Поврежденные нервные клетки сетчатки могут быть восстановлены

Исследователи из Вашингтонского Университета (University of Washington) сообщили о первом успешном опыте стимуляции регенерации нервных клеток сетчатки у млекопитающих. Эти клетки, расположенные в области глазного дна, преобразуют визуальные стимулы в нервные импульсы, посылая их в центр зрения в мозге.

Результаты работы опубликованы в ноябре 2008 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences . Ранее другими научными группами было показано, что некоторые типы нервных клеток в сетчатке мышей могут пролиферировать in vitro, но новое исследование предоставило доказательства, что клетки сетчатки могут быть стимулированы к делению in vivo, то есть непосредственно в организме мыши.

Исследователи из лаборатории профессора Тома Рея (Tom Reh) изучали клетки сетчатки одного типа – так называемые клетки Мюллера, или глию Мюллера. Этот тип клеток присутствует у всех позвоночных животных и является, как выяснилось, регенерационным резервом на случай травмы сетчатки. Разработка метода стимуляции этих клеток к пролиферации приведет к созданию новых методов лечения пациентов, потерявших зрение в результате таких заболеваний, как макулярная дегенерация, или травм глаза.

Сначала исследователи заметили удивительную способность сетчатки хладнокровных животных восстанавливаться после повреждения. У птиц, которые теплокровны, эта способность сохраняется, однако ограничена: их сетчатка восстанавливается только после воздействия некоторых нейротоксинов. У рыб восстанавливаются все типы нервных клеток сетчатки, в то время как у птиц – лишь некоторые, и практически не восстанавливаются фоторецепторы.

Глия Мюллера перестает делиться на ранних этапах развития глаза. В экспериментах показано, что у рыб и птиц в ответ на повреждение сетчатки пролиферация глии Мюллера вновь активизируется, и при этом глиальные клетки теряют свою специализацию и становятся клетками-предшественницами нескольких типов нейронов сетчатки. По-сравнению с птицами у млекопитающих глия Мюллера имеет еще более ограниченный регенеративный потенциал. В поврежденной сетчатке у мыши эти клетки могут реагировать на травму, увеличиваясь в размерах, однако лишь единицы из них начинают вновь делиться.

Поскольку клетки глии Мюллера демонстрируют некоторый регенеративный потенциал, однако не реализуют его после повреждения в полной мере, несколько групп исследователей пытались разработать метод стимуляции их пролиферации в клеточных культурах и в организме животных, применяя различные ростовые факторы и факторы, реактивирующие определенные гены, которые перестают работать по завершении эмбрионального развития. В этих работах было показано, что глию Мюллера можно искусственно стимулировать к пролиферации, при этом некоторые глиальные клетки начинают дифференцироваться в фоторецепторы. Тем не менее, исследователи отмечают, что им не удалось добиться регенерации нейронов внутреннего слоя сетчатки, за исключением случаев, когда глия Мюллера была генетически модифицирована генами, продукты которых специфически активируют дифференцировку в амакринные клетки, служащие посредниками при передаче нервных импульсов.

Это удивило исследователей, поскольку у птиц (предыдущие эксперименты проводились на цыплятах) глия Мюллера при повреждении сетчатки в первую очередь дифференцируется в амакринные клетки. Чтобы раскрыть причины различия между птицами и млекопитающими, Рей с коллегами провели систематический анализ реакции клеток на повреждение сетчатки, а также эффектов специфических ростовых факторов на глиальные клетки Мюллера как у курицы, так и у мыши.

Сначала исследователи инъецировали в сетчатку нейротоксины, селективно уничтожающие ганглиозные клетки (один из типов нейронов, присутствующих на поверхности сетчатки) и амакринные клетки. Затем, инъецируя в глаз эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста фибробластов I типа (FGF1), или комбинацию FGF1 и инсулина, они добились стимуляции пролиферации глии Мюллера.

Пролиферирующие клетки глии Мюллера сначала дедифференцировались, переходя в менее специализированное состояние. Затем эти неспециализированные клетки дифференцировались в амакринные клетки. Исследователи доказали дифференцировку, показав, что клетки приобретают молекулярные маркеры, характерные исключительно для амакринных клеток.

Многие клетки-предшественницы, возникшие из делящихся клеток Мюллера, гибли в течение первой недели после их образования. Тем не менее, те, которые дифференцировались в амакринные клетки, выживали в течение по крайней мере 30 суток. Причины этого явления пока неясны, но, по-видимому, нервным клеткам для выживания необходимо образовывать друг с другом функциональные связи.

По какой причине гибель клеток-предшественниц происходит именно у млекопитающих, и насколько эти процессы схожи у мыши и человека – на эти вопросы исследователям предстоит ответить в будущем.

Оригинальная статья: Karl et al. Stimulation of neural regeneration in the mouse retina. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008; DOI: 10.1073/pnas.0807453105

По материалам:
University of Washington