НОВИНИ ФІЗІОЛОГІЇ: РЕЦЕПТОР СВІТЛА, СПОРІДНЕНИЙ РОДОПСИНУ СІТКІВКИ, РЕГУЛЮЄ ТОНУС СУДИН
Американські вчені виявили в судинах мишей споріднений родопсину білок, завдяки якому судини розслабляються під дією світла.
Можливо, цей механізм задіяний в регуляції добових ритмів різних фізіологічних процесів.
Родопсин - світлочутливий зоровий пігмент, який міститься в паличках сітківки ока морських безхребетних, риб, майже всіх наземних хребетних і людини. Він відноситься до складних білків хромопротеїнів. Завдяки цьому білку можливі наші зорові відчуття. До складу родопсину входить модифікована молекула вітаміну A, структура якої змінюється, коли на неї потрапляє світло. Ця зміна структури, в свою чергу, впливає на форму молекули всього білка. Після цих змін виникає каскад реакцій, в яких беруть участь безліч різних молекул. Це призводить до виникнення нервового імпульсу, що передається з нейрона сітківки з родопсином далі – в головний мозок. Там із сигналів від багатьох нейронів сітківки формується зображення.
У сітківці також було виявлено інший світлочутливий пігмент, споріднений родопсину, – меланопсин (Melanopsin). Він є лише в невеликому числі клітин і передає інформацію про загальну інтенсивність освітленості (рис. 1). З'ясувалося, що навіть люди з ураженнями колбочок і паличок сітківки можуть завдяки меланопсину відчувати різницю в яскравості світла. Меланопсин менш чутливий до світла, ніж родопсин, і не здатний дати достатню просторову роздільну здатність, але виконує функцію оцінки змін загальної інтенсивності освітлення. Завдяки меланопсину працює зіничний рефлекс - підстроювання розміру зіниці до умов освітлення. Клітини, що містять меланопсин, тепер відносять до третього типу світлочутливих клітин сітківки, поряд з паличками і колбочками.
Рис. 1. Меланопсин зустрічається в невеликому числі клітин, розташованих в глибоких шарах сітківки. Різні кольори відповідають різній глибині, на якій знаходяться нейрони. Фото надано Dr. Satchidananda Panda, Інститут біологічних досліджень Салка (США, Каліфорнія) та співавтори.
Фото с сайту newswise.com
У статті, опублікованій у журналі PNAS of USA, повідомляється, що меланопсин був виявлений в судинах мишей. Причому тут його виявилося більше, ніж в нейронах головного мозку. Отже, цей білок, на відміну від родопсину, функціонує в основному поза нервовою системою. Таким чином, відомий ще з 50-х років XX століття ефект розслаблення судин під дією світла вдалося пояснити дією меланопсину. Спочатку вчені підтвердили, що судини хвоста миші розслабляються під дією яскравого білого світла, причому чим сильніше світло, тим сильніше розслаблення. Ще більшим був ефект, якщо використовували не біле світло, у якому різні хвилі, а світло з певною довжиною хвилі - від 430 до 460 нм, тобто синього кольору. Під його дією ефект розслаблення судин в хвості миші був найбільш вираженим. Також було показано, що за впливу світла в судинах збільшувався кровотік.
Щоб довести, що розслаблення судин миші під дією світла відбувається саме завдяки меланопсину, вчені отримали лінію мишей, у яких не було такого білка. У особин, які не мали меланопсину, судини хвоста не розслаблялися під дією світла (рис. 2).
Рис. 2: A - розслаблення судин миші під час відсутності світла (чорний графік) і під дією білого світла (зелений графік). В - розслаблення судин інтактних мишей (зелений графік) і мишей, які не мають меланопсину (червоний графік). Без меланопсину ефекту розслаблення судин під дією світла не спостерігали. Зображення з обговорюваної статті в PNAS
Щоб підтвердити, що в розслабленні судин не задіяні інші, раніше відомі, системи, що впливають на тонус судин (діючі через оксид азоту, монооксид вуглецю, вазоактивні простаноїди), дослідники застосовували інгібітори таких систем. Всі вони ніяк не вплинули на здатність судин розслаблятися під дією світла. Таким чином, ця здатність цілком забезпечується молекулярною системою, що нагадує ту, яка працює в сітківці ока.
Здатність реагувати на зміну освітлення дуже важлива для тварин – вона необхідна для правильного підтримання щоденних ритмів активності та обміну речовин. Під дією світла зменшується денна активність нічних тварин, регулюються рівні гормонів, змінюється режим сну. Роль меланопсину в регуляції добових ритмів вже була підтверджена раніше: у мишей, позбавлених такого білка, відповідність активності циклам дня та ночі не спостерігали. Однак який механізм підтримки меланопсином добових ритмів активності, залишалося з’ясованим не до кінця.
Виявлення прямого шляху впливу світла на тонус судин і потік крові може пояснити деякі з ефектів впливу світлового режиму на фізіологічні процеси. Наприклад, відомо, що кров'яний тиск ссавців починає підвищуватися вранці, в чому також може бути задіяна світлова регуляція.
Завдяки виявленню раніше невідомого шляху регуляції тонусу судин відкриваються перспективи розробки нових методів терапії захворювань і патологічних станів судин, наприклад хворобливих спазмів або патологій, які спостерігаються при діабеті.
Підготував проф. В. Трокоз
