«Голод», испытываемый клетками глаза, ведет к слепоте в зрелом возрасте – утверждают ученые

Возрастная макулодистрофия (возрастная макулярная дегенерация, ВМД) в развитых странах является ведущей причиной нарушения зрения у людей старше 50 лет. Хотя это состояние развивается у почти 20% людей в возрасте от 65 до 75 лет, причина, по которой аномальные кровеносные сосуды врастают в сетчатку, до сих пор не известна. В настоящее время исследователи из Монреаля и Бостона изучают новый механизм этой патологии сетчатки глаза, и результаты их изысканий были опубликованы на днях в научном журнале «Nature Medicine».

«В модели возрастной макулодистрофии, воспроизведенной на мышах, мы обнаружили, что несостоятельность  фоторецепторов  (нервных клеток, которые возбуждаются в ответ на световой раздражитель и тем самым обеспечивают зрение) генерировать энергию может приводить к тому, что патологические кровеносные сосуды начнут врастать в сетчатку, – рассказывает Jean-Sebastien Joyal, доктор-педиатр из отделения интенсивной терапии в университетской больнице матери и ребенка Сент-Жюстин и профессор кафедры педиатрии в университете Монреаля.  – Мы также обнаружили, что фоторецепторы  используют не только и исключительно только глюкозу как субстрат для производства энергии, как считалось ранее, но и липиды (как это происходит в сердце, к примеру)». Это открытие развенчивает предыдущие научные убеждения о причине аномальной пролиферации кровеносных сосудов, ведущей к слепоте, и, таким образом, открывает новые терапевтические возможности для лечения заболеваний сетчатки, подобных возрастной макулярной дегенерации.

Компенсировать дефицит энергии

Сетчатка покрыта фоторецепторами, которые растут в присутствии кислорода и питательных веществ, переносимых кровью. Аномальный рост кровеносных сосудов при некоторых заболеваниях сетчатки приводит к слепоте. «В целом, научное сообщество соглашается с мнением, что патологическое разрастание кровеносных сосудов происходит, когда организм пытается компенсировать дефицит кислорода. Теперь на модели возрастной макулодистрофии мы доказали, что аномальные сосуды также могут расти для того, чтобы компенсировать недостаток «топливного субстрата» или недостаток производимой энергии», – объясняет доктор наук профессор  Joyal.

Липиды в качестве энергетического субстрата – возможное эволюционное преимущество

Вид энергии, который используется клетками, также удивил ученых, проводивших исследование. «К нашему удивлению, мы обнаружили, что фоторецепторы также используют и жирные кислоты. Ранее считалось, что эти специализированные нервные клетки, которые занимаются производством энергии в больших количествах, в основном рассчитаны только на глюкозу»,  – говорит Joyal. Способность фоторецепторов использовать различные виды субстратов для производства энергии может обеспечить эволюционное преимущество в сытые и голодные времена.

Погружение в темноту повышает уровень потребления энергии

Исследователи подозревают, что нарушенный энергетический метаболизм фоторецепторов может способствовать развитию возрастной макулярной дегенерации. Они воспроизвели на  мышиной модели вариант, когда клетки были лишены возможности эффективно использовать липиды, и наблюдали рост аномальных кровеносных сосудов сетчатки, напоминающих таковые про возрастной макулодистрофии. В этих моделях наблюдалось еще более выраженное поражение сетчатки, когда они воспроизводились в условиях темноты, которая, как известно, увеличивает потребление энергии в сетчатке. Эти результаты предполагают наличие связи между потреблением энергии и кровоснабжением сетчатки.

Липидные сенсоры контролируют  поглощение глюкозы и производство энергии

Если лишить фоторецептор поступления жирных кислот, сможет он использовать глюкозу вместо них? «Вероятно, в нормальных условиях – да, но, как это ни парадоксально, в наших дефицитных моделях с использованием липидов – нет. В них наличествуют повышенные уровни циркулирующих в крови жирных кислот. Мы думали, как объяснить этот странный феномен, и мы обнаружили, что на поверхности фоторецепторов присутствуют сенсоры, отслеживающие липиды. Мы считаем, что эти рецепторы помогают отследить доступный «топливный элемент» в сосудистом русле. Когда рецепторы-сенсоры обнаруживают избыток жирных кислот в крови, фоторецептор считает, что липидного топлива достаточно для производства энергии, и уменьшает всасывание глюкозы».

Профессор Joyal обобщает ситуацию следующим образом: «В дефицитных моделях с липидным поглощением фоторецепторы в конечном итоге испытывают голод и по жирным кислотам,  и по глюкозе. «Голодающие» фоторецепторы шлют сигналы, которые стимулируют к росту новые кровеносные сосуды, чтобы таким образом увеличить поставку себе питательных веществ. Но разрастание подобных сосудов в сетчатке приводит в результате к снижению зрения и в конечном итоге – к слепоте». И какие же выводы мы можем из этого сделать? «Ну, есть целых три вывода, основанные на наших результатах in vivo,  – говорит профессор Joyal. – Возрастная макулодистрофия может быть отчасти вызвана дефицитом энергии. Липиды также являются источником энергии для фоторецепторов. А липидные рецепторы способны контролировать поступление глюкозы в сетчатку».

Дальнейшая научная работа должна проводиться с целью разработки нового вида терапии, которая опиралась бы на эти открытия с целью предотвращения, замедления или восстановления зрения,  потеря которого была вызвана заболеваниями сетчатки, подобными возрастной макулярной дегенерации.