Помоги проекту - поделись книгой:
В сетчатке примерно 130 млн фоторецепторов, а в зрительном нерве содержится только 1–1,5 млн волокон. Куда же делись остальные? Ведь это в десятки раз меньше. Оказывается, в сетчатке зрительная информация обрабатывается достаточно сложным образом и в мозг она поступает уже частично преобразованной. Происходит конвергенция и обобщение сигнала, что благодаря работе горизонтальных и амакриновых клеток позволяет одному участку сетчатки контролировать информацию с другого ее участка и это дает возможность обрабатывать многие процессы, проходящие вне нашего сознания – например, воспринимать контраст и цвета вне зависимости от типа освещения и многое другое.
Рис. 22. Сравнение инвертированной сетчатки позвоночных и неинвертированной сетчатки головоногих (осьминоги). У инвертированной сетчатки теряется полезный участок из-за того, что человек имеет такой диск зрительного нерва: часть поля зрения, которая соответствует этому участку сетчатки, выпадает, но мы не замечаем этого, так как мозг отключает это выпадение
Горизонтальные и амакриновые клетки сетчатки регулируют импульсы, проходящие через ее нейроны, суммируют эти импульсы, участвуют в подавлении палочек или колбочек, тем самым обеспечивают зрение при разной интенсивности освещения, а также восприятие контраста, способность различать оттенки на свету и в сумерках. Функции регулирующих клеток сетчатки очень многообразны, и они еще не известны до конца.
Тем не менее на выходе только 1,5 млн нервных волокон. Не впечатляет, скажет читатель. Получается, человеческий глаз – это всего лишь 1,5-мегапиксельная камера? Это же очень низкая разрешающая способность по современным меркам. Это так и не так одновременно. Так, потому что действительно получается, что точек максимум столько, сколько волокон в зрительном нерве, а не так, потому что есть нюансы: высокая разрешающая способность у человека в центре его глаза, и вот там она лучше, чем у многих современных камер, просто площадь этой области не такая большая. Кроме того, глаза у человека два, и суммация изображения увеличивает разрешающую способность зрения.
Темновая адаптация
Как лучше бегать ночью – с фонариком или без? Время темновой адаптации. Зачем она нужна? Можно ли читать в полной темноте?
Если вы, как и я, увлечены бегом, то представляете, как неудобно без опыта бежать в сумерках, особенно в лесу или в поле. В лесу дороги неровные, есть ямы, лужи, корни деревьев, вы можете наткнуться на ветку, споткнуться и упасть. В общем, бегать ночью в лесу – не самая лучшая затея. Однако бег – это удовольствие, а в удовольствии сложно себе отказывать, и тут на помощь приходит темновая адаптация.
Что это такое? Это способность зрения адаптироваться к сумеркам настолько, чтобы можно было пользоваться зрением при низком освещении. Темновая адаптация наступает не сразу, а через несколько минут после того, как вы оказываетесь в темноте, потом постепенно повышается и достигает максимума через 30 минут. Условие для ее возникновения – нахождение в сумерках. Чем меньше света, тем выше ее уровень.
Темновая адаптация запускается благодаря тому, что включается палочковое зрение. В сетчатке, как мы помним, есть два типа клеток, чувствительных к свету: колбочки и палочки. Колбочки (мы обсуждали это в главе, посвященной строению глаза) помогают видеть четко и воспринимать цвета. Нет четкости без различия цвета, это связанные функции. Колбочка, как и палочка, – это клетка-фоторецептор, генерирующий импульс при попадании на него света. Благодаря тому, что существуют разные фотопигменты, разные колбочки максимально чувствительны к разным цветам.
