Wetenschappers ontdekken dat oogcellen hun verbindingen ‘herprogrammeren’ wanneer het gezichtsverlies begint

Wetenschappers van het Jules Stein Eye Institute aan de David Geffen School of Medicine van de UCLA hebben ontdekt dat bepaalde cellen in het netvlies zichzelf kunnen herprogrammeren wanneer het zicht achteruitgaat bij retinitis pigmentosa, een erfelijke oogziekte die tot progressieve blindheid leidt.

In een onderzoek met muizen ontdekten de onderzoekers dat bipolaire staafcellen – neuronen die doorgaans input ontvangen van staafjes, die nachtzicht regelen – nieuwe functionele verbindingen kunnen vormen met kegeltjes, die het zicht overdag regelen, wanneer hun gebruikelijke partners niet meer werken. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Current Biology.

Retinitis pigmentosa treft miljoenen mensen wereldwijd en is een van de belangrijkste oorzaken van erfelijke blindheid. Hoewel de ziekte vaak langzaam verloopt en sommige patiënten tot op middelbare leeftijd een aanzienlijk gezichtsvermogen behouden, is er weinig bekend over hoe het netvlies zich aanpast aan celverlies. Inzicht in deze natuurlijke aanpassingen kan helpen bij het identificeren van nieuwe aangrijpingspunten voor behandelingen die het gezichtsvermogen behouden.

De wetenschappers gebruikten muizen met een knockoutgen voor rhodopsine, dat het vroege stadium van retinitis pigmentosa modelleert, wanneer staafjes niet op licht reageren en degeneratie langzaam plaatsvindt. Ze voerden elektrische metingen uit op individuele bipolaire staafjescellen om te zien hoe deze cellen zich gedragen wanneer hun normale signalen verloren gaan.

Het team gebruikte ook andere muismodellen, die verschillende componenten van het staafjessignaleringssysteem misten, om te achterhalen wat het herbedradingsproces in gang zet. Hun resultaten op individueel celniveau werden bevestigd door metingen van de elektrische activiteit over het gehele netvlies.

Bij muizen met staafdegeneratie vertoonden bipolaire staafcellen sterke reacties, aangestuurd door signalen van kegeltjes in plaats van hun gebruikelijke bronnen. Deze nieuwe verbindingen vertoonden de karakteristieke elektrische signatuur van kegelsignalen.

De herbedrading vond alleen plaats bij muizen met staafdegeneratie en werd niet waargenomen in andere modellen waarbij de staafjes niet reageerden op licht, maar de cellen zelf niet afstierven. Dit suggereert dat de herbedrading van neurale verbindingen wordt veroorzaakt door het degeneratieproces zelf, en niet simpelweg door de afwezigheid van lichtsignalen of de vernietiging van synapsen.

Deze bevindingen vormen een aanvulling op een onderzoek uit 2023 van dezelfde groep, waaruit bleek dat individuele kegeltjes functioneel kunnen blijven, zelfs na ernstige structurele veranderingen in de late stadia van de ziekte. Samen tonen deze studies aan dat het netvlies in verschillende stadia van de ziekteprogressie verschillende aanpassingsmechanismen gebruikt.

"Onze resultaten laten zien dat het netvlies zich aanpast aan het verlies van staafjes op een manier die probeert de gevoeligheid voor daglicht te behouden", aldus hoofdonderzoeker AP Sampat, PhD, van het Jules Stein Institute.

Wanneer de normale verbindingen tussen staafbipolaire cellen en staafjes verloren gaan, kunnen deze cellen zichzelf herprogrammeren om signalen van kegeltjes te ontvangen. Het lijkt erop dat het signaal voor deze plasticiteit de degeneratie zelf is, mogelijk door de rol van gliale ondersteuningscellen of factoren die vrijkomen door stervende cellen.

Een open vraag is of deze herbedrading een algemeen mechanisme is dat het netvlies gebruikt wanneer staafjes afsterven. Het team onderzoekt dit proces nu bij andere gemuteerde muizen met defecten in rhodopsine en andere staafeiwitten waarvan bekend is dat ze retinitis pigmentosa bij mensen veroorzaken.