Melanopsyna jest rodzajem światłoczułego pigmentu obecnego w fotoreceptorach, należącego do większej rodziny wrażliwych na światło białek siatkówki zwanych opsynami, a które kodowane jest przez gen Opn4.[1]

W siatkówce ssaków istnieją jeszcze dwie inne kategorie opsyn, obie zaangażowane w tworzenie obrazów wizualnych: rodopsyna i jodopsyna odpowiednio w komórkach fotoreceptorów pręcikowych i czopkowych.

Odkrycie

Melanopsyna została po raz pierwszy odkryta przez Ignacio Provencio jako nowa opsyna w melanoforach, czyli światłoczułych komórkach skóry afrykańskiej żaby Platany szponiastej w 1998 roku[2]. Rok później naukowcy odkryli, że myszy pozbawione pręcików i czopków, czyli komórek zaangażowanych w widzenie kształtujące obraz, nadal stosują się do cyklu światło-ciemność[3]. Ta obserwacja doprowadziła do wniosku, że ani pręciki, ani czopki znajdujące się w zewnętrznej siatkówce, nie są konieczne do zachowania cyklu okołodobowego, oraz że w oku ssaków istnieje trzecia klasa fotoreceptorów[1]. Provencio i współpracownicy odkryli następnie w 2000 r., że melanopsyna jest również obecna w siatkówce myszy, szczególnie w komórkach zwojowych siatkówki, i że pośredniczy w niewizualnych zadaniach fotorecepcyjnych[4].

Mechanizm

Kiedy światło o odpowiedniej częstotliwości dociera do oka, aktywuje melanopsynę zawartą w światłoczułych komórkach zwojowych siatkówki (ipRGC), wyzwalając potencjał czynnościowy. Te neuronalne sygnały elektryczne przemieszczają się przez aksony do określonych celów w mózgu, takich jak centrum kontroli źrenic (OPN) w śródmózgowiu. W konsekwencji stymulacja melanopsyny w ipRGC pośredniczy w behawioralnych i fizjologicznych odpowiedziach na światło, takich jak zwężenie źrenicy i hamowanie uwalniania melatoniny z szyszynki[5][6].

Jądro suprachiasmatyczne (SCN) jest czasami opisywane jako „zegar główny” mózgu[7] ponieważ utrzymuje rytm okołodobowy, a sygnały nerwowe z ipRGC do SCN porywają wewnętrzny rytm okołodobowy do wschodu i zachodu słońca[8]. SCN odbiera również dane wejściowe z pręcików i czopków przez przewód siatkówkowo-podwzgórzowy, więc informacje ze wszystkich trzech rodzajów komórek światłoczułych (pręciki, czopki i ipRGC) w siatkówce ssaków są przekazywane do SCN.[9]

Wpływ na rytm okołodobowy

Melanopsyna odgrywa ważną rolę w ustalaniu rytmu dobowego u ssaków. Organizmy, dostosowują swoją aktywność do około 24-godzinnego cyklu, czyli cyklu słonecznego na Ziemi[10][11].

U ssaków oko jest głównym narządem światłoczułym do przekazywania sygnałów świetlnych do mózgu. Zaobserwowano też, że niewidomi ludzie nadal są w stanie utrzymać środowiskowy cykl światło-ciemność, mimo że nie mają świadomego postrzegania światła. W jednym badaniu wystawiono badanych na działanie jasnego światła przez dłuższy czas i zmierzono ich stężenie melatoniny. Melatonina była tłumiona nie tylko u osób niedowidzących, ale także u osób niewidomych, co sugeruje, że ścieżka świetlna wykorzystywana przez układ okołodobowy jest funkcjonalnie nienaruszona pomimo ślepoty[12].

Zobacz też

Przypisy

  1. 1 2 Hankins MW1, Peirson SN, Foster RG: Melanopsin: an exciting photopigment.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  2. ↑ David M. Bannerman; Stuart N. Peirson: Modulation of recognition memory performance by light requires both melanopsin and classical photoreceptors. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  3. ↑ Essays, UK. (November 2018).: Interaction of Retinal Ganglion Cells and Phototransduction.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  4. ↑ Ignacio Provencio, Ignacio R. Rodriguez, Guisen Jiang, William Par Hayes, Ernesto F. Moreira, Mark D. Rollag: A Novel Human Opsin in the Inner Retina. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  5. ↑ Markwell, Emma, Feigl, Beatrix, & Zele, Andrew J.: Intrinsically photosensitive melanopsin retinal anglion cell contributions to the pupillary light reflex and circadian rhythm.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  6. ↑ Farhan H. Zaidi, Joseph T. Hull, Stuart N. Peirson, Katharina Wulff, Daniel Aeschbach, Joshua J. Gooley, George C. Brainard, Kevin Gregory-Evans, Joseph F. Rizzo, III, Charles A. Czeisler, Russell G. Foster, Merrick J. Moseley, Steven W. Lockley: Short-Wavelength Light Sensitivity of Circadian, Pupillary, and Visual Awareness in Humans Lacking an Outer Retina. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  7. ↑ Jennifer A. Evans: Collective timekeeping among cells of the master circadian clock.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  8. ↑ Hattar S, Liao HW, Takao M, Berson DM, Yau KW: Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  9. ↑ Reppert SM, Weaver DR: Coordination of circadian timing in mammals.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  10. ↑ Allada R, Emery P, Takahashi JS, Rosbash M.: Stopping time: the genetics of fly and mouse circadian clocks.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
  11. ↑ Szymon Drobniak: Zeitgeber. Skąd życie wie która godzina?. [dostęp 2020-03-02]. (pol.).
  12. ↑ Czeisler CA, Shanahan TL, Klerman EB, Martens H, Brotman DJ, Emens JS, Klein T, Rizzo JF 3rd.: Suppression of melatonin secretion in some blind patients by exposure to bright light.. [dostęp 2020-03-02]. (ang.).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.