La melanopsina guarda il lato positivo della vita

Dicembre 7, 2010

La melanopsina guarda il lato positivo della vita

Dicembre 7, 2010

LA JOLLA, CA—Meglio conosciuta come il sensore di luce che regola l'orologio biologico del corpo, la melanopsina svolge anche un ruolo importante nella vista: tramite i suoi messaggeri, le cosiddette cellule gangliari retiniche che esprimono melanopsina, o mRGC, inoltra informazioni sulla luminosità della luce in arrivo direttamente ai centri visivi convenzionali nel cervello, come riportato da una collaborazione internazionale di scienziati nel numero di questa settimana di Biologia PLoSS.

I risultati rivelano un nuovo ruolo delle mRGC durante la visione che forma le immagini e suggeriscono che queste cellule potrebbero dare un contributo significativo alla valutazione dell'intensità della luce e al supporto della vista anche nelle persone con degenerazione retinica avanzata, affermano i ricercatori.

"Milioni di persone in tutto il mondo soffrono di vari gradi di cecità a causa della degenerazione o disfunzione dei bastoncelli e dei coni, ma molti di loro riescono ancora a percepire differenze di luminosità", afferma l'autore senior Satchidananda (Satchin) Panda, Ph.D., professore associato presso il Regulatory Biology Laboratory del Salk Institute for Biological Studies. "Le cellule staminali retiniche che esprimono melanopsina in genere sopravvivono anche alla perdita completa di bastoncelli e coni e potrebbero spiegare le risposte alla luce in queste condizioni", aggiunge.

Per gran parte degli ultimi 100 anni, si è pensato che la capacità di convertire la luce in segnali elettrici nella retina dei mammiferi fosse limitata a due soli tipi di fotorecettori: i bastoncelli e i coni. Questa visione è cambiata radicalmente quando Panda ha scoperto l'esistenza di un terzo tipo di fotorecettore nei mammiferi, presente solo in poche migliaia di cellule immerse negli strati più profondi della retina.

La melanopsina, un fotopigmento che misura l'intensità della luce incidente, è fondamentalmente diversa dalle classiche opsine, dette coni e bastoncelli, che ci aiutano a vedere. Innanzitutto, è molto meno sensibile alla luce e ha una risoluzione spaziale molto inferiore, caratteristiche che si adattano perfettamente alla funzione primaria di questo sensore di luce: segnalare al cervello le variazioni dei livelli di luce ambientale durante il giorno.

Invia i suoi segnali direttamente all'orologio circadiano umano, situato appena sopra il punto di incrocio dei nervi ottici. Sebbene sia grande solo la metà di una gomma da matita, sincronizza i ritmi quotidiani del corpo con l'alba e il tramonto, indicando al corpo quando è ora di andare a dormire, quando avere fame e quando svegliarsi. Ma fa molto di più. Proprio come un esposimetro in una macchina fotografica che consente di regolare l'apertura, le mRGC controllano anche le dimensioni della pupilla.

Finora, tuttavia, non si sapeva se le mRGC contribuissero anche alla visione convenzionale che forma le immagini, in particolare al meccanismo ancora poco compreso della percezione della "luminosità" e della "leggerezza".

Per scoprirlo, Panda e i suoi collaboratori dell'Università di Manchester hanno tracciato gli assoni dei singoli mRGC – lunghe e sottili proiezioni che si collegano ad altri neuroni – dalla retina attraverso l'orologio circadiano e oltre. Hanno scoperto che gli assoni raggiungevano fino al LGN, abbreviazione di nucleo genicolato laterale, il principale centro di elaborazione delle informazioni visive ricevute dalla retina.

"Abbiamo riscontrato diffuse risposte alla luce nel LGN e nella corteccia visiva, anche nei topi privi di bastoncelli e coni funzionali, che vengono spesso utilizzati come modello di degenerazione retinica avanzata", afferma Panda, che spera che un giorno sia possibile conferire la vista a individui ciechi tramite terapia genica con una melanopsina riprogettata.

"La densità di mRGC nella retina è troppo bassa per una risoluzione significativa", afferma. "Ma se potessimo esprimere la melanopsina in un numero maggiore di cellule, potremmo aumentare la risoluzione fino a un punto tale da consentire alle persone non vedenti di orientarsi in sicurezza nell'ambiente circostante".

Tra i ricercatori che hanno contribuito al lavoro figurano Timothy M. Brown, John Gigg e Robert J. Lucas presso l'Università di Manchester, Manchester, Regno Unito; Carlos Gias, Ma'ayan Semo e Peter J. Coffey presso l'University College London, Londra, Regno Unito; nonché Megumi Hatori e Sheena Rachel Keding presso il Salk Institute for Biological Studies di La Jolla.

Il lavoro è stato finanziato da sovvenzioni del Wellcome Trust, dei National Institutes of Health, della Dana Foundation, di un premio Pew Scholar e del London Project to Cure Blindness.

Informazioni sul Salk Institute for Biological Studies:
Il Salk Institute for Biological Studies è uno dei più importanti istituti di ricerca di base al mondo, dove docenti di fama internazionale affrontano questioni fondamentali delle scienze della vita in un ambiente unico, collaborativo e creativo. Concentrati sia sulla scoperta che sulla formazione delle future generazioni di ricercatori, gli scienziati del Salk forniscono contributi innovativi alla nostra comprensione di cancro, invecchiamento, Alzheimer, diabete e malattie infettive, studiando neuroscienze, genetica, biologia cellulare e vegetale e discipline correlate.

I risultati conseguiti dal corpo docente sono stati riconosciuti con numerosi riconoscimenti, tra cui premi Nobel e l'iscrizione alla National Academy of Sciences. Fondato nel 1960 dal pioniere del vaccino contro la poliomielite Jonas Salk, l'Istituto è un'organizzazione indipendente senza scopo di lucro e un punto di riferimento architettonico.

Il Salk Institute celebra con orgoglio cinque decenni di eccellenza scientifica nella ricerca di base.