Øjenceller 'omdanner' deres forbindelser, når synstab begynder, viser forskere

Forskere ved Jules Stein Eye Institute på David Geffen School of Medicine ved UCLA har opdaget, at visse nethindeceller kan omprogrammere sig selv, når synet begynder at forringes ved retinitis pigmentosa, en arvelig øjensygdom, der fører til progressiv blindhed.

I et studie af mus fandt forskerne, at stavbipolære celler – neuroner, der typisk modtager input fra stave, som medierer nattesyn – kan danne nye funktionelle forbindelser med tappe, som medierer synet om dagen, når deres sædvanlige partnere holder op med at virke. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Current Biology.

Retinitis pigmentosa rammer millioner af mennesker verden over og er en af de hyppigste årsager til arvelig blindhed. Selvom sygdommen ofte udvikler sig langsomt, og nogle patienter bevarer betydeligt syn ind i middelalderen, vides der kun lidt om, hvordan nethinden tilpasser sig celletab. Forståelse af disse naturlige tilpasninger kan hjælpe med at identificere nye mål for synsbevarende behandlinger.

Forskerne brugte mus med et knockout-gen for rhodopsin, som modellerer det tidlige stadie af retinitis pigmentosa, hvor stavene ikke kan reagere på lys, og degenerationen sker langsomt. De foretog elektriske målinger på individuelle stavbipolære celler for at se, hvordan disse celler opfører sig, når deres normale signaler går tabt.

Holdet brugte også andre musemodeller, der manglede forskellige komponenter fra stavsignalsystemet, til at finde ud af, hvad der udløser omledningsprocessen. Deres resultater på enkeltcelleniveau blev bekræftet af målinger af elektrisk aktivitet på tværs af hele nethinden.

Hos mus med stavdegeneration viste stavbipolære celler stærke reaktioner drevet af signaler fra tappe snarere end deres sædvanlige kilder. Disse nye forbindelser viste den karakteristiske elektriske signatur af tappesignaler.

Omkoblingen forekom kun hos mus med stavdegeneration og blev ikke observeret i andre modeller, hvor stavene ikke reagerede på lys, men cellerne selv ikke døde. Dette tyder på, at omkoblingen af neurale forbindelser udløses af selve degenerationsprocessen og ikke blot af fraværet af lyssignaler eller ødelæggelsen af synapser.

Disse resultater supplerer et studie fra 2023 foretaget af den samme gruppe, der viste, at individuelle tappe kan forblive funktionelle selv efter alvorlige strukturelle ændringer i sygdommens sene stadier. Samlet set viser disse studier, at nethinden bruger forskellige tilpasningsmekanismer på forskellige stadier af sygdomsprogressionen.

"Vores resultater viser, at nethinden tilpasser sig tabet af stave på en måde, der forsøger at bevare følsomheden over for dagslys," sagde hovedforfatter AP Sampat, PhD, fra Jules Stein Institute.

"Når de normale forbindelser mellem stavbipolære celler og stave går tabt, er disse celler i stand til at omforme sig selv til at modtage signaler fra tappe. Det ser ud til, at signalet for denne plasticitet er selve degenerationen, måske gennem rollen af gliale støtteceller eller faktorer frigivet af døende celler."

Et åbent spørgsmål er, om denne omkobling er en generel mekanisme, som nethinden bruger, når stave dør. Holdet undersøger nu denne proces i andre mutante mus med defekter i rhodopsin og andre stavproteiner, der vides at forårsage retinitis pigmentosa hos mennesker.