Исследователи из Национального института глаза (NEI, США) обнаружили у сусликов, что органеллы, производящие энергию, – митохондрии – в фоторецепторных клетках глаза функционируют как микролинзы, которые помогают направлять свет к внешним сегментам этих клеток, где он преобразуется в нервные сигналы. Открытие дает более точную картину оптических свойств сетчатки и может помочь выявить заболевание глаз на ранней стадии, сообщает пресс-служба NEI. Выводы опубликованы в журнале Science Advances.
«Мы были удивлены этим захватывающим явлением, что митохондрии, по-видимому, имеют двойное назначение: их хорошо зарекомендовавшая себя метаболическая роль в производстве энергии, а также этот оптический эффект», — сказал ведущий автор исследования, Вэй Ли, Ph. D. , который возглавляет секцию нейрофизиологии сетчатки NEI.
Чтобы свет был преобразован в клеточные сигналы, которые передаются из сетчатки в мозг, ему нужно преодолеть непростой путь. Как только свет достигает сетчатки, он должен пройти через несколько нейронных слоев, прежде чем достичь внешнего сегмента фоторецепторов, где происходит фототрансдукция (преобразование физической энергии света в клеточные сигналы). Фоторецепторы представляют собой длинные трубчатые структуры, разделенные на внутренний и внешний сегменты. Последнее препятствие, которое должен преодолеть фотон, прежде чем перейти из внутреннего сегмента во внешний, — это необычно плотный пучок митохондрий.
Команда исследовала назначение этих пучков, изучая колбочковые фоторецепторы у тринадцатиполосного суслика. Сетчатка глаза у этого зверька состоит в основном из колбочек, которые видят цвет, а не из палочек, отвечающих за ночное зрение.
Через конфокальный микроскоп ученые наблюдали за оптическими свойствами живых митохондрий колбочек, на которые падает свет. Они увидели, что плотно упакованные митохондрии не рассеивают свет, а, как линза, концентрируют его направление по тонкой траектории на внешний сегмент. Компьютерное моделирование подтвердило результаты наблюдений.
Линзоподобная функция митохондрий, считают ученые, также может объяснить явление, известное как эффект Стайлза-Кроуфорда. Суть этого явления в следующем: когда свет попадает в глаз вблизи центра зрачка, фоторецепторы лучше на него реагируют и он кажется ярче по сравнению со светом такой же интенсивности, попадающим в глаз вблизи края зрачка.
Результаты исследования помогают лучше понять причины некоторых болезней глаз человека. Так, ученые теперь могут использовать эффект Стайлза-Кроуфорда, чтобы обнаружить заболевания сетчатки, многие из которых, как считается, связаны с митохондриальной дисфункцией в своем происхождении. Необходимы дополнительные исследования для изучения структурных и функциональных изменений в митохондриях колбочек и их проявлений в обнаруживаемых оптических особенностях, добавляют исследователи.
[Иллюстрация: NATIONAL EYE INSTITUTE]
