Учёные ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН исследовали молекулярные механизмы развития возрастной макулярной дегенерации сетчатки (ВМД), являющейся основной причиной потери зрения у пожилых людей. 

По данным Всемирной организации здравоохранения 25—30 миллионов человек в мире  страдают ВМД.  Это заболевание поражает центральную ось зрения и вызывается изменениями сетчатки в зоне наилучшего видения — макуле, которая состоит из миллионов светочувствительных клеток — палочек и колбочек. На данный момент практически не существует эффективных методов лечения ВМД (улучшения можно добиться только на начальной стадии).

Сибирские учёные исследуют возрастную макулярную дегенерацию зрения на специально выведенной для этих целей в ФИЦ ИЦиГ СО РАН линии крыс OXYS. На самом деле, подопытные животные страдают не ВМД, а ретинопатией, но по молекулярным и клиническим признакам эти заболевания очень похожи, и поэтому все полученные результаты в какой-то мере можно транслировать на ВМД.

«Ретинопатия — это аналог ВМД, она называется по-другому, потому что у крыс нет макулы (места в сетчатке, где есть колбочки и палочки — у человека она отвечает в том числе за цветное зрение), у них присутствуют только палочки (потому и зрение чёрно-белое)», — объясняет младший научный сотрудниr сектора молекулярных механизмов старения ФИЦ ИЦиГ СО РАН Дарья Телегина.

В проведенном исследовании были получены три важных результата. Первый из них связан с изменениями морфологии клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ). Это один из слоев сетчатки, который выполняет множество функций: переваривает внешние сегменты фоторецепторов, питает клетки, участвует в зрительном цикле, отвечает за поглощение света. Сейчас считается, что именно из-за патологий РПЭ развивается возрастная макулярная дегенерация сетчатки.

«В первой части исследования мы рассматривали, как клетки ретинального пигментного эпителия крыс OXYS меняются со временем, разный возраст подопытных животных показывает разные стадии заболевания. Если в три месяца — это манифестация клинических признаков ретинопатии (соответствует первой стадии ВМД), то в 18 месяцев — уже прогрессия. Также мы брали возраст 20 дней, соответствующий доклинической стадии развития болезни. В качестве контрольной группы выступали крысы другой линии, не обладающие врожденной предрасположенностью к заболеваниям глаз», — рассказывает научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Оюна Суранзановна Кожевникова.

Учёные установили: при ВМД и ретинопатии  клетки ретинального пигментного эпителия сильно меняются — нарушается их форма, из 5—6-гранных они превращаются в 7—8-гранные, резко увеличиваются в размерах, становятся полиплоидными (многоядерными), в них начинает накапливаться автофлюорисцирующие содержимое — липофусциновые гранулы, которые нарушают метаболизм.

Также было обнаружено, что количество двуядерных клеток РПЭ у крыс OXYS выше, чем у контрольной линии, начиная с доклинической стадии заболевания. Это свидетельствует о нарушении способности этих клеток к пролиферации.

«Нарушение морфологии может свидетельствовать об изменении функциональной активности этих клеток, это может в дальнейшем приводить к потере центрального зрения», — говорит Дарья Телегина.

Для проведения этой части исследования учёным пришлось осуществить очень сложную процедуру: необходимо было, аккуратно препарируя глаз, удалить верхние слои, чтобы остался только РПЭ, а затем сфотографировать его с помощью лазерного сканирующего микроскопа. В России никто до этого так не делал.

В другой части работы исследователи хотели посмотреть, в каком состоянии находятся иммунные резидентные клетки сетчатки крыс OXYS и как они меняются с возрастом. Эти клетки выполняют функцию поглощения, уничтожения отмерших клеток, гранул, других отложившихся остатков (то есть функцию фагоцитоза). Они играют важную роль в борьбе с вирусами и бактериями.

«Ещё раньше мы проводили исследование по анализу транскриптомов сетчатки, и установили, что у крыс OXYS профиль экспрессии генов, связанный с иммунными процессами, снижен. Мы выдвинули гипотезу, что теперь увидим либо сниженное количество иммунных резидентных клеток, либо, наоборот, их массовое скопление в рецепторном слое (но нерабочих)», — рассказывает Оюна Кожевникова.

Для этого исследования использовался специальный маркер, выделяющий только те клетки макрофагов, которые находятся в активном состоянии. Учёные посмотрели этот маркер в сетчатке, и гипотезы о недостаточности иммунных резидентных клеток или об их чрезмерном количестве не подтвердились. Каких-то особых различий между здоровой сетчаткой и сетчаткой крыс OXYS обнаружено не было, имело место лишь перераспределение между слоями.

«В норме, когда в сетчатке глаза происходит какое-то повреждение, макрофаги обычно движутся к участку с нарушениями, с внутренней стороны сетчатки во внешнюю. Мы же у крыс OXYS увидели нарушение этого нормального перехода.  У них по какой-то причине активированная микроглия застревала в слоях, из которых она должна была бы со временем уйти, — говорит Оюна. — Для зрения очень важно, чтобы макрофаги убирали погибшие клетки. Возможно, если «уборка» делается хорошо и качественно, это не так сказывается на зрении, как  ситуация, когда количество слоев сохраняется, но эти «клетки-уборщики» оказываются нефункциональными, в результате чего возникает воспаление. Поэтому динамику наличия макрофагов и их активации знать очень важно».

«Мы предполагаем, что у крыс OXYS  в первую очередь погибают нейроны во внутреннем ядерном слое, и туда, чтобы «съесть» погибшие клетки, уходят все макрофаги и микроглия. Во взрослой сетчатке, если какие-то нейроны погибнут, их уже ничто не заменит», — отмечает Дарья Телегина.

Учёным ФИЦ ИЦиГ СО РАН удалось посмотреть динамику накопления активированных и неактивированных макрофагов и их соотношение у крыс OXYS всех возрастов (соответствующих всем стадиям заболевания).

Третий пласт работы был посвящен исследованию макроглиальных клеток. Они выполняют в основном функцию питания, обслуживания нейронов, и если в сетчатке происходит какое-то нарушение, начинают вырабатывать разные сигнальные молекулы, для того чтобы ввернуть всё в норму.

«При нормальном состоянии организма клетки макроглии выполняют защитную функцию, но если по каким-то причинам происходит их длительная активация, это приводит к хроническому воспалению, что ещё сильнее повреждает окружающую ткань, — рассказывает Дарья.  — Особенность этих клеток в том, что они очень чувствительны к любому стрессу, которому подвергается сетчатка. В теории при любом стрессе они должны резко активироваться и экспрессировать ряд молекул, направленных на восстановление ткани, а также призывать к месту повреждения другие клетки (на эти сигнальные молекулы будут идти также и макрофаги). Но мы увидели интересную вещь: на стадии манифестации заболевания у крыс OXYS активации клеток макроглии не произошло. Зато сильная активация началась в возрасте 7 месяцев (что соответствует уже клинической стадии заболевания) и продолжилась до 18 месяцев. Это может свидетельствовать о неполноценном иммунном ответе крыс OXYS, видимо, у них болезнь сразу принимает хроническую форму течения».+

Сейчас  исследователи пытаются определить, как в развитии возрастной макулярной дегенерации сетчатки участвуют процессы аутофагии, а также понять, почему изменяется количество ядер клеток пигментного эпителия. Помимо этого сектор активно внедряет новейший метод массового параллельного секвенирования, с помощью которого учёные анализируют транскриптомы, экспрессию всех генов одномоментно в данной ткани и продолжают разбираться в том, как экспрессируются гены на разных этапах заболевания.