Влияние продолжительного постоянного освещения на глию сетчатки

Цель. Изучить реакцию глиальной популяции сетчатой оболочки глаза при непрерывном световом облучении различной интенсивности и разработать математическую модель, позволяющую оценить динамику поражения радиальных глиоцитов и прогнозировать их световые поражения во временной и дозовой зависимости.

Материалы и методы. Беспородных половозрелых белых крыс (n = 50) массой 180–200 г подвергали постоянному круглосуточному освещению (200, 3 500 лк, 1-, 2-, 7-, 14-, 30-е сут). В качестве контроля использовали 25 необлученных животных. На полутонких срезах, окрашенных толуидиновым синим, проводили подсчет числа пикноморфных клеток радиальной глии. Ультраструктурные изменения глиоцитов изучали в электронном микроскопе JEM-100 CX-II.

Результаты. Исследование показало, что олигодендроглиоциты и астроциты после фотоповреждения в основном характеризуются набуханием митохондрий, расширением цистерн эндоплазматического ретикулума. Клетки микроглии в поздние сроки эксперимента (30 сут) локализуются во внутренних слоях сетчатки, их плотность зависит от интенсивности облучения. Наиболее ранние (1–2-е сут) изменения радиальных глиоцитов наблюдаются в субретинальном пространстве, выражаясь пролиферацией склеральных отростков и фагоцитозом фрагментов погибших нейросенсорных клеток. Усиление деструктивных изменений клеток радиальной глии приводит к нарушению глионейрональных взаимоотношений в сетчатке и снижению репаративных процессов со стороны нейронов сетчатки (7–14-е сут). Разработанная математическая модель позволяет оценить динамику поражения радиальных глиоцитов сетчатки и прогнозировать световые поражения во временной и дозовой зависимости.

Заключение. Глиальные реакции сетчатой оболочки глаза после фотоповреждения зависят от интенсивности и длительности облучения. По мере увеличения срока облучения в глиоцитах усиливаются дегенеративные изменения, более выражены после высокоинтенсивного (3 500 лк) светового облучения.

1. Cajochen C., Frey S., Anders D., Späti J., Bues M., Pross A. et al. Evening exposure to a light-emitting diodes (LED)-backlit computer screen affects circadian physiology and cognitive performance. J. Appl. Physiol. 2011;110(5):1432–1438. DOI: 10.1152/japplphysiol.00165.2011.

2. O’Hagan J.B., Khazova M., Price L.L. Low-energy light bulbs, computers, tablets and the blue light hazard. Eye (London). 2016;30(2):230–233. DOI: 10.1038/eye.2015.261.

3. Renard G., Leid J. The dangers of blue light: True story! J. Fr. Ophtalmol. 2016;39(5):483–488. DOI: 10.1016/j.jfo.2016.02.003.

4. Van der Lely S., Frey S., Garbazza C., Wirz-Justice A., Jenni O.G., Steiner R. et al. Blue blocker glasses as a countermeasure for alerting effects of evening light-emitting diode screen exposure in male teenagers. J. Adolesc. Health. 2015;56(1):113–119. DOI: 10.1016/j.jadohealth.2014.08.002.

5. Li Z., Jia P., Zhao F., Kang Y. The development path of the lighting industry in mainland china: execution of energy conservation and management on mercury emission. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2018 Dec.15;15(12):2883. DOI: 10.3390/ijerph15122883.

6. Moseley H., Ferguson J. The risk to normal and photosensitive individuals from exposure to light from compact fluorescent lamps. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 2011Juny;27(3):131– 137. DOI: 10.1111/j.1600-0781.2011.00576.x.

7. Necz P.P., Bakos J. Photobiological safety of the recently introduced energy efficient household lamps. Int. J. Occup. Med. Environ Health. 2014Dec.;27(6):1036–1442. DOI: 10.2478/s13382-014-0332-2.

8. Behar-Cohen F., Martinsons C., Viénot F., Zissis G., Barlier-Salsi A., Cesarini J.P. et al. Light-emitting diodes (LED) for domestic lighting: any risks for the eye? Prog. Retin. Eye Res. 2011;30(4):239–257. DOI: 10.1016/j.preteyeres.2011.04.002.

9. Krigel A., Berdugo M., Picard E., Levy-Boukris R., Jaadane I., Jonet L. 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.

10. Tao J.X., Zhou W.C., Zhu X.G. Mitochondria as potential targets and initiators of the blue light hazard to the retina. Oxid. Med. Cell Longev. 2019;2019:6435364. DOI: 10.1155/2019/6435364.

11. Jaadane I., Boulenguez P., Chahory S., Carré S., Savoldelli M., Jonet L. et al. Retinal damage induced by commercial light emitting diodes (LEDs). Free Radic. Biol. Med. 2015;84:373– 384. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.03.034.

12. Jaadane I., Villalpando Rodriguez G.E., Boulenguez P., Chahory S., Carré S., Savoldelli M. et al. Effects of white light-emitting diode (LED) exposure on retinal pigment epithelium in vivo. J. Cell Mol. Med. 2017;21(12):3453–3466. DOI: 10.1111/jcmm.13255.

13. Shang Y.M., Wang G.S., Sliney D., Yang C.H., Lee L.L. White light-emitting diodes (LEDs) at domestic lighting levels and retinal injury in a rat model. Environ. Health Perspect. 2014;122(3):269–276. DOI: 10.1289/ehp.1307294.

14. Shang Y.M., Wang G.S., Sliney D.H., Yang C.H., Lee L.L. Light-emitting-diode induced retinal damage and its wavelength dependency in vivo.Int. J. Ophthalmol. 2017;10(2):191– 202. DOI: 10.18240/ijo.2017.02.03

15. Fisher S.K., Lewis G.P. Müller cell and neuronal remodeling in retinal detachment and reattachment and their potential consequences for visual recovery: a review and reconsideration of recent data. Vision Res. 2003;43(8):887–897. DOI: 10.1016/s0042-6989(02)00680-6.

16. Lewis G.P., Chapin E.A., Luna G., Linberg K.A., Fisher S.K. The fate of Müller’s glia following experimental retinal detachment: nuclear migration, cell division, and subretinal glial scar formation. Mol. Vis. 2010;16:1361–1372.

17. Sun D., Moore S., Jakobs T.C. Optic nerve astrocyte reactivity protects function in experimental glaucoma and other nerve injuries. J. Exp. Med. 2017;214(5):1411–1430. DOI: 10.1084/jem.20160412.

18. Albarracin R., Valter K. 670 nm red light preconditioning supports Müller cell function: evidence from the white light-induced damage model in the rat retina. Photochem. Photobiol. 2012;88(6):1418–1427. DOI: 10.1111/j.1751-1097.2012.01130.x.

19. Jones B.W., Watt C.B., Frederick J.M., Baehr W., Chen C.K., Levine E.M. et al. Retinal remodeling triggered by photoreceptor degenerations. J. Comp. Neurol. 2003;464(1):1–16. DOI: 10.1002/cne.10703.

20. Marc R.E., Jones B.W., Watt C.B., Vazquez-Chona F., Vaughan D.K., Organisciak D.T. Extreme retinal remodeling triggered by light damage: implications for age related macular degeneration. Mol. Vis. 2008;14:782–806.

21. Silverman S.M., Wong W.T. Microglia in the retina: roles in development, maturity, and disease. Annu. Rev. Vis. Sci. 2018;4:45–77. DOI: 10.1146/annurev-vision-091517-034425.

22. Vecino E., Rodriguez F.D., Ruzafa N., Pereiro X., Sharma S.C. Glia-neuron interactions in the mammalian retina. Prog. Retin. Eye Res. 2016;51:1–40. DOI: 10.1016/j.preteyeres.2015.06.003.

23. Bringmann A., Pannicke T., Grosche J., Francke M., Wiedemann P., Skatchkov S.N. et al. Müller cells in the healthy and diseased retina. Prog. Retin. Eye Res. 2006;25(4):397–424. DOI: 10.1016/j.preteyeres.2006.05.003.

24. Pfeiffer R.L., Marc R.E., Jones B.W. Müller cell metabolic signatures: evolutionary conservation and disruption in disease. Trends Endocrinol. Metab. 2020;31(4):320–329. DOI: 10.1016/j.tem.2020.01.005.

25. Reichenbach A., Bringmann A. New functions of Müller cells. Glia. 2013;61(5):651–678. DOI: 10.1002/glia.22477.

26. Coughlin B.A., Feenstra D.J., Mohr S. Müller cells and diabetic retinopathy. Vision Res. 2017;139:93–100. DOI: 10.1016/j.visres.2017.03.013.

27. Eastlake K., Luis J., Limb G.A. Potential of Müller glia for retina neuroprotection. Curr. Eye Res. 2020;45(3):339–348. DOI: 10.1080/02713683.2019.1648831.

28. Liu Y., Wang C., Su G. Cellular signaling in Müller glia: progenitor cells for regenerative and neuroprotective responses in pharmacological models of retinal degeneration. J. Ophthalmol. 2019;2019:5743109. DOI: 10.1155/2019/5743109.

29. Wan J., Goldman D. Retina regeneration in zebrafish. Curr. Opin. Genet Dev. 2016;40:41–47. DOI: 10.1016/j. gde.2016.05.009.