Фильм про изучение сетчатки

Американские исследователи из Медицинского центра Маунт-Синай и Национального института глаз США сообщили о новом методе восстановления зрения. Его суть заключается в активации особых клеток сетчатки глаза, которые по свойствам очень напоминают стволовые.

Напомним, что сетчатка – это тонкая внутренняя оболочка глаза. Она содержит фоторецепторные (то есть чувствительные к свету) клетки. Они бывают двух видов: палочки, которые отвечают за зрение в сумерках и ночью, а также за периферическое зрение, и колбочки, их три типа, каждый возбуждается светом определённой длины волны, отвечают за цветовое восприятие днём.

При дегенеративных заболеваниях сетчатки работа этих клеток нарушается. И эффективного лечения таких недугов до сих пор не существовало.

В ходе новой работы учёные решили использовать регенеративные способности организма, иными словами, функцию «саморемонта». По их мнению, это направление является более перспективным, чем лечение при помощи медикаментов или инвазивных процедур.

Объектом исследования стали клетки Мюллера – это вспомогательные клетки нервной ткани, которые содержатся в сетчатке глаз позвоночных.

Предыдущие работы показали, что у рыбок данио-рерио (один из модельных организмов) клетки Мюллера демонстрируют потрясающий регенеративный потенциал. При повреждениях они начинают делиться и, подобно стволовым клеткам, могут служить предшественниками фоторецепторных и других типов клеток сетчатки.

А вот у млекопитающих клетки Мюллера не обладают такой способностью. Именно поэтому прогрессирующие заболевания сетчатки (например, возрастная макулодистрофия или пигментный ретинит) становятся необратимыми у людей.

Но что, если бы клетки сетчатки человека обладали той же способностью к «саморемонту», что и у данио-рерио? Добиться этого возможно, если осуществить так называемый перенос генов и «перепрограммировать» клетки, уверены учёные. (Они посчитали, что вызывать деление клеток Мюллера при помощи повреждений было бы контрпродуктивно.)

Новый метод опробовали на мышах. Слепым от рождения грызунам сначала активировали спящие «стволовые» клетки Мюллера, а затем при помощи переноса гена заставили их развиваться в фоторецепторные клетки – палочки.

Специалисты отмечают, что палочки являются наиболее распространённым типом клеток в сетчатке, их восстановление – первый шаг к восприятию света. Именно палочки через синапсы передают другим клеткам вглубь сетчатки сигналы, которые затем отправляются в мозг.

«Палочки позволяют нам видеть при слабом освещении, но они также могут помочь сохранить колбочки, которые важны для цветового зрения и высокой остроты зрения. Колбочки имеют тенденцию умирать на поздних стадиях глазных болезней. Если мы получим возможность восстанавливать палочки, это может быть стратегией лечения заболеваний глаз», — поясняет Томас Гринвелл (Thomas Greenwell) из Национального института глаз США.

Команда обнаружила, что при их подходе новые палочки успешно встраиваются в структуру сетчатки и начинают функционировать. Никакой разницы между этими «сгенерированными» клетками и «родными» не было, пишут исследователи. Новые палочки реагировали на свет и передавали другим клеткам сигналы, которые затем поступали в зрительную кору головного мозга мышей (это подтвердили измерения активности клеток мозга). Таким образом, зрительный путь был восстановлен.

Через четыре-шесть недель после «перепрограммирования» клеток Мюллера слепые грызуны уже могли видеть свет, но, вероятно, они не различали объекты или фигуры. Количество новых фоторецепторных клеток составило 0,2% от числа палочек в здоровой мышиной сетчатке, сообщает журнал Science.

Но и этот результат – явный прогресс и тот самый «свет в конце тоннеля», на который стоит ориентироваться в дальнейших работах, уверены эксперты.

Впереди у исследователей поведенческие тесты, которые покажут, насколько хорошо проходит восстановление зрения у животных с врождённой слепотой и какие задачи они могут выполнять после процедуры.

