Молекулярно-генетические предпосылки развития ранних нейродегенеративных процессов в сетчатке
- Авторы: Телегина Д.В.1, Кожевникова О.С.1, Колосова Н.Г.1
-
Учреждения:
- Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 574-577
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journal-vniispk.ru/2313-1829/article/view/256275
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623310
- ID: 256275
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
В основе всех нейродегенеративных заболеваний сетчатки лежат снижение метаболических и восстановительных процессов, нарушение микроциркуляции и структурной организации сетчатки. Возраст — ведущий фактор риска возрастной макулярной дегенерации (ВМД), основной причины необратимой потери зрения людьми в возрасте старше 60 лет. Эффективных способов лечения ВМД нет, что обусловлено неполнотой знаний патогенеза. В его основе лежат характерные для старения изменения сетчатки, но механизмы, запускающие переход обычных возрастных изменений в патологический процесс, остаются неясными. Закономерно, что манифестации клинических проявлений заболеваний предшествуют и сопутствуют события, происходящие на молекулярном уровне, изучать которые на людях проблематично. Сетчатка имеет общую базовую организацию среди всех видов позвоночных, что позволяет использовать животных для изучения механизмов, лежащих в основе поддержания нормального физиологического строения сетчатки и патогенеза многих заболеваний, применять полученные знания для разработки новых лечения этих заболеваний у людей [1].
Настоящее исследование выполнено на уникальной модели преждевременного старения — линии крыс OXYS, у которых развивается ретинопатия, по всем ключевым признакам соответствующая «сухой» форме ВМД у людей.
Цель работы. Исследовать вклад изменений постнатального нейрогенеза сетчатки в развитие ВМД-подобной ретинопатии у крыс OXYS. Как показали наши исследования, у крыс OXYS патологическим изменениям подвержены все структурные компоненты сетчатки: сосуды (хориоидальные и интраретинальные), мембрана Бруха, фоторецепторы, ганглионарные нейроны, интернейроны и РПЭ [2, 3]. Уже к возрасту ~3–4 мес. у 100% крыс OXYS развиваются клинические проявления ретинопатии, с возрастом патологические изменения нарастают и сопровождаются гибелью фоторецепторов, нарушением аутофагии и активным глиозом [3–5]. Сетчатка млекопитающих во взрослом состоянии почти не способна к нейрогенезу de novo, в связи с чем заложенные в период её формирования структурно-функциональные особенности могут иметь отдаленные эффекты в онтогенезе.
Мы обнаружили, что крысы OXYS рождаются со значительно сниженной популяцией амакриновых и компенсаторно повышенными популяциями ганглионарных и горизонтальных нейронов в сетчатке. Постнатальное развитие сетчатки крыс завершается к 20 дню жизни и характеризуется у крыс OXYS сдвигом хронологии дифференцировки биполярных клеток и фоторецепторов и, как следствие, более поздним формированием наружного сетчатого слоя, состоящего из синапсов между фоторецепторами, биполярными и горизонтальными клетками. Задержка начала синаптогенеза в сетчатке крыс OXYS становится причиной повышенного уровня апоптоза и усиленной редукции нейронов. Таким образом, у крыс OXYS к моменту открытия глаз процессы дифференцировки фоторецепторов и синаптогенез не завершены, что может приводить в дальнейшем к существенному изменению структуры и функций сетчатки. Полученные результаты позволили предположить, что задержка формирования сетчатки может быть предиктором развития признаков ВМД у крыс OXYS и, возможно, этого заболевания у людей.
Ключевые слова
Полный текст
В основе всех нейродегенеративных заболеваний сетчатки лежат снижение метаболических и восстановительных процессов, нарушение микроциркуляции и структурной организации сетчатки. Возраст — ведущий фактор риска возрастной макулярной дегенерации (ВМД), основной причины необратимой потери зрения людьми в возрасте старше 60 лет. Эффективных способов лечения ВМД нет, что обусловлено неполнотой знаний патогенеза. В его основе лежат характерные для старения изменения сетчатки, но механизмы, запускающие переход обычных возрастных изменений в патологический процесс, остаются неясными. Закономерно, что манифестации клинических проявлений заболеваний предшествуют и сопутствуют события, происходящие на молекулярном уровне, изучать которые на людях проблематично. Сетчатка имеет общую базовую организацию среди всех видов позвоночных, что позволяет использовать животных для изучения механизмов, лежащих в основе поддержания нормального физиологического строения сетчатки и патогенеза многих заболеваний, применять полученные знания для разработки новых лечения этих заболеваний у людей [1].
