นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์ตา 'เชื่อมต่อใหม่' เมื่อเริ่มสูญเสียการมองเห็น

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบัน Jules Stein Eye Institute ในคณะแพทยศาสตร์ David Geffen แห่งมหาวิทยาลัย UCLA ได้ค้นพบว่าเซลล์จอประสาทตาบางชนิดสามารถรีโปรแกรมตัวเองได้เมื่อการมองเห็นเริ่มเสื่อมลงซึ่งเป็นผลมาจากโรคเรตินิติสพิกเมนโตซา ซึ่งเป็นโรคทางตาที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่นำไปสู่การตาบอดแบบก้าวหน้า

ในการศึกษาในหนู นักวิจัยพบว่าเซลล์ไบโพลาร์แบบแท่ง ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทที่ปกติรับข้อมูลจากเซลล์รูปแท่ง ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการมองเห็นในเวลากลางคืน สามารถสร้างการเชื่อมต่อการทำงานใหม่กับเซลล์รูปกรวย ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการมองเห็นในเวลากลางวัน เมื่อเซลล์คู่ปกติของพวกมันหยุดทำงาน ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Current Biology

โรคเรติไนติส พิกเมนโตซาส่งผลกระทบต่อผู้คนหลายล้านคนทั่วโลก และเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของอาการตาบอดทางพันธุกรรม แม้ว่าโรคนี้มักจะดำเนินไปอย่างช้าๆ และผู้ป่วยบางรายยังคงมองเห็นได้ชัดเจนจนถึงวัยกลางคน แต่ยังมีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับ การปรับตัว ของจอประสาทตาต่อการสูญเสียเซลล์ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการปรับตัวตามธรรมชาติเหล่านี้อาจช่วยระบุเป้าหมายใหม่สำหรับการรักษาที่รักษาการมองเห็นไว้ได้

นักวิทยาศาสตร์ใช้หนูที่มียีนน็อกเอาต์สำหรับโรดอปซิน ซึ่งเป็นแบบจำลองระยะเริ่มต้นของโรคเรติไนติสพิกเมนโตซา เมื่อเซลล์รูปแท่งไม่สามารถตอบสนองต่อแสงได้และการเสื่อมสภาพจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ พวกเขาทำการวัดทางไฟฟ้ากับเซลล์ไบโพลาร์เซลล์รูปแท่งแต่ละเซลล์ เพื่อดูว่าเซลล์เหล่านี้มีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อสัญญาณปกติหายไป

ทีมวิจัยยังได้ใช้เมาส์จำลองแบบอื่น ๆ ที่ไม่มีส่วนประกอบต่าง ๆ ของระบบส่งสัญญาณแบบแท่ง เพื่อหาสาเหตุที่กระตุ้นกระบวนการเชื่อมต่อใหม่ ผลการทดลองในระดับเซลล์เดี่ยวได้รับการยืนยันจากการวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าทั่วทั้งจอประสาทตา

ในหนูที่มีภาวะเซลล์รูปแท่งเสื่อม เซลล์ไบโพลาร์รูปแท่งแสดงการตอบสนองที่แข็งแกร่งซึ่งขับเคลื่อนโดยสัญญาณจากเซลล์รูปกรวยแทนที่จะเป็นแหล่งที่มาตามปกติ การเชื่อมต่อใหม่เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะทางไฟฟ้าของสัญญาณรูปกรวย

การเชื่อมต่อใหม่เกิดขึ้นเฉพาะในหนูที่มีการเสื่อมของเซลล์แท่ง (rod degeneration) เท่านั้น และไม่พบในแบบจำลองอื่นๆ ที่เซลล์แท่งไม่ตอบสนองต่อแสง แต่เซลล์ไม่ได้ตาย สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการเชื่อมต่อใหม่ของเส้นประสาทถูกกระตุ้นโดยกระบวนการเสื่อม ไม่ใช่เพียงเพราะไม่มีสัญญาณแสงหรือไซแนปส์ถูกทำลาย

ผลการวิจัยเหล่านี้สอดคล้องกับผลการศึกษาในปี พ.ศ. 2566 โดยกลุ่มเดียวกันที่แสดงให้เห็นว่าเซลล์รูปกรวยแต่ละเซลล์ยังคงทำงานได้แม้หลังจากมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอย่างรุนแรงในระยะท้ายของโรค การศึกษาเหล่านี้ร่วมกันแสดงให้เห็นว่าจอประสาทตาใช้กลไกการปรับตัวที่แตกต่างกันในแต่ละระยะของการดำเนินโรค

“ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าจอประสาทตาปรับตัวเข้ากับการสูญเสียเซลล์รูปแท่งโดยพยายามรักษาความไวต่อแสงธรรมชาติ” ดร. เอ.พี. สัมปัต ผู้เขียนหลักจากสถาบัน Jules Stein กล่าว

เมื่อการเชื่อมต่อปกติระหว่างเซลล์รูปแท่งไบโพลาร์และเซลล์รูปแท่งหายไป เซลล์เหล่านี้จะสามารถเชื่อมต่อตัวเองใหม่เพื่อรับสัญญาณจากเซลล์รูปกรวยได้ ดูเหมือนว่าสัญญาณของความยืดหยุ่นนี้คือการเสื่อมสภาพเอง ซึ่งอาจผ่านบทบาทของเซลล์เกลียหรือปัจจัยที่เซลล์ที่กำลังจะตายปล่อยออกมา

คำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบคือ การเชื่อมต่อใหม่นี้เป็นกลไกทั่วไปที่จอประสาทตาใช้เมื่อเซลล์รูปแท่งตายหรือไม่ ขณะนี้ทีมวิจัยกำลังศึกษากระบวนการนี้ในหนูกลายพันธุ์ตัวอื่นๆ ที่มีความบกพร่องในโรดอปซินและโปรตีนรูปแท่งอื่นๆ ที่ทราบกันว่าเป็นสาเหตุของโรคเรติไนติสพิกเมนโตซาในมนุษย์