты научной работы

Ученые обнаружили, что некоторые из этих клеток обладают способностью выдерживать световые реакции при воздействии повторяющихся длинных импульсов света, тогда как другие становятся десенсибилизированными.

Авторы исследования выявили, что белки, называемые астранинами, которые блокируют активность определенных рецепторов, должны останавливать фоточувствительный ответ клеток в течение нескольких секунд после того, как свет загорается. Исследователи с удивлением обнаружили, что астранины на самом деле необходимы для того, чтобы меланопсин продолжал реагировать на длительное освещение.

У мышей, у которых отсутствовал белок аррестин (бета-аррестин 1 и бета-аррестин 2) в клетках сетчатки, продуцирующих меланопсин, не было чувствительности к свету при длительном освещении. Оказалось, что аррестин помогает регенерировать меланопсин в клетках сетчатки.

«Наше исследование предполагает, что два вида аррестина совершают регенерацию меланопсина особым образом», — говорит Саттин Панда. «Один аррестин выполняет свою обычную работу по остановке реакции, а другой помогает белку меланопсина перезагрузить свои светочувствительные клетки сетчатки. Когда эти два шага выполняются в быстрой последовательности, клетка непрерывно реагирует на свет».

Путем лучшего понимания взаимодействия меланопсина в организме и того, как глаза реагируют на свет, Саттин Панда надеется найти новые методы, чтобы противостоять искаженным циркадным ритмам, например, из-за искусственного освещения. Ранее исследовательская группа обнаружила, что химические вещества, называемые опсинамидами, могут блокировать активность меланопсина у мышей, не влияя на их зрение, предлагая потенциальный терапевтический аспект для решения проблемы гиперчувствительности к свету, испытываемой людьми с мигренью. Исследователи стремятся найти способы влияния на меланопсин, чтобы сбросить внутренние часы и помочь пациентам с бессонницей.

Авторы другого исследования утверждают, что искусственная сетчатка поможет восстановить зрение.