После ряда экспериментов такую же стратегию, вероятно, можно будет применять и для лечения болезней сетчатки у людей. Более того, не исключено, что и другие нарушения зрения, к примеру, глаукома, также будут поддаваться лечению по новой методике.

Научная статья по итогам прорывной работы была опубликована в журнале Nature.

Напомним, что ранее авторы проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали о другом методе спасения зрения, который предполагает восстановление сетчатки при помощи стволовых клеток. Кроме того, в борьбу со слепотой вступила генная терапия, а химики между тем объяснили, как сетчатку разрушает синий свет, исходящий от экранов электронных устройств.

Несмотря на то, что негативному влиянию экранов на человека посвящены десятки научных работ, современные люди проводят всё больше и больше времени «в компании» телевизора, компьютера и смартфона. Впрочем, стоит заметить, что до настоящего времени оставалось непонятным, как именно свет дисплея способствует ухудшению зрения. Но теперь химики из Университета Толедо, наконец, выявили механизм, с помощью которого синий свет, исходящий от цифровых устройств, превращает содержащиеся в сетчатке молекулы в настоящие убийцы клеток.

Важнейшую роль в процессе зрения играет ретиналь – одна из форм витамина А. Это вещество входит в состав основных зрительных пигментов и участвует в создании нервных сигналов, из которых мозг формирует изображение. И поскольку без ретиналя фоторецепторы становятся абсолютно бесполезными, он должен постоянно производиться в сетчатке глаза.

В новом исследовании команда под руководством Аджита Карунаратне (Ajith Karunarathne) обнаружила, что под действием синего света ретиналь запускает реакции, в ходе которых появляются вещества, токсичные для клеток сетчатки. Именно этот процесс приводит к возрастной дегенерации жёлтого пятна, когда иммунная система постепенно перестаёт защищать клетки от разрушения.

В ходе эксперимента учёные вводили ретиналь в самые разные типы клеток, включая сердечные, раковые и нервные, после чего воздействовали на образцы светом различной длины волны. И каждый раз под лучами синей части спектра клетки погибали, в то время как другие виды освещения не оказывали негативного эффекта.

«Это действительно токсично. Фоторецепторные клетки глаза не восстанавливаются, и когда они умирают, то это навсегда», – объясняет в пресс-релизе университета соавтор исследования Касун Ратнаяке (Kasun Ratnayake).

Но есть и хорошая новость: оказалось, что от проделок ретиналя спасает антиоксидант альфа-токоферол – производная витамина Е. К сожалению, со временем, когда организм начинает стареть или когда иммунная защита ослабевает, способность таким образом бороться с воздействием синего света пропадает.

Только в США ежегодно выявляется два миллиона новых случаев макулодистрофии – группы заболеваний, при которых происходит поражение сетчатки глаза и нарушается центральное зрение. Понимание того, каким именно образом вездесущий синий свет влияет на здоровье человека, даёт надежду на разработку способов защиты молодого поколения в мире высоких технологий.

В настоящее время исследователи измеряют интенсивность света, поступающего от экранов различных устройств, чтобы смоделировать реакцию глазных клеток на естественное облучение, с которым люди сталкиваются в повседневной жизни.

По словам Карунаратне защититься от естественного синего света можно с помощью солнцезащитных очков, которые отсеивают эти волны вместе с ультрафиолетом. Кроме того, многие производители гаджетов сегодня устанавливают на свои новые устройства соответствующие программные фильтры. На старые модели устройств программы, отсеивающие синию составляющую, пользователи могут установить самостоятельно.

Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться, прочитав статью, опубликованную в издании Scientific Reports.

Добавим также, что на сегодняшний день известны случаи восстановления сетчатки, например, с помощью генной терапии и стволовых клеток. Впрочем, пока это лишь экспериментальные разработки. Однако авторы проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) отслеживают все нововведения в этой области.

Запрос «Ретина» перенаправляет сюда; о названии особого вида ЖК-дисплеев см. Retina.

