Фоторецепторные клетки сетчатки отдают соседним клеткам питательные молекулы, а взамен соседи беспрепятственно пропускают к ним глюкозу из крови.

Рецепторным клеткам сетчатки – палочкам и колбочкам – нужно огромное количество энергии, ведь им приходится постоянно реагировать на попадающие в глаз фотоны и генерировать электрические импульсы для мозга. Между тем довольно долго не было понятно, как именно палочки и колбочки пополняют свои энергетические запасы.

Клетки пигментного эпителия человеческой сетчатки (красным окрашены клеточные ядра). (Фото: California Institute for Regenerative Medicine / Flickr.com.)

Сетчатка глаза сформирована несколькими десятками типов клеток, которые уложены в ней в несколько слоев. Верхний зеленый слой – палочки и колбочки, выше них (на фото не показано) – слой пигментного эителия. (Фото ZEISS Microscopy / Flickr.com.)

Питательные вещества, то есть в данном случае глюкозу, в сетчатку приносит кровь. Но фоторецепторные клетки непосредственно с кровью не контактируют – для этого естьдругие специальные клетки, которые формируют так называемый пигментный слой сетчатки и которые находятся сразу за слоем палочек и колбочек. Клетки пигментного слоя берут глюкозу из крови и передают ее фоторецепторным клеткам.

Но тут возникает вопрос, почему сам пигментный слой не усваивает всю глюкозу, которую он взял – ведь именно так должна поступать любая клетка?

В статье в eLife исследователи из Вашингтонского университета пишут, что на самом деле пигментные клетки живут за счет того, что им отдают палочки и колбочки. Часть глюкозы палочки и колбочки полностью перерабатывают в энергию для самих себя, а то, что остается, превращают в молочную кислоту (молочная кислота, или лактат, образуется при определенных условиях в ходе длинной цепи реакций расщепления глюкозы), и именно этот лактат отправляется обратно в пигментный слой.

Эксперименты с культурами клеток и с мышиной сетчаткой показали, что клетки пигментного слоя настроены именно на переработку молочной кислоты, так что глюкозу они свободно пропускают к своим соседям, палочкам и колбочкам. Но если пигментный слой лишить молочной кислоты, то он сам начнет перерабатывать саму глюкозу, и тогда фоторецепторным клеткам придется плохо.

Новые результаты помогают понять одну их загадок, связанных с физиологией глаза: известно, что если в палочках окажется какой-нибудь опасный дефект, то колбочки начнут погибать вслед за ними, хотя сами колбочки будут нормальными. Причина же в том, что когда палочки выходят из строя, клетки пигментного слоя перестают получать нужную порцию молочной кислоты, и переходят на глюкозное питание, лишая энергии все рецепторные клетки, как дефектные, так и здоровые.

Все это лишний раз подтверждает, что в сложноустроенных тканях и органах человеческого тела никто не существует сам по себе, любой тип клеток находится в тесной взаимосвязи с соседями, и в исследованиях подобные взаимосвязи необходимо учитывать.

Вполне вероятно, что многие проблемы со зрением связаны как раз с тем, что нарушается «торговый баланс» между разными клетками сетчатки. Например, какая-нибудь мутация вполне может перенастроить фоторецепторные клетки на то, чтобы не отдавать лактат своим соседям, а пигментные клетки из-за какой-то другой мутации вполне могут стать охочими до самой глюкозы.

Впрочем, прежде чем думать о клинических проблемах, здесь еще предстоит проверить полученные результаты в экспериментах с животными, а не только с культурами клеток и фрагментами сетчатки.

По материалам Science.