Как нервные клетки общаются с кровеносными сосудами в глазах?

Нервные клетки умеют «разговаривать» с кровеносными сосудами в глазах, что позволяет избежать таких заболеваний, как диабетическая ретинопатия и возрастная макулярная дегенерация. 27.04.2015 г. Ученые пришли к выводу, что нервные клетки и кровеносные сосуды глаз постоянно «разговаривают» друг с другом, чтобы поддерживать здоровый поток крови и предотвратить заболевания. Это исследование имеет значение для лечения таких заболеваний, как диабетическая ретинопатия и возрастная макулярная дегенерация, которые являются ведущими причинами потери зрения у взрослых лиц. Глаза – это хорошая модель для понимания того, как работает мозг. Результаты исследования также являются ключом к лечению такого неврологического заболевания, как болезнь Альцгеймера.

Оказывается, эти нейроны производят химические вещества, которые имеют решающее значение для выживания кровеносных сосудов и поддержания функции фоторецепторов – самых важных клеток для поддержания зрения.

Глаз человека – это очень сложная конструкция

Несмотря на маленькие размеры, глаза являются чрезвычайно сложными. Свет входит через зрачок и проходит через четыре слоя в сетчатке до достижения светочувствительных фоторецепторов. Сетчатка глаза имеет очень сложную архитектуру. Если у вас есть немного больше жидкости, какая-либо опухоль или несколько отмерших клеток, свет не будет проходить правильно, а зрение будет нарушено.

Во-вторых, промежуточный слой из кровеносных сосудов сетчатки может активировать периоды пониженного содержания кислорода и действует как «резерв» кровеносных сосудов в сетчатке. Когда уровень кровотока и кислорода является низким, транскрипционный фактор – гипоксия-индуцируемый фактор (HIF) – вызывает производство химического вещества, называемого VEGF. Это вещество затем способствует росту новых кровеносных сосудов, в результате чего появляется больше кислорода в этом участке.

К сожалению, эти новые кровеносные сосуды могут пропускать кровь и другие жидкости, что является причиной нечеткого зрения. Этот механизм лежит в основе возрастной макулярной дегенерации («мокрой» формы, которая приводит к потере зрения в центре глаза) и диабетической ретинопатии (при которой некоторые люди с диабетом имеют размытое или пятнистое зрение).

Новая роль нейронов, которая обеспечивает качество зрения

Ученые сосредоточились на изучении нейронов, называемых амакринные клетки и горизонтальные клетки, роль которых заключается в «предварительной обработке» или регулировке электрических сигналов, передаваемых в мозг от фоторецепторов после того, как они были вызваны фотонами света. Эти клетки привлекли внимание исследователей, поскольку они выглядели оборачивающимися вокруг кровеносных сосудов промежуточного слоя.

Исследователи лишили VEGF в амакринных и горизонтальных клетках у мышей до рождения животных. Оказалось, что у этих мышей не были сформированы нормальные кровеносные сосуды в промежуточном слое, что привело к дегенерации фоторецепторов и тяжелым нарушениям зрения. Это было удивительно, поскольку предыдущие исследования не показывали, что амакринные и горизонтальные клетки являются важным источником VEGF.

Нервные клетки влияют на рост кровеносных сосудов в глазу

Ученые провели дальнейшие эксперименты, чтобы проверить, действительно ли амакринные и горизонтальные клетки могут обеспечивать необходимую VEGF. Поскольку HIF сигнализирует клеткам производить VEGF, исследователи решили узнать, останавливает ли удаление HIF в амакринных и горизонтальных клетках конвейер VEGF и развитие кровеносных сосудов промежуточного слоя. Действительно, ученые обнаружили, что удаление гена для одной формы HIF под названием HIF-1α также привело к отсутствию кровеносных сосудов в этой области и последующим проблемам со зрением. Это дало еще одно доказательство того, что VEGF от амакринных и горизонтальных клеток действительно влияет на рост кровеносных сосудов.

Для еще лучшего понимания производства VEGF в этих клетках ученые исследовали роль белка под названием VHL, который обычно поддерживает уровни HIF низкими. После удаления гена для производства VHL в амакринных и горизонтальных клетках, ученые наблюдали высокие уровни HIF, перепроизводство VEGF и опасное разрастание кровеносных сосудов, что характерно для многих глазных заболеваний. Наконец, они использовали технику «генетическое устранение», чтобы убить амакринные клетки и горизонтальные клетки. Это привело к отсутствию нормального роста сосудов в промежуточном слое.

Таким образом, эта серия экспериментов подтвердила, что нейроны и кровеносные сосуды в промежуточном слое «общаются» между собой и способствуют нормальному росту кровеносных сосудов.

Глаза – это окно в мозг

Сетчатка глаза является прямым продолжением мезга. Это единственный орган в организме, где ученые могут легко визуализировать нейроны, кровеносные сосуды и другие неврологические факторы, которые «работают» совместно. Это исследование имеет значение не только для лечения заболеваний глаз, но и болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и даже бокового амиотрофического склероза.

Например, у пациентов с болезнью Альцгеймера имеются белковые отложения в головном мозге. Мы можем увидеть аналогичные отложения в глазах пациентов, которые имеют дегенерацию желтого пятна. Если ученые смогут лучше понять, что приводит к накоплению этих ненормальных белков в глазах, то они получат представление о том, как работает мозг. Источник:  Scripps Research Institute