Науковці з Університету Джонса Гопкінса виявили, як похідна вітаміну А та гормони щитоподібної залози беруть участь у формуванні центральної ділянки сітківки — тієї, що відповідає за найгостріший зір. Дослідження показало, що під час внутрішньоутробного розвитку деякі світлочутливі клітини можуть змінювати свою спеціалізацію: із синіх колбочок перетворюватися на червоні та зелені.
Результати роботи опублікували в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. Вони пропонують нове пояснення процесу, який науковці намагалися зрозуміти протягом приблизно 30 років.
Як формується ділянка найгострішого зору
Дослідники зосередилися на фовеолі — крихітній центральній зоні сітківки. Саме вона забезпечує особливо чітке центральне бачення, необхідне для читання, розпізнавання облич і розрізнення дрібних деталей.
Важливу роль у цьому процесі відіграють колбочки — світлочутливі клітини, які забезпечують денний і кольоровий зір. У людини є три основні типи таких клітин, чутливі переважно до синіх, зелених і червоних ділянок спектра.
У фовеолі є червоні та зелені колбочки, але немає синіх. Саме таке розташування клітин допомагає центральній частині сітківки забезпечувати високу чіткість зображення.
Щоб з’ясувати, як виникає ця особливість, команда Роберта Джонстона використала органоїди сітківки — вирощені в лабораторії мініатюрні моделі людської тканини. Вони дають змогу спостерігати за розвитком клітин упродовж кількох місяців без необхідності досліджувати процес безпосередньо під час вагітності.
Як вітамін А та гормони впливають на колбочки
Спостереження показали, що на ранніх етапах розвитку в центральній ділянці сітківки все ж з’являється невелика кількість синіх колбочок. Приблизно на 10–12-му тижні внутрішньоутробного розвитку вони вже присутні у фовеолі, але до 14-го тижня частина цих клітин, схоже, перетворюється на червоні та зелені.
Науковці визначили два чинники, які можуть керувати цим процесом.
Перший — ретиноєва кислота, молекула, що утворюється з вітаміну А. Вона бере участь у регуляції росту та спеціалізації клітин. У центральній частині сітківки її розщеплення обмежує утворення синіх колбочок.
Другий чинник — гормони щитоподібної залози. Вони відомі передусім своєю роллю в регуляції обміну речовин, але також важливі для розвитку організму. У сітківці ці гормони, за даними дослідження, можуть сприяти перетворенню частини синіх колбочок на червоні та зелені.
Отже, ці два механізми діють послідовно: ретиноєва кислота допомагає сформувати початковий розподіл клітин, а гормональні сигнали впливають на подальшу зміну їхньої спеціалізації.
Важливо, що йдеться саме про розвиток ока до народження. Дослідження не доводить, що приймання вітаміну А здатне поліпшити гостроту зору в дорослих.
Чому відкриття змінює попередню теорію
Приблизно 30 років у науковому середовищі переважало пояснення, за яким сині колбочки, що спочатку з’являються у фовеолі, згодом просто переміщуються в інші ділянки сітківки. Вважалося, що після формування певного типу клітини зберігають свою спеціалізацію.
Нове дослідження пропонує інший сценарій: принаймні частина цих клітин може не мігрувати, а безпосередньо змінювати свою ідентичність. Автори не виключають повністю можливості переміщення клітин, однак отримані результати підтримують модель їхнього перетворення.
Це означає, що клітини сітківки під час розвитку можуть бути гнучкішими, ніж вважали раніше.
Чи допоможе відкриття відновлювати зір
Розуміння того, як формуються спеціалізовані світлочутливі клітини, може стати важливим для майбутніх досліджень захворювань сітківки, зокрема вікової макулярної дегенерації. Ця хвороба пошкоджує центральну ділянку сітківки та може суттєво погіршувати здатність читати, керувати автомобілем і розпізнавати обличчя.
Команда Джонстона планує вдосконалювати органоїди, щоб вони точніше відтворювали структуру та функції людської сітківки. У перспективі такі лабораторні моделі можуть допомогти отримувати потрібні типи фоторецепторів — клітин, які сприймають світло, — для потенційного використання в трансплантації.
Однак до клінічного застосування ще далеко. Науковцям потрібно з’ясувати, чи зможуть пересаджені клітини виживати, правильно інтегруватися в наявну структуру ока та безпечно відновлювати втрачені функції.
Поки що головний результат роботи — нове пояснення того, як ще до народження формується одна з найважливіших особливостей людського зору. Відкриття не є готовим методом лікування, але може допомогти розробити підходи до відновлення пошкодженої сітківки в майбутньому.