Sel mata 'menghubungkan kembali' koneksinya ketika kehilangan penglihatan dimulai, menurut temuan para ilmuwan

Para ilmuwan di Jules Stein Eye Institute di Sekolah Kedokteran David Geffen di UCLA telah menemukan bahwa sel-sel retina tertentu dapat memprogram ulang diri mereka sendiri ketika penglihatan mulai memburuk pada retinitis pigmentosa, penyakit mata bawaan yang menyebabkan kebutaan progresif.

Dalam sebuah studi terhadap tikus, para peneliti menemukan bahwa sel-sel bipolar batang—neuron yang biasanya menerima masukan dari sel batang, yang memediasi penglihatan malam—dapat membentuk koneksi fungsional baru dengan sel kerucut, yang memediasi penglihatan siang hari, ketika pasangan sel kerucut tersebut berhenti bekerja. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal Current Biology.

Retinitis pigmentosa memengaruhi jutaan orang di seluruh dunia dan merupakan salah satu penyebab utama kebutaan turunan. Meskipun penyakit ini seringkali berkembang perlahan dan beberapa pasien mempertahankan penglihatan yang signifikan hingga usia paruh baya, masih sedikit yang diketahui tentang bagaimana retina beradaptasi terhadap hilangnya sel. Memahami adaptasi alami ini dapat membantu mengidentifikasi target baru untuk terapi pemeliharaan penglihatan.

Para ilmuwan menggunakan tikus dengan gen knockout untuk rhodopsin, yang memodelkan tahap awal retinitis pigmentosa, ketika sel batang tidak dapat merespons cahaya dan degenerasi terjadi secara perlahan. Mereka melakukan pengukuran kelistrikan pada masing-masing sel bipolar batang untuk melihat bagaimana sel-sel ini berperilaku ketika sinyal normalnya hilang.

Tim juga menggunakan model tikus lain yang tidak memiliki berbagai komponen sistem pensinyalan batang untuk mengetahui pemicu proses penataan ulang jaringan. Hasil mereka pada tingkat sel tunggal dikonfirmasi oleh pengukuran aktivitas listrik di seluruh retina.

Pada tikus dengan degenerasi batang, sel bipolar batang menunjukkan respons kuat yang didorong oleh sinyal dari sel kerucut, alih-alih sumber aslinya. Koneksi baru ini menunjukkan tanda listrik khas dari sinyal sel kerucut.

Pengkabelan ulang ini hanya terjadi pada tikus dengan degenerasi batang dan tidak diamati pada model lain di mana sel batang tidak responsif terhadap cahaya tetapi sel-selnya sendiri tidak mati. Hal ini menunjukkan bahwa pengkabelan ulang koneksi saraf dipicu oleh proses degenerasi itu sendiri, dan bukan hanya oleh ketiadaan sinyal cahaya atau kerusakan sinapsis.

Temuan ini melengkapi studi tahun 2023 oleh kelompok yang sama yang menunjukkan bahwa sel kerucut individu dapat tetap berfungsi bahkan setelah perubahan struktural yang parah pada tahap akhir penyakit. Secara keseluruhan, studi-studi ini menunjukkan bahwa retina menggunakan mekanisme adaptasi yang berbeda pada berbagai tahap perkembangan penyakit.

"Hasil penelitian kami menunjukkan bahwa retina beradaptasi dengan hilangnya sel batang dengan cara yang berusaha mempertahankan sensitivitas terhadap cahaya matahari," kata penulis utama AP Sampat, PhD, dari Jules Stein Institute.

Ketika koneksi normal antara sel bipolar batang dan sel batang hilang, sel-sel ini mampu menyusun ulang diri mereka sendiri untuk menerima sinyal dari sel kerucut. Tampaknya sinyal untuk plastisitas ini adalah degenerasi itu sendiri, mungkin melalui peran sel pendukung glia atau faktor yang dilepaskan oleh sel yang sekarat.

Satu pertanyaan yang masih belum terjawab adalah apakah penataan ulang ini merupakan mekanisme umum yang digunakan retina ketika sel batang mati. Tim peneliti kini sedang menyelidiki proses ini pada tikus mutan lain dengan defek pada rodopsin dan protein batang lainnya yang diketahui menyebabkan retinitis pigmentosa pada manusia.