У большинства людей три типа колбочек соответствуют трем типам фоторецепторных пигментов-протеинов (почему у большинства, а не у всех, смотрите в главе об ахроматопсии и людях, видящих больше оттенков, чем другие, стр. 132). Различное сочетание возбуждений разных типов колбочек дает нам представление об оттенках. Колбочки сконцентрированы в центральной части сетчатки, они помогают очень четко видеть и различать цвета. У этих клеток есть недостатки: они отсутствуют на периферии сетчатки, поэтому мы нечетко видим периферическим зрением. (Проверьте это прямо сейчас, попробуйте продолжать читать книгу боковым зрением.) И второй недостаток – они не работают в сумерках, когда темно, мы не различаем цвета. Отсюда пошло выражение «ночью все кошки серы».
Слишком много света
У пациентов с ахроматопсией отсутствие цветного зрения связано с тем, что колбочки не включаются по причине поражения гена, кодирующего фоторецепторный белок. Пациенты с ахроматопсией и днем пользуются палочками. Из-за этого у них возникает ощущение повышенной яркости. Мир становится как передержанная фотопленка – в нем мучительно много света. Таким людям приходится использовать красные очки, чтобы снизить интенсивность света, без очков они плохо видят. В сумерках зрение становится значительно лучше. Такое явление называется дневной слепотой. Люди с ахроматопсией постоянно находятся в состоянии темновой адаптации. Чтобы примерно понять, как они воспринимают обычный свет, можно после длительного нахождения в темноте резко выйти в помещение с очень ярким светом. В этом случае в норме кратковременно (пока не включится колбочковое зрение) будет наблюдаться дневная слепота.
В сумерках включаются палочки. Они нуждаются в очень низкой интенсивности света. Но совсем без света зрение не может работать никак. Возвращаясь к теме пробежки по лесу, можно сказать, что достаточно света луны или отражения света города от облаков. Примерно через двадцать минут темновой адаптации зрение в сумерках значительно улучшается, появляется возможность видеть объекты. Для меня это определяющий фактор, когда я бегу через лес. Если пробежка ночная, глаза адаптируются к низкой освещенности улиц сельской дороги на краю района. Когда я бегу из города в сторону леса, адаптация становится лучше – чем дальше от города и ближе к лесу, тем ниже уровень освещенности. Полной адаптации мои глаза достигают, когда я уже бегу по лесу, дорога 3 км – это примерно 18 минут медленным темпом. Темновая адаптация позволяет видеть почти всё. Достаточно света луны или его отражения от облаков, чтобы видеть объекты, расположенные на любом расстоянии, без хорошего освещения. Спустя двадцать минут нахождения в лесу мое зрение полностью готово для ночного бега, на обратном пути я ориентируюсь значительно лучше.
Чтобы достигнуть темновой адаптации, какое-то время нужно находиться в темноте. Она легко нарушается любым ярким светом, поэтому после длительного нахождения в темноте он мучительно ослепляет, это ее недостатки.
Многие коллеги-бегуны используют налобные фонари для бега ночью. С ним темновая адаптация не достигается, однако есть другие преимущества. Можно резко вбегать в темный лес с ярко освещенной улицы и при этом чувствовать себя хорошо. Фонарь обозначает человека для других участников движения. Однако в лесу с фонарем видно только в той части, где он светит, и совершенно невозможно охватить всю картину ночного леса, как это позволяет видение с темновой адаптацией.
Получается, если нужно срочно удалиться в темноту и что-то там быстро увидеть, лучше использовать фонарь. Если вы будете находиться в темноте долго и вам необходимо иметь полное представление о том, что вокруг, лучше прибегнуть к темновой адаптации.
В естественных условиях ночь сменяет день медленно – понятно, почему эволюция не сделала процесс адаптации мгновенным. Слишком мало времени существует электрическое освещение. Темновая адаптация может быть разной у разных людей. При некоторых заболеваниях сетчатки, и при высокой миопии (иначе близорукость) в зрелом возрасте, темновая адаптация может быть ниже. Это стоит учитывать.
Медленный процесс возникновения темновой адаптации связан с восстановлением родопсина в палочках. Родопсин – рецепторный белок, очень чувствительный к свету. В ответ на свет он запускает каскад реакций, которые реализуются в нервном сигнале, идущем от фоторецептора-палочки.