Сетча́тка (лат. retína) — внутренняя оболочка глаза, являющаяся периферическим отделом зрительного анализатора; содержит фоторецепторные клетки, обеспечивающие восприятие и преобразование электромагнитного излучения видимой части спектра в нервные импульсы, а также обеспечивает их первичную обработку.

Строение[править | править код]

Анатомически сетчатка представляет собой тонкую оболочку, прилежащую на всём своём протяжении с внутренней стороны к стекловидному телу, а с наружной — к сосудистой оболочке глазного яблока. В ней выделяют две неодинаковые по размерам части: зрительную часть — наибольшую, простирающуюся до самого ресничного тела, и переднюю — не содержащую фоточувствительных клеток — слепую часть, в которой выделяют в свою очередь ресничную и радужковую части сетчатки, соответственно частям сосудистой оболочки.

Зрительная часть сетчатки имеет неоднородное слоистое строение, доступное для изучения лишь на микроскопическом уровне и состоит из 10[2] следующих вглубь глазного яблока слоёв:

• пигментного,
• фотосенсорного,
• наружной пограничной мембраны,
• наружного зернистого слоя,
• наружного сплетениевидного слоя,
• внутреннего зернистого слоя,
• внутреннего сплетениевидного слоя,
• ганглионарных клеток,
• слоя волокон зрительного нерва,
• внутренней пограничной мембраны.

Строение сетчатки человека[править | править код]

Сетчатка глаза у взрослого человека имеет диаметральный размер 22 мм и покрывает около 72 % площади внутренней поверхности глазного яблока.

Пигментный слой сетчатки (самый наружный) с сосудистой оболочкой глаза связан более тесно, чем с остальной частью сетчатки.

Около центра сетчатки (ближе к носу) на задней её поверхности находится диск зрительного нерва, который иногда из-за отсутствия в этой части фоторецепторов называют «слепое пятно». Он выглядит как возвышающаяся бледная овальной формы зона около 3 мм². Здесь из аксонов ганглионарных нейроцитов сетчатки происходит формирование зрительного нерва. В центральной части диска имеется углубление, через которое проходят сосуды, участвующие в кровоснабжении сетчатки.

диска зрительного нерва, приблизительно в 3 мм, располагается пятно (macula), в центре которого имеется углубление, центральная ямка (fovea), являющееся наиболее чувствительным к свету участком сетчатки и отвечающее за ясное центральное зрение (жёлтое пятно). В этой области сетчатки (fovea) находятся только колбочки. Человек и другие приматы имеют одну центральную ямку в каждом глазу в противоположность некоторым видам птиц, таким как ястребы, у которых их две, а также собакам и кошкам, у которых вместо ямки в центральной части сетчатки обнаруживается полоса, так называемая зрительная полоска. Центральная часть сетчатки представлена ямкой и областью в радиусе 6 мм от неё, далее следует периферическая часть, где по мере движения вперед число палочек и колбочек уменьшается. Заканчивается внутренняя оболочка зубчатым краем, у которого фоточувствительные элементы отсутствуют.

На своём протяжении толщина сетчатки неодинакова и составляет в самой толстой своей части, у края диска зрительного нерва, не более 0,5 мм; минимальная толщина наблюдается в области ямки жёлтого пятна.

Микроскопическое строение[править | править код]

См. Пигментный эпителий сетчатки

В сетчатке имеются три радиально расположенных слоя нервных клеток и два слоя синапсов.

Ганглионарные нейроны залегают в самой глубине сетчатки, в то время как фоточувствительные клетки (палочковые и колбочковые) наиболее удалены от центра, то есть сетчатка глаза является так называемым инвертированным органом. Вследствие такого положения свет, прежде чем упасть на светочувствительные элементы и вызвать физиологический процесс фототрансдукции, должен проникнуть через все слои сетчатки. Однако он не может пройти через пигментный эпителий или хориоидею, которые являются непрозрачными.

