Реакция мультиполярных нейронов сетчатки на фотоповреждение в эксперименте

Цель работы — оценить реакцию мультиполярных нейронов сетчатки на световое облучение в зависимости от интенсивности и продолжительности воздействия. Материал и методы. Беспородных половозрелых белых крыс (n = 50, 100 глаз) весом 180–200 г подвергали постоянному круглосуточному освещению (200, 3500 лк; 1, 2, 7, 14, 30 сут). В качестве контроля использовали 25 необлученных животных (50 глаз). На полутонких срезах, окрашенных толуидиновым синим, вычисляли число нейронов ганглионарного слоя с явлениями кариопикноза, очагового и тотального хроматолиза. В зрительном нерве подсчитывали процент дегенеративно измененных аксонов и число нервных волокон с деформацией миелиновой оболочки. Ультраструктурные изменения нейронов изучали с помощью электронного микроскопа JEM-100 CX-II. Результаты. В ранние сроки эксперимента (1-е, 2-е сутки) в перикарионах мультиполярных нейронов сетчатки наблюдаются реактивные и деструктивные изменения органелл. Гранулярная эндоплазматическая сеть фрагментируется, утрачивает часть своих рибосом, а из ее цистерн образуются различных размеров вакуоли. При увеличении срока воздействия (7-е, 30-е сут) наблюдается усиление процессов деструкции, более выраженное после высокоинтенсивного (3500 лк) светового облучения. Фотоповреждение вызывает изменение всех компонентов зрительного нерва и характеризуется деструкцией органелл, снижением количества элементов цитоскелета в аксоне и расщеплением миелиновой оболочки. Заключение. Изменения мультиполярных нейронов сетчатки после фотоповреждения преимущественно касаются содержания и распределения хроматофильной субстанции и зависят от интенсивности и длительности освещения.

1. Azizi M, Golmohammadi R, Aliabadi M. Comparative analysis of lighting characteristics and ultraviolet emissions from commercial compact fluorescent and incandescent lamps. J Res Health Sci. 2016; 16 (4): 200–5. PMCID: PMC7189929

2. Fenton L, Moseley H. UV emissions from low energy artificial light sources. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2014; 30 (2–3): 153–9. doi: 10.1111/phpp.12094

3. Korgavkar K, Xiong M, Weinstock MA. Compact fluorescent lamps and risk of skin cancer. J Cutan Med Surg. 2013; 17 (5): 308–12. doi: 10.2310/7750.2013.12115

4. Behar-Cohen F, Martinsons C, Vi not F, et al. Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: any risks for the eye? Prog Retin Eye Res. 2011; 30 (4): 239–57. doi: 10.1016/j.preteyeres.2011.04.002

5. Moseley H. Ferguson J. The risk to normal and photosensitive individuals from exposure to light from compact fluorescent lamps. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2011; 27 (3): 131–7. doi: 10.1111/j.1600-0781.2011.00576.x

6. Necz PP, Bakos J. Photobiological safety of the recently introduced energy efficient household lamps. J Occup Med Environ Health. 2014; 27 (6): 1036–42. doi: 10.2478/s13382-014-0332-2

7. Xie C, Zhu H, Chen S, et al. Chronic retinal injury induced by white LED light with different correlated color temperatures as determined by microarray analyses of genome-wide expression patterns in mice. J Photochem Photobiol B. 2020; 210: 111977. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2020.111977

8. Gabel V, Maire M, Reichert CF, et al. Effects of artificial dawn and morning blue light on daytime cognitive performance, well-being, cortisol and melatonin levels. Chronobiol Int. 2013; 30 (8): 988–97. doi: 10.3109/07420528.2013.793196

9. He ling M, K lbl PS, Singh P. Hazards posed by LEDs? A comparative study. Ophthalmologe. 2019; 116 (7): 625–30. doi: 10.1007/s00347-018-0778-x

10. O'Hagan JB, Khazova M, Price LL. Low-energy light bulbs, computers, tablets and the blue light hazard. Eye (Lond). 2016; 30 (2): 230–3. doi: 10.1038/eye.2015.261

11. Bauer M, Glenn T, Monteith S, et al. The potential influence of LED lighting on mental illness. World J Biol Psychiatry. 2018; 19 (1): 59–73. doi: 10.1080/15622975.2017.1417639

12. Torriglia A, Mascarelli F, Behar-Cohen F. New lighting technology and our eyes. Med Sci (Paris). 2020; 36 (8–9): 769–73. doi: 10.1051/medsci/2020133

13. Touitou Y, Point S. Effects and mechanisms of action of light-emitting diodes on the human retina and internal clock. Environ Res. 2020; 190: 109942. doi: 10.1016/j.envres.2020.109942