Родопсин сконцентрирован в отдельных дисковидных сегментах палочек, обращенных наружу. В условиях избыточной освещенности он засвечивается, происходит его изомеризация – у него изменяется структура. На восстановление всего количества родопсина в колбочке глаза человека необходимо около 30 минут.
В одном эксперименте было показано, что время темновой адаптации совпадает со временем восстановления родопсина и зависит от освещенности, предшествующей темновой адаптации. Однако ее глубина связана не только с восстановлением родопсина, но и с межклеточной регуляцией, подавлением одних клеток и включением других.
Белок родопсин связан с молекулой 11-цис-ретиналя – формой витамина А.
Неспособность к темновой адаптации наблюдается при дефиците витамина А, но он должен быть выраженным. В настоящее время встречается в странах Африки, где по-прежнему служит частой причиной слепоты у детей, которую можно было бы предотвратить. Витамин А содержится в зеленых, красных и желтых овощах. Кроме неспособности к темновой адаптации дефицит витамина А ведет к нарушению увлажнения глаза, что тоже опасно для зрения.
Мнение, что морковь полезна для зрения, относится только к той редкой ситуации, когда присутствует дефицит витамина А, однако в обывательских кругах морковь – общепризнанное средство от всех глазных болезней. В большинстве случаев она никак не влияет на зрение и специально есть ее не надо.
RHO-ген кодирует белок родопсин. Одно из состояний, возникающих при мутации в этом гене, называется врожденной стационарной ночной слепотой (CSNB – Congenital Stationary Night Blindness), заболевание проявляется в неспособности к темновой адаптации и ночной слепоте. Люди, страдающие таким заболеванием, жалуются на то, что не могут ориентироваться в сумерках. Это непрогрессирующее редкое заболевание. Только одна форма CSNB происходит из-за изменений в гене RHO (есть формы, связанные с другим типом наследования). В этом случае родопсин функционирует, как если бы глаз находился в состоянии постоянного яркого освещения, – мозг не воспринимает постоянную исходящую импульсацию, что проявляется в симптомах ночной слепоты.
Однако чаще изменения в гене RHO ведут к более тяжелому заболеванию – пигментному ретиниту (см. стр. 117). Мы обсудим его, когда будем говорить об офтальмологии будущего. Под пигментным ретинитом специалисты договорились понимать заболевания сетчатки с характерной клинической картиной, чаще проявляющейся в прогрессирующем поражении фоторецепторов сетчатки и изменении глазного дна – отложении пигмента. Причиной заболевания могут быть разные мутации, и протекать оно может с разными степенью тяжести и временем начала, поэтому под пигментным ретинитом подразумевают группу заболеваний. В отличие от врожденной стационарной ночной слепоты пигментный ретинит – прогрессирующее заболевание, ведущее к тяжелым нарушениям зрения. Мы до сих пор до конца не понимаем, почему некоторые мутации ведут к пигментному ретиниту, а другие – к врожденной стационарной ночной слепоте. Считается, что большинство случаев пигментного ретинита связано с мутациями в гене RHO; они проявляются в виде снижения зрения в сумерках, что влечет потерю способности к ориентации при слабом освещении и постепенное сужение полей зрения – развитие туннельного зрения. На момент написания этих строк адекватного лечения этих двух заболеваний нет, но перспективы мы обсудим в главе «Офтальмология будущего».
Родопсин – универсальный пигмент ночной адаптации для многих позвоночных, но есть и интересные исключения.
Рис. 23. Пигментный ретинит
Дневные ящерицы в ходе эволюции утратили палочки, поскольку в условиях постоянной дневной жизни они не нужны. Эволюция убирает всё лишнее. Если вы активны только днем, то фоторецепторы, которые не работают (палочки), просто занимают полезное место в сетчатке. Сетчатка таких ящериц содержит лишь колбочки, максимально чувствительные к разным спектрам дневного света. Напомню, что для работы колбочек нужно хорошее освещение и в сумерках они перестают функционировать.