Проходящие через расположенные перед фоторецепторами капилляры лейкоциты при взгляде на синий свет могут восприниматься как мелкие светлые движущиеся точки. Данное явление известно как энтопический феномен синего поля (или феномен Ширера).

Кроме фоторецепторных и ганглионарных нейронов, в сетчатке присутствуют и биполярные нервные клетки, которые, располагаясь между первыми и вторыми, осуществляют между ними контакты, а также горизонтальные и амакриновые клетки, осуществляющие горизонтальные связи в сетчатке.

Между слоем ганглионарных клеток и слоем палочек и колбочек находятся два слоя сплетений нервных волокон со множеством синаптических контактов. Это наружный плексиформный (сплетеневидный) слой и внутренний плексиформный слой. В первом осуществляются контакты между палочками и колбочками и вертикально ориентированными биполярными клетками, во втором — сигнал переключается с биполярных на ганглионарные нейроны, а также на амакриновые клетки в вертикальном и горизонтальном направлении.

Таким образом, наружный нуклеарный слой сетчатки содержит тела фотосенсорных клеток, внутренний нуклеарный слой содержит тела биполярных, горизонтальных и амакриновых клеток, а ганглионарный слой содержит ганглионарные клетки, а также небольшое количество перемещённых амакриновых клеток. Все слои сетчатки пронизаны радиальными глиальными клетками Мюллера.

Наружная пограничная мембрана образована из синаптических комплексов, расположенных между фоторецепторным и наружным ганглионарным слоями. Слой нервных волокон образован из аксонов ганглионарных клеток. Внутренняя пограничная мембрана образована из базальных мембран мюллеровских клеток, а также окончаний их отростков. Лишённые шванновских оболочек аксоны ганглионарных клеток, достигая внутренней границы сетчатки, поворачивают под прямым углом и направляются к месту формирования зрительного нерва.

Каждая сетчатка у человека содержит около 6—7 млн колбочек и 110—125 млн палочек. Эти светочувствительные клетки распределены неравномерно. Центральная часть сетчатки содержит больше колбочек, периферическая содержит больше палочек. В центральной части пятна в области ямки колбочки имеют минимальные размеры и мозаично упорядочены в виде компактных шестиграных структур.

Заболевания[править | править код]

Есть множество наследственных и приобретённых заболеваний и расстройств, поражающих, в том числе, сетчатку. Перечислены некоторые из них:

• Пигментная дегенерация сетчатки — наследственное заболевание с поражением сетчатки, протекает с утратой периферического зрения.
• Дистрофия жёлтого пятна — группа заболеваний, характеризующихся утратой центрального зрения вследствие гибели или повреждения клеток пятна.
• Дистрофия макулярной области сетчатки — наследственное заболевание с двусторонним симметричным поражением макулярной зоны, протекающее с утратой центрального зрения.
• Палочко-колбочковая дистрофия — группа заболеваний, при которых потеря зрения обусловлена повреждением фоторецепторных клеток сетчатки.
• Отслоение сетчатки от задней стенки глазного яблока. Игнипунктура — устаревший метод лечения.
• И артериальная гипертензия, и сахарный диабет могут вызвать повреждение капилляров, снабжающих сетчатку кровью, что ведёт к развитию гипертонической или диабетической ретинопатии.
• Ретинобластома — злокачественная опухоль сетчатки.
• Меланома сетчатки- злокачественная опухоль из пигментных клеток- меланоцитов, рассеянных в сетчатке.
• Макулодистрофия — патология сосудов и нарушение питания центральной зоны сетчатки.

Литература[править | править код]

• Савельева-Новосёлова Н. А., Савельев А. В. Принципы офтальмонейрокибернетики // В сборнике «Искусственный интеллект. Интеллектуальные системы». — Донецк-Таганрог-Минск, 2009. — С. 117—120.

Примечание[править | править код]

Ссылки[править | править код]

• Строение сетчатки. // Проект «Eyes for me».