Настоящее исследование выполнено на уникальной модели преждевременного старения — линии крыс OXYS, у которых развивается ретинопатия, по всем ключевым признакам соответствующая «сухой» форме ВМД у людей.
Цель работы. Исследовать вклад изменений постнатального нейрогенеза сетчатки в развитие ВМД-подобной ретинопатии у крыс OXYS. Как показали наши исследования, у крыс OXYS патологическим изменениям подвержены все структурные компоненты сетчатки: сосуды (хориоидальные и интраретинальные), мембрана Бруха, фоторецепторы, ганглионарные нейроны, интернейроны и РПЭ [2, 3]. Уже к возрасту ~3–4 мес. у 100% крыс OXYS развиваются клинические проявления ретинопатии, с возрастом патологические изменения нарастают и сопровождаются гибелью фоторецепторов, нарушением аутофагии и активным глиозом [3–5]. Сетчатка млекопитающих во взрослом состоянии почти не способна к нейрогенезу de novo, в связи с чем заложенные в период её формирования структурно-функциональные особенности могут иметь отдаленные эффекты в онтогенезе.
Мы обнаружили, что крысы OXYS рождаются со значительно сниженной популяцией амакриновых и компенсаторно повышенными популяциями ганглионарных и горизонтальных нейронов в сетчатке. Постнатальное развитие сетчатки крыс завершается к 20 дню жизни и характеризуется у крыс OXYS сдвигом хронологии дифференцировки биполярных клеток и фоторецепторов и, как следствие, более поздним формированием наружного сетчатого слоя, состоящего из синапсов между фоторецепторами, биполярными и горизонтальными клетками. Задержка начала синаптогенеза в сетчатке крыс OXYS становится причиной повышенного уровня апоптоза и усиленной редукции нейронов. Таким образом, у крыс OXYS к моменту открытия глаз процессы дифференцировки фоторецепторов и синаптогенез не завершены, что может приводить в дальнейшем к существенному изменению структуры и функций сетчатки. Полученные результаты позволили предположить, что задержка формирования сетчатки может быть предиктором развития признаков ВМД у крыс OXYS и, возможно, этого заболевания у людей.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 21-15-00047.
Об авторах
Д. В. Телегина
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: telegina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск
О. С. Кожевникова
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: telegina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск
Н. Г. Колосова
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: telegina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск
Список литературы
- Telegina D.V., Kozhevnikova O.S., Antonenko A.K., Kolosova N.G. Features of retinal neurogenesis as a key factor of age-related neurodegeneration: Myth or reality? // International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22, N 14. P. 7373. doi: 10.3390/ijms22147373
- Kolosova N.G., Kozhevnikova O.S., Muraleva N.A., et al. SkQ1 as a Tool for Controlling Accelerated Senescence Program: Experiments with OXYS Rats // Biochemistry. 2022. Vol. 87, N 12. P. 1552–1562. doi: 10.1134/S0006297922120124
- Telegina D.V., Kozhevnikova O.S., Bayborodin S.I., Kolosova N.G. Contributions of age-related alterations of the retinal pigment epithelium and of glia to the AMD-like pathology in OXYS rats // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. P. 41533. doi: 10.1038/srep41533
- Kozhevnikova O.S., Telegina D.V., Devyatkin V.A., Kolosova N.G. Involvement of the autophagic pathway in the progression of AMD-like retinopathy in senescence-accelerated OXYS rats // Biogerontology. 2018. Vol. 19, N 3–4. P. 223–235. doi: 10.1007/s10522-018-9751-y
- Kozhevnikova O.S., Telegina D.V., Tyumentsev M.A., Kolosova N.G. Disruptions of autophagy in the rat retina with age during the development of age-related-macular-degeneration-like retinopathy // International Journal of Molecular Sciences. 2019. Vol. 20, N 19. P. 4804. doi: 10.3390/ijms20194804
Дополнительные файлы