Один вид гекконов решил жить ночью. Они, конечно, не принимали такого решения на общем собрании. Обстоятельства сложились так, что, возможно, корм перешел на ночной образ жизни – гекконы стали больше есть ночью, и их вид стал отделяться от дневных собратьев. Однако палочки, столь необходимые для ночной жизни, уже были утрачены их предками, когда они бодрствовали только днем. Сделать новые палочки гекконы не успели, но приспособили для ночного зрения колбочки – у ночного геккона они больших размеров, чем у их дневных братьев, что позволяет им быть чувствительнее. Постепенно у ночных гекконов появилось еще два пути адаптации к тому, чтобы видеть в темноте. Роговица ночного геккона имеет несколько оптических зон, то есть оптическая сила роговицы изменяется в разных отделах, благодаря чему гекконы могут фокусировать разные спектры видимого им света на поверхности сетчатки идеально четко. Это помогает нивелировать хроматические аберрации и способствует более высокой разрешающей способности глаза к разным спектрам видимого гекконам света (я специально пишу «видимого гекконам», потому что видимые спектры света для геккона и человека разные).
Свет, как мы помним, состоит из разных электромагнитных волн, которые преломляются в оптических системах. Разные составные цвета спектра дневного света в идеальной сферической системе фокусируются на разном расстоянии. Получается, что если один спектр света (например, зеленый) сфокусирован на сетчатке четко, то другой (красный) будет не в фокусе. Это явление называется хроматической аберрацией. Нашими глазами она просто не замечается (хроматические аберрации можно увидеть на фотоснимках, сделанных с использованием низкокачественной оптики: как правило, в стороны от объектов смещаются их пурпурные и зеленые «тени»), но используется офтальмологами на приемах. Возможно, вы вспомните, как офтальмолог просил сказать, на каком фоне лучше видно буквы – на красном или зеленом. Если вы говорите, что на красном, врач делает вывод, что этот цвет лучше фокусируется на сетчатку, а следовательно, рефракция глаза[15] сдвинута в сторону близорукости. Установкой линз перед глазом можно сдвинуть рефракцию в сторону дальнозоркости, и тогда символы на зеленом фоне будут четче видны. Оптика геккона учитывает эти особенности и изменена так, чтобы максимально четко фокусировать разные спектры видимого света, что позволяет наиболее экономно использовать тусклый свет в сумерках и не только хорошо видеть ночью, но и различать цвета.
Зрачок ночного вида гекконов отличается от зрачка дневного тем, что имеет щелевидную форму (у дневного вида он круглый). Исследователи считают, что это тоже способ адаптации – благодаря такой форме зрачка при любой его ширине сохраняется возможность проходящему свету преломляться во всех оптических зонах роговицы. Изменения в глазу ночного геккона позволяют максимально хорошо пользоваться колбочками ночью. И как бонус – цветное зрение.
Можно ли научиться читать в сумерках? Конечно, вы можете проделать этот эксперимент с сумерками и увидите, что постепенно в темноте появляется зрение. Однако для этого нужно, чтобы вы долго находились в условиях низкой освещенности. Но конечно же разрешающая способность вашего зрения в сумерках значительно снизится, и чтение будет сложнее, чем при хорошем освещении.
Откуда берутся наследственные заболевания, которых нет у родителей?
Типы наследования
Один из самых частых вопросов родителей на приеме, вызывающий недоумение: «Вадим, как у нашего ребенка может быть такое заболевание, если в роду его ни у кого нет?»
Я понимаю, что люди имеют весьма поверхностные знания о том, как наследуются генетически обусловленные признаки и какие варианты типов наследования бывают.
