Oamenii de știință danezi au combinat metode de biologie moleculară, vizualizare și analiză computațională pentru a studia păsările. Cum pot ajuta rezultatele obținute la elaborarea de strategii de tratament pentru leziunile cerebrale la oameni.
Cuprins
Știința a dezlegat o enigmă care a rămas nerezolvată timp de secole. Cercetătorii au descoperit că retina ochilor păsărilor poate funcționa fără oxigen , ceea ce pune sub semnul întrebării concepțiile anterioare despre funcționarea țesutului nervos.
Această descoperire, publicată în revista Nature, nu numai că schimbă concepția despre biologia păsărilor, dar și deschide noi posibilități pentru tratarea leziunilor cerebrale la oameni, de exemplu, cele cauzate de accident vascular cerebral.
Cercetarea a fost condusă de Christian Damsgaard, biolog și profesor asociat, și Jens Randle Niengaard, profesor de medicină clinică, ambii de la Universitatea Aarhus din Danemarca. La cercetare au participat și specialiști în anestezie veterinară și biologie moleculară.
Enigma vederii perfecte la păsări
În cazul lipsei de oxigen, celulele nervoase mor rapid. De aceea, retina, un țesut care consumă multă energie, a fost întotdeauna considerată dependentă de vasele de sânge.
La majoritatea animalelor, vasele de sânge alimentează țesutul nervos. Neuronii au nevoie de multă energie. Retina, situată în partea din spate a ochiului, consumă mai multă energie decât orice alt țesut din organism.
La păsări apare o paradox: retina lor nu are vase sanguine . Se numește retină avasculară. Acest lucru îmbunătățește vederea, deoarece vasele sanguine pot bloca lumina care ajunge la fotoreceptori. Enigma consta în modul în care acest țesut supraviețuiește fără oxigen.
Damsgaard a spus: „Pe baza a tot ceea ce știm despre fiziologie, acest țesut nu ar trebui să funcționeze”. Rezolvarea acestei enigme a durat opt ani de muncă și a necesitat efortul unei echipe care a reunit specialiști din diferite discipline.
Secretul retinei
De secole, se credea că structura în formă de pieptene, puternic vascularizată, numită pecten oculi, transportă oxigenul către retină.
Pieptenul ochiului (pecten oculi) iese din globul ocular al păsărilor, iar funcția sa intrigă cercetătorii încă din secolul al XVII-lea. Grupul de cercetători a remarcat că nimeni nu a măsurat nivelul de oxigen din retina păsărilor în condiții normale.
Niengaard a explicat: „Este o procedură foarte complexă din punct de vedere tehnic. Ea necesită menținerea animalului într-o stare fiziologică stabilă și efectuarea unor măsurători foarte precise”.
În 2020, datorită colaborării cu specialistul în anestezie veterinară Catherine Williams, s-a reușit obținerea acestor date. Rezultatele s-au dovedit a fi neașteptate: creasta nu alimentează retină cu oxigen. Cercetătorii au confirmat că jumătatea interioară a retinei este întotdeauna lipsită de oxigen .
Echipa a combinat fiziologia, biologia moleculară, metodele de vizualizare și analiza computațională pentru a înțelege cum produce retina energie fără oxigen. Ei au folosit transcriptomica spațială — o metodă care permite identificarea activității a mii de gene în diferite părți ale țesutului.
Astfel, au descoperit că genele asociate cu glicoliza anaerobă, care asigură obținerea de energie fără oxigen, sunt activate în zonele lipsite de oxigen.
Următoarea enigmă a fost să înțeleagă cum retina, atât de exigentă din punct de vedere energetic, supraviețuiește cu o cale energetică atât de ineficientă. Glicoliza anaerobă furnizează de cincisprezece ori mai puțină energie decât metabolismul care utilizează oxigen.
Consumul de zahăr în retină la păsări este semnificativ mai mare decât în restul creierului. Pentru a confirma acest lucru, echipa a utilizat metode de vizualizare cu zahăr marcat radioactiv.
Cheia pentru dezlegarea misterului s-a aflat din nou în cornetul ocular. Datele transcriptomice au arătat că cornetul conține numeroși transportori de glucoză și lactat . Acest lucru a dezvăluit funcția sa: cornetul transportă zahărul în retină și elimină lactatul, produsul metabolismului care are loc fără oxigen.
„Pectina nu este o sursă de oxigen. Este un sistem de transport al combustibilului și al deșeurilor”, a spus Niengaard.
Această descoperire schimbă percepția științifică asupra acestei structuri. Niengaard a adăugat: „Distrugem un castel de cărți și construim altul. Rezultatele științifice nu sunt imuabile. Noile date aduc noi cunoștințe”.
Contribuție potențială la medicină
Un grup de cercetători de la Universitatea din Aarhus a indicat că absența vaselor de sânge în retină îmbunătățește acuitatea vizuală și că această adaptare a apărut la strămoșii păsărilor — dinozaurii.
Această cercetare are un caracter științific fundamental, dar cercetătorii indică faptul că rezultatele sale pot avea o importanță medicală.
Niengaard a explicat: „În afecțiuni precum accidentul vascular cerebral, țesuturile umane suferă din cauza reducerii aportului de oxigen și a acumulării produselor metabolice”.
Retina păsărilor funcționează fără oxigen. Înțelegerea acestui mecanism evolutiv poate inspira noi idei despre motivul pentru care țesuturile încetează să funcționeze în cazul lipsei de oxigen și despre modul în care pot fi tratate astfel de boli.
Într-un interviu acordat Infobae, dr. Juan Gallo, profesor și director al Institutului de Medicină Translațională (IIMT), care colaborează cu Universitatea Australiană și Conicet, a remarcat: „Studierea fiziologiei și biologiei moleculare a retinei păsărilor poate dezvălui existența unor molecule și gene cu funcții necunoscute până acum în medicină”.
„Probabil va începe etapa cercetărilor translaționale, adică vor apărea noi cunoștințe care vor putea fi aplicate pentru prevenirea sau tratarea anumitor boli ale retinei”, a spus omul de știință.
„Prezența ischemiei (deficiența fluxului sanguin) este un factor important în dezvoltarea unei serii de boli ale retinei, cum ar fi retinopatia diabetică și ocluziile vasculare. Pot apărea noi date referitoare la funcția celulelor ganglionare, un element cheie în patofiziologia glaucomului cronic”, a subliniat el.