14. Shang YM, Wang GS, Sliney D, Yang CH, Lee LL. White light-emitting diodes (LEDs) at domestic lighting levels and retinal injury in a rat model. Environ Health Perspect. 2014; 122 (3): 269–76. doi: 10.1289/ehp.1307294

15. Cho Y, Ryu SH, Lee BR, et al. Effects of artificial light at night on human health: A literature review of observational and experimental studies applied to exposure assessment. Chronobiol Int. 2015; 32 (9): 1294–310. doi: 10.3109/07420528.2015.1073158

16. Bonmati-Carrion MA, Arguelles-Prieto R, Martinez-Madrid MJ, et al. Protecting the melatonin rhythm through circadian healthy light exposure. Int J Mol Sci. 2014; 15 (12): 23448–500. doi: 10.3390/ijms151223448

17. Smolensky MH, Sackett-Lundeen LL, Portaluppi F. Nocturnal light pollution and underexposure to daytime sunlight: Complementary mechanisms of circadian disruption and related diseases. Chronobiol Int. 2015; 32 (8): 1029–48. doi: 10.3109/07420528.2015.1072002

18. Touitou Y, Reinberg A, Touitou D. Association between light at night, melatonin secretion, sleep deprivation, and the internal clock: Health impacts and mechanisms of circadian disruption. Life Sci. 2017; 173: 94–106. doi: 10.1016/j.lfs.2017.02.008

19. Jaadane I, Villalpando Rodriguez GE, Boulenguez P, et al. Effects of white light-emitting diode (LED) exposure on retinal pigment epithelium in vivo. J Cell Mol Med. 2017; 21 (12): 3453–66. doi: 10.1111/jcmm.13255

20. Krigel A, Berdugo M, Picard E, et al. Light-induced retinal damage using different light sources, protocols and rat strains reveals LED phototoxicity. Neuroscience. 2016; 339: 296–307. doi: 10.1016/j.neuroscience.2016.10.015

21. Jaadane I, Boulenguez P, Chahory S, et al. Retinal damage induced by commercial light emitting diodes (LEDs). Free Radic Biol Med. 2015; 84: 373–84. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.03.034

22. Koizumi A. Morphological and functional diversity of retinal ganglion cells in the common marmoset. Brain Nerve. 2015; 67 (2): 193–8. doi: 10.11477/mf.1416200111

23. Wang HZ, Lu QJ, Wang NL, et al. Loss of melanopsin-containing retinal ganglion cells in a rat glaucoma model. Chin Med J (Engl). 2008; 121 (11): 1015–9. PMID: 18706250

24. Roecklein KA, Wong PM, Miller MA, et al. Melanopsin, photosensitive ganglion cells, and seasonal affective disorder. Neurosci Biobehav Rev. 2013; 37 (3): 229–39. doi: 10.1016/j.neubiorev.2012.12.009

25. Ramsey DJ, Ramsey KM, Vavvas DG. Genetic advances in ophthalmology: the role of melanopsin-expressing, intrinsically photosensitive retinal ganglion cells in the circadian organization of the visual system. Semin Ophthalmol. 2013 Sep-Nov; 28 (5–6): 406–21. doi: 10.3109/08820538.2013.825294

26. Asakawa K, Ishikawa H. Why do melanopsin-containing retinal ganglion cells have the greatest sensitivity to blue light? Acta Ophthalmol. 2015; 93 (4): e308–9. doi: 10.1111/aos.12574

27. Feigl B, Zele AJ. Melanopsin-expressing intrinsically photosensitive retinal ganglion cells in retinal disease. Optom Vis Sci. 2014 Aug; 91 (8): 894–903. doi: 10.1097/OPX.0000000000000284

28. Hattar S, Liao HW, Takao M, Berson DM, Yau KW. Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity. Science. 2002; 295 (5557): 1065–70. doi: 10.1126/science.1069609

29. Lax P, Ortu o-Lizar n I, Maneu V, Vidal-Sanz M, Cuenca N. Photosensitive melanopsin-containing retinal ganglion cells in health and disease: Implications for circadian rhythms. Int J Mol Sci. 2019; 20 (13): 3164. doi: 10.3390/ijms20133164

30. Morshedian A, Huynh TH, Frederiksen R, Fain GL, Sampath AP. Pupillary light reflex of lamprey Petromyzon marinus. Curr Biol. 2021; 31 (2): R65–R66. doi: 10.1016/j.cub.2020.11.021

31. Sanes JR, Masland RH. The types of retinal ganglion cells: current status and implications for neuronal classification. Annu Rev Neurosci. 2015; 38: 221–46. doi: 10.1146/annurev-neuro-071714-034120