Глаукома возникает в результате необратимой нейродегенерации зрительного нерва, пучка аксонов из ганглиозных клеток сетчатки, который передает сигналы из глаза в мозг для получения зрения. Доступные методы лечения замедляют потерю зрения за счет снижения повышенного глазного давления, однако при некоторых формах глаукомы развивается слепота, несмотря на нормальное глазное давление. Нейропротекторная терапия станет шагом вперед, удовлетворяя потребности пациентов, у которых отсутствуют варианты лечения.
«Наше исследование является первым, показывающим, что активация пути CaMKII помогает защитить ганглиозные клетки сетчатки от различных повреждений и в нескольких моделях глаукомы», – сказал ведущий исследователь исследования Бо Чен, доктор философии.D., доцент офтальмологии и нейробиологии в Медицинской школе Икана на горе Синай в Нью-Йорке.
Путь CaMKII (кальций / кальмодулин-зависимая протеинкиназа II) регулирует ключевые клеточные процессы и функции во всем организме, включая ганглиозные клетки сетчатки глаза.
Тем не менее, точная роль CaMKII в здоровье ганглиозных клеток сетчатки до конца не изучена. Например, было показано, что ингибирование активности CaMKII является либо защитным, либо пагубным для ганглиозных клеток сетчатки, в зависимости от условий.
Используя маркер антител активности CaMKII, команда Чена обнаружила, что передача сигналов пути CaMKII нарушалась всякий раз, когда ганглиозные клетки сетчатки подвергались воздействию токсинов или травм от раздавливания зрительного нерва, что предполагает корреляцию между активностью CaMKII и выживаемостью ганглиозных клеток сетчатки.
В поисках способов вмешательства они обнаружили, что активация пути CaMKII с помощью генной терапии оказалась защитной для ганглиозных клеток сетчатки.
Проведение генной терапии мышам непосредственно перед токсическим поражением (которое вызывает быстрое повреждение клеток) и сразу после раздавливания зрительного нерва (которое вызывает более медленное повреждение), повышенная активность CaMKII и надежно защищенные ганглиозные клетки сетчатки.
Среди мышей, получавших генную терапию, 77% ганглиозных клеток сетчатки выжили через 12 месяцев после токсического воздействия по сравнению с 8% у контрольных мышей.
Через шесть месяцев после повреждения зрительного нерва 77% ганглиозных клеток сетчатки выжили по сравнению с 7% в контроле.
Точно так же повышение активности CaMKII с помощью генной терапии доказало защиту ганглиозных клеток сетчатки на моделях глаукомы, основанных на повышенном глазном давлении или генетических недостатках.
Повышение выживаемости ганглиозных клеток сетчатки приводит к большей вероятности сохранения зрительной функции в соответствии с активностью клеток, измеренной с помощью электроретинограммы, и паттернами активности в зрительной коре головного мозга.
Три поведенческих теста на основе зрения также подтвердили устойчивую зрительную функцию у обработанных мышей.
В визуальном водном задании мышей обучили плыть к подводной платформе на основе визуальных стимулов на мониторе компьютера. Восприятие глубины было подтверждено визуальным тестом обрыва, основанным на врожденной тенденции мыши ступать на неглубокую сторону обрыва. И, наконец, тест с приближением определил, что обработанные мыши были более склонны к защитной реакции (прятаться, замораживаться или трястись хвостом), когда им показывали верхний стимул, предназначенный для имитации угрозы, по сравнению с необработанными мышами.
«Если мы сделаем ганглиозные клетки сетчатки более устойчивыми и толерантными к воздействиям, вызывающим гибель клеток при глаукоме, они смогут выжить дольше и поддерживать свою функцию», – заключил Чен.
Это исследование было поддержано грантами NEI R01EY028921, R01EY024986.
NEI является частью Национального института здоровья.