Чтобы продолжить разговор, нужно обсудить типы наследования. Уверен, большинство читателей знают о них всё, однако ко мне на прием приходят родители пациентов, которые многого не знают, но очень хотят разобраться – для них мы раскроем эту тему.
Генетическая информация человека записана в очень длинных молекулах – ДНК. Участки ДНК, содержащие информацию об одном функциональном белке, называют геном. Мы точно знаем, что ген может отвечать за определенное свойство организма, отдельный признак, кодировать ферменты каких-то реакций, регулировать работу других генов или кодировать строительные белки с какой-то целью. Как, оказывается, ген может многогранно характеризоваться: он способен быть строителем, регулятором, ускорителем, блокировщиком либо сочетать в себе несколько функций сразу. Фактически один ген кодирует лишь один белок, который потом участвует в реализации определенных свойств.
Мы знаем, что большая часть генетического материала дублируется: один мы получаем от отца, второй – от матери. Многие гены несут отличающуюся информацию и по-разному реализуют свои проявления в организме (именно поэтому мы все разные). Какой ген будет проявляться, если есть две копии? Проявится ли заболевание, если один ген патологически изменен, а второй нормален? Это как раз вопрос типа наследования.
Гены – это участки ДНК. Иногда, а именно при делении клеток, ДНК организуется в структуры, похожие на колбаски, – их называют хромосомами. ДНК не всегда находится в составе хромосом, большинство из которых похожи на букву Х. Обычно ДНК в составе ядра клетки не организована в хромосомах, а находится в разобщенном состоянии, так как участвует в процессе репликации. Хромосомы формируются только на время деления клетки.
Однако хромосомы удобны генетикам для упорядочивания – при обсуждении гена указывается, на какой именно хромосоме он расположен. Это многое упрощает и систематизирует, позволяет группировать гены, которые могут быть вовлечены в клиническую картину того или иного заболевания, когда кусок хромосомы куда-то пропадает, когда есть лишние участки хромосом или целые хромосомы.
В норме у человека 46 хромосом: 23 достались нам от отца и 23 – от матери. Есть пара хромосом, определяющих пол человека, их называют половыми. Хромосомы, не определяющие пол человека, называют аутосомными.
Каждый ген аутосомных хромосом имеет гомологичную (соответствующую ему) пару на хромосоме, доставшейся от другого родителя. Девочки имеют гомологичные гены и в гомологичных половых Х-хромосомах, это и делает их девочками.
Мы обсудим типы наследования заболеваний, но и нормальные признаки так же наследуются. Разберем типы мутаций на арифметическом примере сложения. В нашем случае 1.0 ≥ проявление заболевания.
Тип наследования, при котором для возникновения заболевания, достаточно, чтобы один ген из пары генов на неполовых хромосомах был патологически изменен. Второй аналогичный ген из пары может быть нормальным:
1,0 + 0 = 1,0
Это тип наследования, при котором заболевание возникает, только если изменены два гена. Если изменен один ген, для возникновения заболевания этого недостаточно:
0,5 + 0,5 = 1,0
Забегая вперед, отметим, что тяжелые наследственные заболевания чаще всего аутосомно-рецессивные. Это легко объясняется тем, что живые организмы с аутосомно-доминантными заболеваниями имеют меньше шансов на продолжение рода в условиях естественного отбора: вероятность рождения потомства с проявлением заболевания у носителя патологичного гена в случае доминантного наследования составляет 50 %, а в случае рецессивного крайне мала (необходима встреча с парной мутацией в гомологичном гене).
Итак, заболевание, определяющееся рецессивным геном, может возникнуть только в том случае, когда два родителя носят в себе рецессивный ген, отвечающий за возникновение заболевания. Это маловероятная случайная ситуация. Факт, что гены именно рецессивные и не проявляют себя, если имеется только одна копия, и объясняет тот феномен, что большинство заболеваний не встречаются в прошлых поколениях. Если бы была возможность отследить все поколения очень далеко в прошлом, вероятно, подобные заболевания все же были бы.
