Các nhà khoa học phát hiện ra rằng các tế bào mắt sẽ "kết nối lại" các kết nối của chúng khi mất thị lực bắt đầu

Các nhà khoa học tại Viện Mắt Jules Stein thuộc Trường Y David Geffen tại UCLA đã phát hiện ra rằng một số tế bào võng mạc có thể tự lập trình lại khi thị lực bắt đầu suy giảm trong bệnh viêm võng mạc sắc tố, một bệnh về mắt di truyền dẫn đến mù lòa tiến triển.

Trong một nghiên cứu trên chuột, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào lưỡng cực que - tế bào thần kinh thường nhận tín hiệu từ tế bào que, vốn điều khiển thị lực ban đêm - có thể hình thành các kết nối chức năng mới với tế bào nón, vốn điều khiển thị lực ban ngày, khi các tế bào thường trực của chúng ngừng hoạt động. Phát hiện này được công bố trên tạp chí Current Biology.

Viêm võng mạc sắc tố ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới và là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mù lòa di truyền. Mặc dù bệnh thường tiến triển chậm và một số bệnh nhân vẫn duy trì được thị lực đáng kể đến tuổi trung niên, nhưng người ta vẫn chưa biết nhiều về cách võng mạc thích nghi với tình trạng mất tế bào. Việc hiểu được những thích nghi tự nhiên này có thể giúp xác định các mục tiêu mới cho các liệu pháp bảo tồn thị lực.

Các nhà khoa học đã sử dụng chuột mang gen đột biến gen rhodopsin, mô phỏng giai đoạn đầu của bệnh viêm võng mạc sắc tố, khi các tế bào que không thể phản ứng với ánh sáng và quá trình thoái hóa diễn ra chậm. Họ đã thực hiện các phép đo điện trên từng tế bào lưỡng cực que để xem các tế bào này hoạt động như thế nào khi tín hiệu bình thường của chúng bị mất.

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng các mô hình chuột khác thiếu các thành phần khác nhau của hệ thống tín hiệu que để tìm ra nguyên nhân kích hoạt quá trình tái kết nối. Kết quả của họ ở cấp độ tế bào đơn lẻ đã được xác nhận bằng cách đo hoạt động điện trên toàn bộ võng mạc.

Ở chuột bị thoái hóa tế bào que, các tế bào lưỡng cực que cho thấy phản ứng mạnh mẽ được điều khiển bởi tín hiệu từ tế bào nón thay vì nguồn gốc thông thường của chúng. Những kết nối mới này cho thấy dấu hiệu điện đặc trưng của tín hiệu tế bào nón.

Việc nối lại dây thần kinh chỉ xảy ra ở những con chuột bị thoái hóa tế bào que và không được quan sát thấy ở các mô hình khác, trong đó tế bào que không phản ứng với ánh sáng nhưng bản thân các tế bào không chết. Điều này cho thấy việc nối lại dây thần kinh được kích hoạt bởi chính quá trình thoái hóa, chứ không chỉ đơn thuần là do sự vắng mặt của tín hiệu ánh sáng hoặc sự phá hủy các khớp thần kinh.

Những phát hiện này bổ sung cho một nghiên cứu năm 2023 của cùng nhóm, cho thấy các tế bào hình nón riêng lẻ có thể duy trì chức năng ngay cả sau những thay đổi cấu trúc nghiêm trọng ở giai đoạn cuối của bệnh. Nhìn chung, các nghiên cứu này chứng minh rằng võng mạc sử dụng các cơ chế thích nghi khác nhau ở các giai đoạn tiến triển khác nhau của bệnh.

Tiến sĩ AP Sampat, tác giả chính của Viện Jules Stein cho biết: "Kết quả của chúng tôi cho thấy võng mạc thích nghi với việc mất tế bào que theo cách cố gắng duy trì độ nhạy cảm với ánh sáng ban ngày".

"Khi các kết nối bình thường giữa tế bào lưỡng cực que và tế bào que bị mất, các tế bào này có thể tự kết nối lại để nhận tín hiệu từ tế bào nón. Dường như tín hiệu cho tính dẻo dai này chính là sự thoái hóa, có lẽ thông qua vai trò của các tế bào hỗ trợ thần kinh đệm hoặc các yếu tố được giải phóng bởi các tế bào chết."

Một câu hỏi chưa có lời giải đáp là liệu sự tái kết nối này có phải là cơ chế chung được võng mạc sử dụng khi các tế bào que chết đi hay không. Nhóm nghiên cứu hiện đang nghiên cứu quá trình này ở những con chuột đột biến khác bị khiếm khuyết rhodopsin và các protein que khác được biết là gây ra bệnh viêm võng mạc sắc tố ở người.