Меланопсин поможет настроить биологические часы
Сетчатка глаза млекопитающих содержит палочки и колбочки – светочувствительные клетки, являющиеся своего рода «датчиками», необходимыми для получения изображения окружающего мира. О третьем типе датчиков – клетках, содержащих фотохромный пигмент меланопсин, – знают только узкие специалисты. Эти клетки не участвуют в формировании и передаче в мозг изображения, а оценивают интенсивность попадающего на сетчатку света и в соответствии с этим подстраивают циркадианные (суточные) биологические часы организма.
Обработка зрительной информации начинается с того, что фотоны попадают на одну или более из 125 миллионов светочувствительных клеток сетчатки. Палочки используют пигмент родопсин для регистрации тусклого света, а колбочки с помощью комплекса пигментов обеспечивают различение цветов.
Этот внутренний слой клеток конвертирует получаемые сигналы в электрические импульсы и передает их клеткам среднего слоя, которые, в свою очередь, посылают их в ганглиозные клетки, отростки которых формируют зрительный нерв.
Меланопсин отличается от обеспечивающих получение зрительных изображений ферментов палочек и колбочек. Он выполняет роль фотометра (прибора для измерения освещенности) и, кроме настройки биологических часов, регулирует диаметр зрачка, синтез мелатонина и физическую активность организма.
Меланопсин синтезируют примерно 2000 специализированных ганглиозных клеток сетчатки (на схеме такая клетка выделена черным цветом), которые посылают сигналы непосредственно в биологические часы человека – скопление клеток, находящееся над местом перекрещивания оптических нервов. Посредством этих сигналов организм синхронизирует свои суточные ритмы в соответствии с восходом и заходом солнца.
Отсутствие меланопсина не приводит к потере животными чувствительности к свету; и наоборот, слепые мыши, не имеющие палочек и колбочек, сохраняют способность настраивать свои биологические часы, диаметр зрачков и зависимую от света активность с помощью меланопсин-экспрессирующих клеток.
Ученые Института биологических исследований Солка (Сан-Диего) предположили, что у мышей, не имеющих меланопсина, в процессе развития может произойти запуск компенсаторных механизмов, способных повлиять на результаты исследования. Чтобы избежать этого эффекта, они разработали систему, позволяющую специфично и эффективно устранить у взрослых мышей меланопсин-экспрессирующие клетки, не повреждая при этом сетчатку. Исследователи создали генетически модифицированных мышей с меланопсин-экспрессирующими клетками, чувствительными к дифтерийному токсину. Обработка этим токсином сетчатки 8-недельных мышей абсолютно не повлияла на их зрительные способности, но полностью лишила биологические часы животных чувствительности к свету.
Авторы считают, что меланопсин-экспрессирующие клетки являются уникальными мишенями для терапевтического вмешательства при расстройствах, связанных с нарушениями циркадианного ритма, в том числе симптомах, вызываемых перелетами через несколько часовых поясов, сменной работой, сезонными изменениями длины светового дня, а также при бессоннице и депрессиях. Они уже начали скрининг малых молекул с целью выявления соединений, способных изменять чувствительность меланопсина к свету и таким образом управлять настройкой биологических часов.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily
17.06.2008