Gli scienziati scoprono che le cellule oculari "riprogrammano" le loro connessioni quando inizia la perdita della vista

Gli scienziati del Jules Stein Eye Institute presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA hanno scoperto che alcune cellule della retina possono riprogrammarsi quando la vista inizia a deteriorarsi a causa della retinite pigmentosa, una malattia oculare ereditaria che porta alla cecità progressiva.

In uno studio sui topi, i ricercatori hanno scoperto che le cellule bipolari dei bastoncelli – neuroni che tipicamente ricevono input dai bastoncelli, che mediano la visione notturna – possono formare nuove connessioni funzionali con i coni, che mediano la visione diurna, quando i loro partner abituali smettono di funzionare. I risultati sono pubblicati sulla rivista Current Biology.

La retinite pigmentosa colpisce milioni di persone in tutto il mondo ed è una delle principali cause di cecità ereditaria. Sebbene la malattia spesso progredisca lentamente e alcuni pazienti mantengano una vista significativa fino alla mezza età, si sa ancora poco su come la retina si adatti alla perdita di cellule. Comprendere questi adattamenti naturali potrebbe aiutare a identificare nuovi bersagli per terapie che preservano la vista.

Gli scienziati hanno utilizzato topi con un gene knockout per la rodopsina, che simula la fase iniziale della retinite pigmentosa, quando i bastoncelli non riescono a rispondere alla luce e la degenerazione avviene lentamente. Hanno effettuato misurazioni elettriche su singole cellule bipolari dei bastoncelli per osservare come si comportano quando i loro segnali normali vengono persi.

Il team ha utilizzato anche altri modelli murini privi di vari componenti del sistema di segnalazione dei bastoncelli per capire cosa innesca il processo di ricablaggio. I loro risultati a livello di singola cellula sono stati confermati dalle misurazioni dell'attività elettrica lungo l'intera retina.

Nei topi con degenerazione dei bastoncelli, le cellule bipolari dei bastoncelli mostravano forti risposte guidate dai segnali provenienti dai coni piuttosto che dalle loro fonti abituali. Queste nuove connessioni mostravano la caratteristica firma elettrica dei segnali dei coni.

Il ricablaggio si è verificato solo nei topi con degenerazione dei bastoncelli e non è stato osservato in altri modelli in cui i bastoncelli non rispondevano alla luce, ma le cellule stesse non morivano. Ciò suggerisce che il ricablaggio delle connessioni neurali sia innescato dal processo di degenerazione stesso, e non semplicemente dall'assenza di segnali luminosi o dalla distruzione delle sinapsi.

Questi risultati integrano uno studio del 2023 condotto dallo stesso gruppo, che ha dimostrato che i singoli coni possono rimanere funzionali anche dopo gravi alterazioni strutturali nelle fasi avanzate della malattia. Insieme, questi studi dimostrano che la retina utilizza meccanismi di adattamento diversi nelle diverse fasi della progressione della malattia.

"I nostri risultati dimostrano che la retina si adatta alla perdita dei bastoncelli nel tentativo di preservare la sensibilità alla luce diurna", ha affermato l'autore principale AP Sampat, PhD, del Jules Stein Institute.

"Quando le normali connessioni tra le cellule bipolari dei bastoncelli e i bastoncelli vengono perse, queste cellule sono in grado di riprogrammarsi per ricevere segnali dai coni. Sembra che il segnale di questa plasticità sia la degenerazione stessa, forse attraverso il ruolo delle cellule gliali di supporto o di fattori rilasciati dalle cellule morenti."

Una questione aperta è se questo ricablaggio sia un meccanismo generale utilizzato dalla retina quando i bastoncelli muoiono. Il team sta ora studiando questo processo in altri topi mutanti con difetti nella rodopsina e in altre proteine dei bastoncelli, note per causare retinite pigmentosa negli esseri umani.