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.
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