Известный популяризатор науки британец Ричард Докинз в своей книге
В любом случае аутосомно-рецессивное заболевание тем и проявляется, что в роду его нет и оно просто результат случайной встречи двух носителей рецессивного патологического гена.
Генетики считают, что многие люди несут в себе гены различных заболеваний, не проявляющихся лишь потому, что случайная встреча двух патологичных гомологичных генов не произошла. В настоящее время возможно определить носителя известных патологических генов с помощью проверки всего генома человека, однако это по-прежнему дорогое удовольствие.
В современном мире, где население некоторых городов достигает нескольких миллионов, а миграция облегчена открытыми границами и развитым транспортом, гены перемешиваются очень активно и вероятность встречи партнера с тем же рецессивным геном незначительна.
Факт, что большинство признаков передаются рецессивно, объясняет то, что заболевание не обязательно должно быть у тех предков, которых мы помним, вероятность этого очень мала. Исключения могут составлять ограниченные популяции людей, то есть такие, в которых в силу сложившихся обстоятельств происходят близкородственные браки и рецессивные гены встречаются чаще. Ярким примером можно считать трагедию на острове Пингелап, где после тайфуна погибла бóльшая часть жителей, и это привело к близкородственным бракам и распространению цветовой слепоты. Этот случай мы опишем в отдельной главе, посвященной цветовому зрению.
Мы уже обсудили, что женственность связана с наличием двух Х-хромосом. Мужчины имеют только одну Х-хромосому, вторую называют Y. Отец может передать своему ребенку как Х, так и Y— хромосому, мать – только Х. Если отец передаст Х-хромосому, плод будет формироваться как девочка, так как набор половых хромосом будет XX, а если он передаст Y-хромосому, родится мальчик. Если ген, определяющий заболевание, находится на X-хромосоме, у мальчиков он приведет к заболеванию, поскольку второго гомологичного гена нет. Став отцом, мальчик будет передавать этот ген только девочкам, у которых вряд ли будут проявляться симптомы заболевания (есть вторая Х-хромосома).
Мы обсудили особенности половой генетики человека, у животных пол может детерменироваться иначе. При Х-сцепленном доминантном наследовании с наличием одного измененного гена заболевание проявляется у девочек. Это редкий тип наследования, и в этой книге мы не будем его рассматривать.
Геном митохондрий
Митохондрии – это органеллы, вырабатывающие энергию для клетки. Считается, что в прошлом митохондрия была бактерией, которая попала в клетку, но не исчезла, а стала ее частью. Именно поэтому митохондрии содержат свою ДНК и, поскольку они отвечают за энергию, большинство заболеваний, связанных с митохондриальным геномом, – нейромышечные дегенеративные. Среди глазных заболеваний можно выявить такие, как наружная прогрессирующая офтальмоплегия и некоторые типы амавроза Лебера.
Митохондрии достались нам от матери. Сперматозоид не содержит митохондрий, возможно, потому, что ему надо быть компактным и шустрым. Яйцеклетка имеет много митохондрий, так как она уж точно не должна быть компактной. Только библейский персонаж Адам передал свои митохондрии Еве, у остальных мужчин это не получалось (уверен, это вопрос времени). Следовательно, все возможные заболевания, связанные с геномом митохондрий, передаются всегда от матери.
Митохондрии и движение
Хроническая прогрессирующая наружная офтальмоплегия (Chronic progressive external ophthalmoplegia (CPEO)) – заболевание, характеризующееся медленным прогрессирующим параличом наружных мышц глаза. Сначала появляется двухсторонний симметричный прогрессирующий птоз (опущение верхнего века), к которому позднее присоединяется парез (неполный паралич) глазодвигательных мышц.
