Ученые выяснили, что человек видит много цветов благодаря наличию в сетчатке ретиноевой кислоты. От нее зависит, будет ли фоторецептор в сетчатке воспринимать красный или зеленый цвет. Результаты работы помогают понять процессы, происходящие при дальтонизме, возрастной потере зрения и многих других патологиях, связанных с фоторецепторными клетками. Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.
Sarah Hadyniak/Johns Hopkins University
Фоторецепторы — светочувствительные сенсорные клетки сетчатки глаза. Они представлены палочками, которые отвечают за сумеречное зрение, и тремя видами колбочек, которые позволяют воспринимать различные цвета. Эти три вида колбочек отличаются способностью воспринимать свет той или иной длины волны. Одни чувствительны к короткому диапазону волн (S) и позволяют нам видеть синий цвет, другие, чувствительные к среднему диапазонусветовой волны (M), показывают нам зеленый цвет. Третьи воспринимают длинный диапазон видимого света (L) и дают нам возможность видеть красный свет. От количества колбочек того или иного вида зависит то, насколько хорошо человек будет видеть тот или иной цвет. Ранее считалось, что развитие красных колбочек в большей степени, чем других, происходит случайно, но сейчас ученые обнаружили, что этот процесс можно контролировать.
Чтобы лучше понять эволюцию колбочек, исследователи изучали экспрессию белков в сетчатке на разных этапах ее развития. С помощью метода секвенирования РНК (RNA-Seq) они оценили, как воспроизводятся белки L- и М-опсин в сетчатке 12 плодов в период с 52-го по 136-й день развития и 3 взрослых людей. Чтобы определить распределение колбочек у взрослых людей, ученые с помощью биопсии брали у них образцы и потом определяли количество клеток, экспрессирующих L- и М-опсин. Они делали это с помощью полуавтоматического программного обеспечения для анализа изображений. Материал от плодов — глазные яблоки — ученые обрабатывали химически и термически и формировали срезы сетчатки, которые в дальнейшем и использовали для исследования.
Ученые обнаружили, что в период со 115-го по 132-й день у плодов максимально экспрессируется М-опсин, а на 136-й день экспрессия снижается. Также они составили изображения с распределением колбочек у 700 взрослых людей. У них М-колбочек было значительно больше в центре сетчатки, чем в периферии, поскольку центральная часть ее развивается раньше. Эти данные позволяют предположить, что M-опсин начинает образовываться раньше L-опсина. На выбор в пользу образования того или иного вида колбочек влияла ретиноевая кислота. Она наиболее активно синтезировалась на ранних стадиях развития сетчатки и стимулировала образование М-колбочек. Когда же ретиноевая кислота образовывалась в более поздние этапы развития сетчатки, то в ней развивалось больше L-колбочек.
Полученные данные в будущем смогут помочь лучше понять многие офтальмологические заболевания. В их числе дегенерация желтого пятна, которая вызывает потерю светочувствительных клеток вблизи центра сетчатки, дальтонизм и возрастная потеря зрения.
«Наша будущая надежда — помочь людям с этими проблемами со зрением. Пройдет некоторое время, прежде чем это произойдет, но просто осознание того, что мы можем влиять на развитие разных типов клеток в сетчатке, уже очень многообещающе», — отметил Роберт Джонстон из Университета Джонса Хопкинса.
Автор: Анна Гуль
Hadyniak, S. E., Hagen, J. F. D., Eldred, K. C., Brenerman, B., Hussey, K. A., McCoy, R. C., Sauria, M. E. G., Kuchenbecker, J. A., Reh, T., Glass, I., Neitz, M., Neitz, J., Taylor, J., & Johnston, R. J. (2024). Retinoic acid signaling regulates spatiotemporal specification of human green and red cones. PLOS Biology, 22(1), e3002464. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002464
