O descoperire surprinzătoare despre vitamina A transformă înțelegerea noastră despre vedere
Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins au descoperit un rol surprinzător pentru un derivat al vitaminei A în dezvoltarea vederii umane.
Studiul lor arată cum această moleculă acționează împreună cu hormonii tiroidieni pentru a ajuta la formarea părții ochiului responsabilă pentru vederea noastră clară, contestând o explicație științifică existentă de aproximativ 30 de ani.
Descoperirea se concentrează pe o transformare neașteptată care are loc în retina în dezvoltare înainte de naștere. Anumite celule care inițial detectează lumina albastră par să se transforme în celule sensibile la lumina roșie și verde, contribuind la crearea aranjamentului specializat necesar pentru o vedere centrală clară.
Publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences, aceste descoperiri ar putea schimba înțelegerea științificilor despre cum se dezvoltă ochii umani. De asemenea, ar putea avansa cercetările pentru viitoare tratamente împotriva degenerescenței maculare, glaucomului și altor afecțiuni care cauzează pierderea vederii.
„Acesta este un pas cheie în înțelegerea funcționării interne a centrului retinei, o parte critică a ochiului și prima care eșuează la persoanele cu degenerescență maculară”, a declarat Robert J. Johnston Jr. „Prin înțelegerea mai bună a acestei regiuni și dezvoltarea organoidelor care imită funcția acesteia, sperăm să cultivăm și să transplantăm aceste țesuturi pentru a restaura vederea.”
Pentru a investiga cum se formează vederea umană, Johnston și colegii săi au recurs la o tehnică de laborator inovatoare dezvoltată în ultimii ani. În loc să se bazeze exclusiv pe experimentele cu animale, au crescut versiuni miniaturale ale țesutului retinal uman, numite organoide.
Aceste mici grupuri de celule, cultivate din celule fetale, reproduc caracteristici importante ale țesutului uman în dezvoltare. Prin observarea organoidelor retiniene pe parcursul a câteva luni, cercetătorii au putut urmări schimbările care altfel ar fi extrem de dificil de studiat în timpul sarcinii.
Atenția lor s-a concentrat pe foveola, o regiune minusculă situată în centrul retinei. Retina este stratul sensibil la lumină situat în partea din spate a ochiului, care convertește lumina care intră în semnale pe care creierul le poate interpreta. Foveola joacă un rol deosebit de important în vederea centrală detaliată, permițând oamenilor să citească, să recunoască fețe și să distingă detalii fine.
Deși foveola ocupă doar o mică fracțiune din retină, este implicată în aproximativ 50% din percepția vizuală umană, conform cercetătorilor.
Unul dintre aspectele esențiale pentru înțelegerea foveolei este un grup de celule specializate în detectarea luminii, numite conuri. Spre deosebire de celulele bastonașe, care sunt importante pentru vedere în lumina slabă, conurile susțin vederea de zi și ne permit să percepem culorile.
Oamenii au trei tipuri de celule con, fiecare fiind cel mai sensibil la diferite lungimi de undă ale luminii: conuri albastre, verzi și roșii. Comparând semnalele de la aceste celule diferite, creierul poate distinge o gamă remarcabil de largă de culori.
Cu toate acestea, conurile nu sunt distribuite uniform în întreaga retină. Foveola conține conuri roșii și verzi, dar nu are conuri albastre, care se găsesc în alte regiuni retiniene. Acest aranjament precis este esențial pentru vederea excepțional de clară produsă de centrul ochiului.
De-a lungul decadelor, cercetătorii s-au luptat să explice cum se dezvoltă acest model. Un obstacol major este că animalele studiate frecvent, cum ar fi șoarecii și peștii, nu au aceeași organizare retiniană ca oamenii. Aceasta face dificilă utilizarea modelelor tradiționale cu animale pentru a investiga cum se dezvoltă aceste celule specializate.
Retinele umane crescute în laborator au oferit o nouă oportunitate de a rezolva această enigmă veche.
Cercetătorii au descoperit dovezi că aranjamentul conurilor în foveola se dezvoltă prin două procese coordonate. Împreună, acestea determină ce tipuri de celule se formează în retina centrală și cum unele dintre aceste celule se transformă pe măsură ce dezvoltarea continuă.
În săptămânile 10-12 ale dezvoltării fetale, un număr mic de conuri albastre sunt inițial prezente în foveola. Cu toate acestea, până în săptămâna 14, aceste celule par să se transforme în conuri roșii și verzi.
Echipa a identificat două influențe chimice importante care stau la baza acestui proces.
Prima implică acidul retinoic, o moleculă produsă din vitamina A. Acidul retinoic ajută la reglarea dezvoltării și specializării celulelor în întregul organism. În retina în dezvoltare, descompunerea acestei molecule limitează formarea conurilor albastre în regiunea centrală.
A doua influență provine din hormonii tiroidieni, cunoscuți în principal pentru reglarea metabolismului, dar care au și roluri esențiale în creștere și dezvoltare. În acest caz, hormonii par să încurajeze conurile albastre rămase să se transforme în conuri roșii și verzi.
„Mai întâi, acidul retinoic ajută la stabilirea modelului. Apoi, hormonul tiroidian joacă un rol în conversia celulelor rămase”, a spus Johnston. „Acest lucru este foarte important, deoarece dacă ai acele conuri albastre acolo, nu vezi la fel de bine.”
Este important de menționat că descoperirea se referă la modul în care semnalizarea vitaminei A ajută la ghidarea dezvoltării ochiului înainte de naștere. Nu stabilește că luarea suplimentelor de vitamina A poate îmbunătăți vederea clară la adulți.
Rezultatele oferă o alternativă remarcabilă la o explicație care a influențat cercetarea în domeniul vederii timp de decenii. Conform modelului de lungă durată, conurile albastre care apar inițial în foveola erau considerate a se deplasa odată cu dezvoltarea retinei. Oamenii de știință au presupus în general că, odată ce aceste celule deveneau un anumit tip de con, identitățile lor rămâneau fixe.
Noile descoperiri sugerează ceva diferit. În loc să se relocheze pur și simplu, cel puțin unele conuri albastre ar putea suferi o schimbare de identitate, devenind conuri roșii sau verzi pe măsură ce ochiul se dezvoltă.
„Modelul principal din domeniu, de aproximativ 30 de ani în urmă, era că, într-un fel, puținele conuri albastre pe care le obții în acea regiune se mișcă pur și simplu din calea lor, că aceste celule decid ce vor fi și rămân acest tip de celulă pentru totdeauna”, a spus Johnston. „Nu putem exclude complet această posibilitate, dar datele noastre susțin un model diferit. Aceste celule se transformă de-a lungul timpului, ceea ce este cu adevărat surprinzător.”
Cercetătorii nu au exclus complet posibilitatea ca unele celule să migreze. Cu toate acestea, observațiile lor susțin ideea