Между развитием птоза и парезом глазодвигательных мышц проходят годы или месяцы. Цилиарная мышца и мышцы радужки не вовлекаются в процесс. Часто заболевание возникает между 18 и 40 годами жизни и все время прогрессирует. Люди с наружной прогрессирующей офтальмоплегией имеют и общую мышечную слабость, которая может вести к нарушению глотания. Обычно эта слабость проявляется во время физических упражнений и преимущественно в руках, ногах и шее. CPEO обычно начинается в молодом возрасте. Птоз, как правило двусторонний и симметричный, самый ранний признак CPEO может появиться за годы до появления признаков пареза экстраокулярных мышц. По мере прогрессирования птоза пациенты могут использовать лобную мышцу и пальцы для поднятия верхнего века и меняют положение головы. Описаны случаи офтальмоплегии без птоза.
Из-за симметричности поражения пациенты часто не жалуются на диплопию (двоение). Они могут даже не подозревать о снижении подвижности глазных яблок, пока она не станет ярко выраженной. Во многих случаях вниз смотреть легче, чем вверх или в стороны. CPEO протекает с постоянным усилением симптомов без периодов ремиссии и обострения. Пациенты могут жаловаться на сухость в глазах.
Дистрофия сетчатки
Как выглядит наш враг?
Наследственные заболевания глаз и сетчатки – серьезная проблема для моих пациентов. Пока мы только стоим на пороге того, чтобы лечить их. Это моя боль. Я опишу несколько типов дистрофий, чтобы читатель имел представление, с чем сейчас сражается наука.
Я хочу, чтобы будущие врачи-офтальмологи, касаясь вопросов лечения глаз, не опускались до представлений «надо подпитать сетчатку», «проколем курс витаминов» или «улучшим кровоток».
Инъекции ноотропов, витаминов и антиоксидантов под глаз при заболеваниях, причина которых в тонкой поломке сложнейшего устройства, произошедшей из-за того, что всего один нуклеотид в ДНК встал не на свое место, бесполезны. Срывается вся слаженная работа сложнейшего механизма, который мы и не понимаем до конца, – это стыд, упрощение и одновременно отказ от развития понимания того, как помочь пациентам. Дьявол кроется в деталях. В них и надо разбираться. Детали и внимание к мелочам – основа решения сложных проблем. Поэтому я хочу привлечь внимание именно к ним, чтобы не было примитивных предложений вроде ноотропов с антиоксидантами. Все эти инъекции под глаз, весь этот мусор – это, несомненно, стыдно и недостойно врача.
Мое эмоциональное отступление закончилось. Итак… поехали…
Пигментный ретинит
Ген родопсина один из самых древних в животном мире, его изменения – наиболее частая причина тяжелого повреждения в сетчатке, которое может вести к слепоте и слабовидению. Чаще всего это заболевание называют пигментным ретинитом. Однако изменения гена RHO, который как раз кодирует белок родопсин, не единственная причина пигментного ретинита. Поскольку другие гены также могут вызывать его симптомы, стоит говорить, что это не одно заболевание, а целая группа. Начало, скорость нарастания симптомов и время возникновения могут быть очень разными.
Мы посвятим этому заболеванию несколько страниц – это яркий пример сути проблем современной офтальмологии, которые мы и договорились обсуждать в этой книге. Пигментный ретинит – отличный пример дистрофии сетчатки, которая прогрессирует и могла бы быть остановлена на любом этапе, если бы существовала адекватная терапия. В будущем мы возлагаем очень большие надежды на генетическую терапию для этого заболевания на начальных проявлениях, когда структура сетчатки еще сильно не нарушена, и на электронные протезы – в запущенных случаях.
Автор этих строк верит, что это дело ближайшего будущего и, возможно, даже настоящего.
Пигментный ретинит – это группа редких наследственных глазных заболеваний, которые ведут к гибели светочувствительных клеток, в первую очередь палочек. Из-за этого люди с пигментным ретинитом не способны к темновой адаптации и очень плохо видят в сумерках (или не видят совсем). Соответственно страдает и периферическое зрение в целом.
