Ögonceller "omkopplar" sina kopplingar när synförlusten börjar, upptäcker forskare

Forskare vid Jules Stein Eye Institute vid David Geffen School of Medicine vid UCLA har upptäckt att vissa näthinneceller kan omprogrammera sig själva när synen börjar försämras vid retinitis pigmentosa, en ärftlig ögonsjukdom som leder till progressiv blindhet.

I en studie på möss fann forskarna att bipolära stavceller – neuroner som vanligtvis tar emot input från stavar, vilka medierar nattseende – kan bilda nya funktionella kopplingar med tappar, vilka medierar dagsseende, när deras vanliga partners slutar fungera. Resultaten publiceras i tidskriften Current Biology.

Retinit pigmentosa drabbar miljontals människor världen över och är en av de främsta orsakerna till ärftlig blindhet. Även om sjukdomen ofta fortskrider långsamt och vissa patienter behåller betydande synförmåga upp i medelåldern, är det lite känt om hur näthinnan anpassar sig till cellförlust. Att förstå dessa naturliga anpassningar kan bidra till att identifiera nya mål för synbevarande behandlingar.

Forskarna använde möss med en knockout-gen för rhodopsin, vilket modellerar det tidiga stadiet av retinitis pigmentosa, när stavar inte kan reagera på ljus och degeneration sker långsamt. De gjorde elektriska mätningar på individuella stavbipolära celler för att se hur dessa celler beter sig när deras normala signaler går förlorade.

Teamet använde även andra musmodeller som saknade olika komponenter i stavsignalsystemet för att ta reda på vad som utlöser omkopplingsprocessen. Deras resultat på encellsnivå bekräftades genom mätningar av elektrisk aktivitet över hela näthinnan.

Hos möss med stavdegeneration uppvisade stavbipolära celler starka reaktioner drivna av signaler från tappar snarare än sina vanliga källor. Dessa nya kopplingar visade den karakteristiska elektriska signaturen hos tappsignaler.

Omkopplingen skedde endast hos möss med stavdegeneration och observerades inte i andra modeller där stavarna inte svarade på ljus men cellerna själva inte dog. Detta tyder på att omkopplingen av neurala kopplingar utlöses av själva degenerationsprocessen, och inte bara av frånvaron av ljussignaler eller förstörelsen av synapser.

Dessa resultat kompletterar en studie från 2023 av samma grupp som visade att enskilda tappar kan förbli funktionella även efter allvarliga strukturella förändringar i sjukdomens sena stadier. Tillsammans visar dessa studier att näthinnan använder olika anpassningsmekanismer i olika stadier av sjukdomsprogressionen.

"Våra resultat visar att näthinnan anpassar sig till förlusten av stavar på ett sätt som försöker bevara känsligheten för dagsljus", säger huvudförfattaren AP Sampat, PhD, vid Jules Stein-institutet.

"När de normala kopplingarna mellan stavbipolära celler och stavar går förlorade, kan dessa celler omkoppla sig för att ta emot signaler från tappar. Det verkar som att signalen för denna plasticitet är själva degenerationen, kanske genom rollen av gliaceller eller faktorer som frigörs av döende celler."

En öppen fråga är om denna omkoppling är en generell mekanism som används av näthinnan när stavar dör. Teamet undersöker nu denna process hos andra muterade möss med defekter i rhodopsin och andra stavproteiner som är kända för att orsaka retinitis pigmentosa hos människor.