Trzeci fotoreceptor w zasięgu wzroku!

Po czopkach i pręcikach, nowy typ fotoreceptorów zawartych w siatkówce oka być może będzie odgrywał ważną rolę w procesie widzenia. Jest jednakże na razie zbyt wcześnie, aby zacząć sobie wyobrażać nowe terapie. Umiejscowione w siatkówce oka, czopki oraz pręciki są fotoreceptorami odpowiedzialnymi za nasz wzrok. Sygnał elektromagnetyczny pochodzący z fotonów światła jest przekształcany w sygnał elektryczny, który następnie zostanie zinterpretowany przez nasz mózg.

Pręciki postrzegają intensywność światła i pozwalają widzieć nawet w środowisku ciemnym, podczas gdy czopki postrzegają trzy podstawowe kolory: czerwony, niebieski i zielony. System ten, opisany już bardzo dawno temu, jest a priori dobrze ugruntowany, ponieważ wydaje się wystarczyć sam sobie, aby zapewniać nam zmysł wzroku. A jednak, nowe dane dostarczone przez publikację zamieszczoną w przeglądzie naukowym Plos Biology, właśnie sprawiły, że ta teoria upadła.

Badacze z uniwersytetu w Manchesterze, z Londynu i z La Jolla w rzeczywistości wykazali, że inny typ komórki siatkówki uczestniczy bardzo aktywnie w widzeniu. Mała rewolucja!

Melanopsyna: pigment fotoreceptorowy

Te nowe gwiazdy noszą nazwę „komórek zwojowych siatkówki zawierających melanopsynę”, albo też mRGCs, z języka angielskiego: melanopsin-containing retinal ganglion cells. Znane od 2000 roku, komórki mRGCs są, jak już to było wiadome, wrażliwe na światło dzięki swojemu pigmentowi receptorowemu, melanopsynie.

Komórki te nie są zbyt liczne – mniej niż 2 000 takich komórek u myszy, podczas gdy, w porównianiu, można naliczyć setki tysięcy czopków i pałeczek. Umiejscowione są w niższej warstwie siatkówki i mają ograniczoną wrażliwość na światło.

Są to więc fotoreceptory, których zadaniem było nie tylko zapewnianie regulacji skurczania się źrenicy w zależności od intensywności światła, ale także regulacja codziennego cyklu snu, poprzez wysyłanie informacji do zegara biologicznego, który jest usytuowany na skrzyżowaniu dwóch nerwów optycznych. A więc, rola w działaniach, które są realizowane w sposób całkowicie nieświadomy.

Nieoczekiwana rola melanopsyny

Ale oto właśnie pojawiły się dwa artykuły, opublikowane w tym roku, jeden po drugim, które oznajmiają, iż te komórki mają także swoją rolę do odegrania w układzie widzenia świadomego.

Badacze zaznaczyli komórki mRGCs dzięki kolorowej proteinie. Celem było umożliwienie obserwacji przedłużenia ich aksonów. Naukowcy z zdziwieniem skonstatowali, iż barwnik rozciągnął się aż do bocznego ciała kolankowatego (LGN, ang. lateral geniculate nucleus, łac. corpus geniculatum laterale), które jest podstawowym centrum zarządzającym świadomymi informacjami wizualnymi pochodzącymi z siatkówki. Umiejscowione we wzgórzu mózgu, boczne ciałko kolankowate przekazuje następnie informacje do pierwotnej kory wzrokowej, która je interpretuje.

W sposób jeszcze mniej oczekiwany, naukowcom udało się wykazać, że bardzo intensywny bodziec pochodzący ze światła niebieskiego, trwający 60 sekund, aktywował neurony bocznego ciała kolankowatego u myszy, u których czopki i pręciki nie funkcjonowały. Poza tym, u myszy, u których układ wzrokowy jest w pełni aktywny, 40% receptorów bocznego ciała kolankowatego otrzymuje informacje od komórek mRGCs, których jest jednakże bardzo ograniczona ilość.

Według autorów badania, droga komórek mRGCs wydaje się więc mieć bardzo ważne miejsce w procesie widzenia, a co za tym idzie, może prowadzić w stronę  stworzenia nowych terapii opartych na melanopsynie u pacjentów, u których czopki i pręciki w oczach zawodzą.

Zagęszczenie komórek mRGCs jest zbyt małe w siatkówce, aby otrzymać zadowalające rozwiązanie. Ale, jeśli możemy spowodować, że melanopsyna będzie obecna w większej ilości komórek, to być może sprawimy, iż będziemy w stanie pomóc niewidomym do tego stopnia, iż będą oni mogli poruszać się całkowicie bezpiecznie w swoim środowisku, wyjaśnia Satchidananda Panda, jeden z autorów artykułu (najwidoczniej bardzo albo zbyt entuzjastyczny).