Название этому заболеванию дали изменения глазного дна в виде отложений глыбок пигмента. Часто они имеют вид острых спиц, и их называют костными тельцами.
Причина пигментного ретинита чаще всего заключается в мутации одного из генов, который играет важную роль в работе сетчатки и обменных процессов в ней. Образующиеся скопления пигмента тоже разрушают слои сетчатки, в первую очередь страдают палочки, что ведет к снижению способности к темновой адапатации. Это происходит еще в детстве – сначала дети плохо ориентируются в сумерках, затем сужаются поля зрения, ребенок перестает замечать то, что расположено не прямо перед ним, снижается центральное зрение. Заболевание всегда прогрессирующее, способность видеть снижается. Пигментный ретинит привлекает внимание офтальмологов, генетиков и других ученых.
Уже известный нам ген RHO, отвечающий за синтез родоспина, который так важен для зрения в сумерках, оказывается самым частым геном, который в случае изменений в нем приводит человека в клинику пигментного ретинита. Вспомним, что родопсин – это рецепторный протеин, он изомеризуется в ответ на засвет, что ведет к появлению потенциала действия. Проще говоря, родопсин трансформирует энергию света в нервный импульс, находится в палочках и чрезвычайно светочувствителен, поэтому при дневном свете он засвечен и нормально функционирует только в сумерках. Восстановление родопсина при попадании в сумерки и составляет суть темновой адаптации.
Кроме мутации в RHO-гене известно еще более 60 вариантов, которые могут вызывать клинические проявления пигментного ретинита.
Разные мутации ведут к разным проявлениям, срокам возникновения и скорости развития заболевания.
Около 20 генов ассоциируются с аутосомно-доминантным типом передачи. Мутация в гене RHO – аутосомно-доминантная и составляет 20–30 % всех случаев пигментного ретинита.
Около 35 генов отвечают за аутосомно-рецессивный тип заболевания. Наиболее часто встречающаяся рецессивная мутация – это мутация в гене USH2A; это 10–15 % всех случаев аутосомно-рецессивного пигментного ретинита.
USH2A-ген несет в себе инструкцию для синтеза белка, называемого ушерином. Это важный компонент базальной мембраны, он находится во многих тканях. Функция этого протеина до конца не понятна – он обнаруживается в базальной мембране (тонком слое – границе между эпителием и соединительной тканью) внутреннего уха и сетчатки. Считается, что он принимает участие в работе соединения между нервными клетками.
Несколько десятков известных мутаций в этом гене ведут к возникновению пигментного ретинита. 10–15 % из них приходится на рецессивный пигментный ретинит, который долго не проявлялся.
Другие мутации (их описано около 400 в том же гене) вызывают синдром Ушера, выражающийся в снижении слуха и опять же пигментном ретините. До сих пор нет ясности, почему в одних случаях возникает только пигментный ретинит, а в других – еще и страдает слух.
Мутации различных генов, играющих ключевую роль в работе фоторецепторов, влекут нарушение работы последних – они погибают, что ведет к схожим клиническим проявлениям пигментного ретинита.
Другие мутации в этих же генах могут повлечь за собой другие заболевания сетчатки, такие как колбочко-палочковая дистрофия, при которой сначала возникает поражение центрального зрения.
Эти гены формируют инструкции для создания белков, принимающих участие в работе фоторецепторов. Некоторые мутации ограничивают функцию клеток, другие создают белок, оказывающий токсическое, разрушающее действие, и ведут к тому, что белок не работает так, как должен.
Например, ген ABCA4 помогает образоваться белку, который участвует в фототрансдукции – процессе трансформации света в нервный импульс. Мутации в ABCA4 могут привести к образованию разных белков, что может быть связано с рядом клинических проявлений – например, с колбочко-палочковой дистрофией, дистрофией Штаргардта, при которой в центре сетчатки накапливается инородный компонент – липофусцин; возрастозависимой дегенерацией сетчатки и классическим пигментным ретинитом.
Поделиться книгой: