Исследования могут помочь привести к новым методам лечения мигрени, бессонницы, нарушения суточного ритма, которые связаны с когнитивной дисфункцией, раком, ожирением, инсулинорезистентностью, метаболическим синдромом и другими, «мы постоянно подвергаемся искусственному освещению, будь то время, проводимое на экране, проводим день в помещении или не спим поздно ночью», – говорит Солк профессор Сатчин Панда, старший автор исследования. «Этот образ жизни нарушает наши циркадные ритмы и оказывает вредное влияние на здоровье».

Фото: Слева: ученые Солка Людовик Муре и Сатчин Панда раскрывают, как определенные клетки сетчатки реагируют на искусственное освещение. Предоставлено: Институт Солка

В большинстве случаев время, затрачиваемое на то, чтобы смотреть на экраны – на компьютеры, телефоны, iPad – составляет много часов и может часто нарушать сон. Теперь исследователи из Института Солка определили, как определенные клетки глаза обрабатывают окружающий свет и сбрасывают наши внутренние часы, ежедневные циклы физиологических процессов, известных как циркадный ритм. Когда эти клетки подвергаются искусственному освещению до поздней ночи, наши внутренние часы могут запутаться, что приведет к множеству проблем со здоровьем.

Спины наших глаз содержат сенсорную мембрану, называемую сетчаткой, внутренний слой которой содержит крошечную субпопуляцию светочувствительных клеток, которые работают подобно пикселям в цифровой камере. Когда на эти клетки воздействует непрерывный свет, в них постоянно регенерирует белок меланопсин, сигнализирующий об уровнях окружающего света непосредственно в мозг, чтобы регулировать сознание, сон и бдительность. Меланопсин играет ключевую роль в синхронизации наших внутренних часов после 10 минут освещения и при ярком освещении подавляет гормон мелатонин, отвечающий за регуляцию сна.

«По сравнению с другими светочувствительными клетками в глазу меланопсиновые клетки реагируют до тех пор, пока свет длится, или даже несколько секунд дольше», – говорит Людовик Муре, штатный ученый и первый автор статьи. «Это очень важно, потому что наши циркадные часы предназначены для реагирования только на длительное освещение».

В новой работе исследователи Солка использовали молекулярные инструменты, чтобы включить выработку меланопсина в клетках сетчатки у мышей. Они обнаружили, что некоторые из этих клеток способны выдерживать световые реакции при воздействии повторяющихся длинных световых импульсов, тогда как другие становятся десенсибилизированными.

Традиционно считается, что белки, называемые аррестинами, которые останавливают активность определенных рецепторов, должны остановить светочувствительный ответ клеток в течение нескольких секунд после включения света. Исследователи были удивлены, обнаружив, что арестины действительно необходимы для того, чтобы меланопсин продолжал реагировать на длительное освещение.

У мышей, у которых отсутствует какой-либо вариант белка аррестина (бета-аррестин 1 и бета-аррестин 2), меланопсин-продуцирующие клетки сетчатки не смогли сохранить свою чувствительность к свету при длительном освещении. Оказывается, причина в том, что аррестин помогает регенерации меланопсина в клетках сетчатки.

«Наше исследование показывает, что два аррестина осуществляют регенерацию меланопсина особым образом», – говорит Панда. «Один аррестин выполняет свою обычную работу по сдерживанию реакции, а другой помогает белку меланопсина перезагрузить свой светочувствительный ко-фактор сетчатки. Когда эти два шага выполняются в быстрой последовательности, клетка непрерывно реагирует на свет».

Благодаря лучшему пониманию взаимодействия меланопсина в организме и того, как глаза реагируют на свет, Panda надеется найти новые цели для противодействия искаженным циркадным ритмам, например, из-за искусственного освещения. Ранее исследовательская группа Panda обнаружила, что химические вещества, называемые опсинамидами, могут блокировать активность меланопсина у мышей, не влияя на их зрение, предлагая потенциальную терапевтическую возможность для устранения гиперчувствительности к свету, испытываемому больными мигренью. Затем исследователи стремятся найти способы воздействия на меланопсин, чтобы сбросить внутренние часы и помочь при бессоннице.

По материалам eurekalert.org