Skip to main content

Visualising age- and cataract-related changed within cell membranes of human eye lens using molecular rotors

Article Category

Article available in the folowing languages:

Innowacyjna technika mikroskopowa pozwala uzyskać informacje na temat procesu powstawania zaćmy

Naukowcy przetestowali pionierską technikę, która pozwala identyfikować związane z wiekiem zmiany w strukturze soczewki oka. Technika ta może pomóc w lepszym zrozumieniu procesu powstawania zaćmy, co w przyszłości może przełożyć się na nowe metody leczenia.

Zdrowie

Zaćma – zmętnienie soczewki oka – to powszechne schorzenie związane z wiekiem, które może prowadzić do utraty wzroku. Chorobie tej sprzyjają także czynniki genetyczne, słoneczne światło UV i palenie tytoniu. „Soczewka oka zbudowana jest z niezwykle złożonej tkanki”, mówi Petr Sherin z brytyjskiego Imperial College London, badacz uczestniczący w projekcie Cata-rotors. „Najważniejsze składniki soczewki – białka i lipidy – się nie odnawiają. Cecha ta odróżnia ją od innych tkanek. W rezultacie defekty mogą się akumulować, prowadząc ostatecznie do zmiany funkcji soczewki oraz, potencjalnie, do powstania zaćmy”. Choć wskazano czynniki towarzyszące, naukowcy nie wiedzą dokładnie, które procesy faktycznie odpowiadają za powstawanie zaćmy ani czy istnieje sposób na zapobieżenie tym procesom lub ich odwrócenie. „Według jednej z teorii zaćmę wywołuje pojawienie się »bariery dyfuzyjnej«”, wyjaśnia Sherin. „Uniemożliwia ona transport składników odżywczych do różnych części soczewki o średnim wieku”. Naukowcom nie udało się jednak potwierdzić tej hipotezy. Zespół wspieranego w ramach programu działań „Maria Skłodowska-Curie” projektu Cata-rotors starał się temu zaradzić.

Identyfikowanie zmian strukturalnych

Aby osiągnąć założone cele, Petr Sherin, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie”, i Marina Kuimova, koordynatorka projektu, zastosowali nową technikę mikroskopową nazywaną mikroskopią obrazowania czasów życia fluorescencji (ang. fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM), opracowaną w laboratorium, które nadzoruje Kuimova. Techniki tej użyto w połączeniu z sondami fluorescencyjnymi czułymi na lepkość, które określa się mianem wirników molekularnych. Wirniki te zwiększają jasność obszarów komórki o lepkości większej niż pozostała jej część. Metoda ta została wykorzystana do zbadania próbek prawdziwych soczewek oka, które uległy naturalnemu starzeniu lub zostały wystawione na działanie światła lub temperatury („przyspieszone starzenie”). Celem było wskazanie wszelkich różnic lepkości, które mogłyby stanowić potwierdzenie hipotezy o barierze dyfuzyjnej. „Próbki soczewek najpierw pocięto i wybarwiono sondami fluorescencyjnymi, zwracając uwagę, by nie uszkodzić ani nie odwodnić tkanek”, mówi Kuimova. „Zadanie to nie było łatwe i wymagało dużych umiejętności w zakresie sekcjonowania tkanek”. Następnie zarejestrowano duże zestawy obrazów FLIM i poddano je analizie. „W ten sposób uzyskaliśmy szczegółowe informacje na temat rozkładu lepkości w komórkach soczewki”, wyjaśnia Sherin.

Szukanie dowodu

Dokonano dwóch odkryć. Wzrokowo rozpoznano zmiany w komórkach pochodzących z centralnych i obwodowych obszarów soczewek o średnim wieku oraz zarejestrowano różnice lepkości tych komórek. „Jest to jeden z najbardziej bezpośrednich dowodów na powstawanie »bariery dyfuzyjnej«, które udało się do tej pory uzyskać”, dodaje Sherin. „Jednak aby potwierdzić to odkrycie, musimy zgromadzić więcej statystycznie istotnych danych”. Zespół projektu ustalił także, że błony świńskich komórek soczewki oka stają się znacznie mniej sztywne (bardziej płynne) po wystawieniu na słoneczne światło UV. Za ten nieoczekiwany rezultat może odpowiadać mechanizm kompensacyjny, który stanowi reakcję na zwiększoną sztywność zaawansowanych wiekowo soczewek i który ma zapewnić minimalny wymagany przepływ składników odżywczych. „Projekt ten przede wszystkim zademonstrował użyteczność metody, która stanowi połączenie techniki FLIM i wirników molekularnych, w wizualizowaniu istotnych własności tkanki soczewki oka”, mówi Kuimova. „Informacje te mogą posłużyć do opracowania nowych metod leczenia zaćmy. W tej chwili jedyną dostępną opcją jest zabieg chirurgiczny”. Kolejnym ważnym krokiem będzie zbadanie mechanizmu molekularnego odpowiadającego za zmianę sztywności soczewki. Prace te obejmą identyfikację powiązanych reakcji i związków chemicznych. Badacze mają nadzieję, że na tej podstawie uda się opracować metody leczenia inne niż interwencja chirurgiczna.

Słowa kluczowe

Cata-rotors, oko, zaćma, mikroskopia, FLIM, soczewka, starzenie, molekularny

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania