Регенерацию сетчатки у рыб данио связали с ГАМК

Американские ученые показали, что гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) регулирует процессы регенерации в сетчатке рыб данио-рерио.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), во всем мире нарушениями зрения страдают около 285 миллионов человек. Терапия таких аномалий, в частности дегенеративных заболеваний сетчатки, проводится двумя способами. Один из них предполагает инъекции стволовых клеток или прекурсоров фоторецепторов в поврежденный орган для их интеграции с сохранными тканями. В ряде случаев этот подход позволяет добиться улучшения, но не приводит к восстановлению зрения. Альтернативный метод заключается в том, что регенерацию сетчатки стимулируют эндогенно, в результате чего утрата клеток компенсируется естественным образом.

В отличие от данио-рерио (Danio rerio), у млекопитающих сетчатка не способна к регенерации после травмы. Известно, что самки рыб этого вида могут полностью восстанавливать зрение примерно за 28 суток благодаря активации клеток Мюллера — глиальных клеток сетчатки. После повреждения клетки Мюллера, представляя собой «зрелые» стволовые клетки, дедифференцируются и образуют прекурсоры нужных клеток, восполняя потерю. При этом строение сетчатки у рыб и млекопитающих в целом идентично: последние также обладают клетками Мюллера. Причина, по которой у млекопитающих глия сетчатки «дремлет», до сих пор неясна.

Между тем прошлые работы показали, что ключевую роль в пролиферации некоторых клеток может играть ГАМК — важный тормозной нейромедиатор центральной нервной системы (ЦНС). Так, выяснилось, что «взрослый» нейрогенез в субгранулярной зоне гиппокампа у мышей происходит только при условии снижения внеклеточных уровней ГАМК на фоне несинаптического ответа ГАМКА-рецепторов на клетках радиальной глии. Функцию регулятора регенерации ГАМК, вероятно, также выполняет в случае клеток поджелудочной железы.

В новом исследовании ученые из Университета Вандербильта проверили, связана ли ГАМК с регенерацией сетчатки. Для этого авторы разделили данио-рерио на две группы, одной из которых повредили фоторецепторы и спустя 28 часов ввели в сетчатку одного глаза мусцимол (агонист ГАМКА-рецепторов), который должен был стимулировать выработку нейромедиатора, в сетчатку второго — натрий-фосфатный буфер (PBS). В сохранные сетчатки второй группы вводились антагонист AMPA-рецепторов NBQX или антагонист ГАМКА-рецепторов габазин, понижающие уровень ГАМК, и PBS. Затем исследователи оценивали активность клеток Мюллера в обеих группах по ядерному антигену пролиферирующих клеток (PCNA) — вспомогательному фактору репарационной ДНК-полимеразы дельта.

Результаты показали, что пролиферация клеток Мюллера увеличилась у особей, уровень ГАМК которых искусственно понижался, тогда как у рыб с поврежденными фоторецепторами процесс регенерации оказался ограничен. Поскольку препараты влияли на пролиферацию глии косвенно, ученые создали генетическую конструкцию, которая экспрессировала доминантно-негативную версию γ2-субъединицы ГАМКА-рецептора (DNγ2) данио-рерио (она воспроизводила мутацию, которая наблюдается при наследственной форме эпилепсии у человека), и ввели ее в сетчатку рыб. В этом случае клетки Мюллера также отвечали пролиферацией, что подтверждало выявленный механизм.

По словам авторов, полученные данные указывают, что снижение ГАМК является спусковым механизмом для регенерации сетчатки. В дальнейших исследованиях они намерены выяснить, инициирует ли ГАМК только пролиферацию клеток Мюллера, или также влияет на дедифференцировку и образование новых клеток из прекурсоров. В будущем понимание молекулярных процессов, лежащих в основе такой регенерации, может помочь в разработке новых методов лечения нарушений зрения у человека.

В поиске таких методов ученые не ограничиваются естественными возможностями живых организмов. Например, ранее группа японских биологов частично восстановила зрение мышей на терминальной стадии дегенерации сетчатки с помощью генной терапии, а их британские коллеги замедлили прогрессирование хороидермии у шести пациентов.