• Deskripzioa
• Ikus-pertzepzioaren mekanismo molekularra
• Gorputz ziliarraren zeregina fotohartzaileen kanpo-segmentuen berrikuntzan.
  

Deskripzioa

Konoek argitasun-maila (luminantzia) handiko ikusmena eta koloretakoa atzematea dute zeregin, eta bastoiek, berriz, argi ahulagoko ikusmena, uhin-luzerako tarte altuagoan datorrena.

Argiak bastoien hiperpolarizazioa eragiten du, sodio-kanalak herstearen ondorioz. Horretan parte hartzen dute bastoien kanpo-segmentuko (mintza, diskoak eratuz, tolesten den gunea) kanal proteikoek.

Iluntasunean, bastoien mintzaren potentziala -30mVkoa da: nabarmen baxuagoa neuronen eta elektrikotasunez aktiboak diren beste zelulen ohiko potentzialen aldean (-60tik -90 mV-ra). Iluntasuneko despolarizazio honen ondorioz, bastoiek neurotransmisoreak askatzen dituzte etengabe iluntasunak dirauen bitartean, eta etengabe ere kitzikatzen dira erretinako neurona bipolarrak. Argi kinada baten eraginez handitu egiten da potentziala bastoietako mintzean, hura hiperpolarizatu arte (zeinu negatiboz), eta hiperpolarizazio honek, bere aldetik, jaitsiarazi egiten du nuerotransmisoreen askatzea.

1. irudia. Erretinaren ebakidura, haren geruzak agerian direla (Darnell eta lag, 1990).

Zabalik dauden Na+ kanalak ugari izateak eragiten du bastoien mintz plasmatikoa iluntasunean despolarizaturik egotea. Argiak, fototransdukzioaren bitartez, bata bestearen atzetik jotzen ditu zelulak Na+ kanalak hertsiz. Zenbat eta fotoi gehiago barruratu erretinan, kanal gehiago hersten dira, handiagoa polarizazioa eta urriago askatzen diren neurotransmisoreak. Soma daitekeen argi txikiena baino 6-10 aldiz handiago baino ez den flash bat nahikoa da gehieneko hiperpolarizaziotzat jotzen dena eragiteko. Fotohartzaileek adaptazio deituriko fenomenoa erakusten dute: bastoiek etengabe argia jasotzen baldin badute, fotoi gehiago behar dira hiperpolarizazioa eragiteko bastoiak ilunetan daudenean baino.

Ikus-pertzepzioaren mekanismo molekularra

Zenbait gertaera gakoak dira ikus-pertzepzioaren mekanismo molekularra ulertzeko:

1. Nola jasotzen duen erretinak argia.
2. Nola sorrarazten dituen argi horrek sodio-kanalak eregulatzen dituzten gertaerak.
3. Nola egokitzen diren bastoiak argi-intentsitate aldaketa handietara eta nola gertatzen den neurotransmisioa.

1. Fotoi bat zurgatzeak hasiera ematen dio erretinaren isomerizazioari eta opsinaren aktibazioari.
Errodopsina bastoien transmintz proteina bat da, bi osagai dituena: opsina apoproteina bat eta 11-cis-erretinal kromoforo bat. Opsina gai da G proteina transduzinarekin elkareraginean jarduteko. 11-cis-erretinalak begiz ikus daiteeken argia (400-600 nm) zurgatzen du zenbait gertaeraren bitartez All-trans-erretinala eratu arte. Iluntasunean, isomerizazioa gertatzen da eta ondorioz berriro sortzen da 11-cis-erretinala bastoien mintzetan katalizaturiko erreakzio batean. Hura berriz ere opsinarekin elkartzen da eta errodopsina bersortzen dute (2. irudia).

2. irudia. Errodopsinaren fotoestimulazioa (Darnell eta lag., 1990).

2. GMP ziklikoaren giltza fototransdukzioan.
Iluntasunean, bastoia despolarizaturik dago eta Na+ jarioa dago kanpo-segmentuaren kanpoaldetik barrualdera. Hau gerta dadin beharrezkoa da kanal proteikoak zabalik egotea, eta hau GNPc-ren bitartez lortzen da. Fotoi batek errodopsina kitzikatzen duenean, honek G proteinarekin (transduzina) egiten du talka, eta ondorioz GMPc fosfodiesterasa (PDE) aktibatzen da (3. irudia). GMPc mailak bat-batean behera egitean, hertsi egiten da kanal ionikoa eta mintza hiperpolarizatu egiten da Na+ jarioa etetean. Gertaera honek paradoxa bat dakar sinapsiaren teoria orokorrera, bastoiek estimulua mintzaren hiperpolarizazioaren ondoren transmititzen baitute, mintza depolarizazioen bitartez aktibatua izan beharrean. Bai hiperpolarizazioa eta bai errodopsinaren bersorkuntza GMPc eta ATPren menpeko prozesuak dira.

Errodopsina fotoaktibatuak eragina dauka ehunka GMPc molekularen gain PDE baten bitartez, eta honek berekin dakar all-trans-erretinala disoziatzea G proteina eraldatuarekin lotura duen opsinatik. Errodopsina aktibatuak lehen urratsean aktiba ditzake 500 transduzina molekula, zeinek hiru unitate, alfa, beta, gamma dituzten. Beta eta gamma azpiunitateek (beste G proteina batzuen berdina), alfa azpiunitateak ez bezala, askoz afinitate gutxiago daukate GDParekin iluntasunean. PDE entzimak lau azpiunitate dauzka, alfa, beta eta bi gamma. Gamma azpiunitate biak banatzeak eragiten du aktibazioa, eta horrek bide ematen dio PDEri loturiko GMPc-ren hidrolisian.

3. irudia. GMPc fosfodiesterasaren aktibazioa (Darnell eta lag., 1990).

3. Bastoien egokitzapena argitasun mailaren aldaketetara.
Konoak ez dira argitasun maila txikiekiko sentikorrak, eta bastoien aktibitatea inhibiturik gelditzen da argitasun handian. Hauen aktibitatea alderantziz proportzionala da ingurumeneko argiarekiko, gai dira argi maila bat halako 100.000ko aldaketetara egokitzeko. Bestela esanik, argi-maila aldetiko ezberdintasunen araberakoak dira ikusmenak jasotzen dituen irudiak, zurgatutako argi kantitatearen araberakoak baino gehiago.

Ca++ osagai duen prozesu batek laguntzen du egokitze honetan. GMPtik GMPc sintetizatzen duen guanilato ziklasa entzima inhibitu egiten du Ca++ maila baxuak (4.irudia). Na++ kanalak irekitzen dituen GMPc-ak Ca++ kanalak ere irekitzen ditu. Argiak GMPc murriztu eta kanal biak hersten ditu, eta Ca++ gutxitzeak guanilato ziklasa aktibatzea eta GMPc gehiago sintetizatzea eragiten du. Na+/Ca++ trukea egiten duen proteina batek Ca++ ioiak zelulatik kanpora ponpatzen jarraitzen du. Kaltzioaren beherakadak errekoberina proteina aktibatzea eragingo du, eta honek, bere aldetik, guanilato ziklasa aktibatuko du. Berorrek GMPc-ri sintetizatzen utziko dio, eta ondorioz sodio eta potasio kanalak irekiko dira berriro: horrela bastoiak despolarizaziora edo atseden egoerara itzuliko dira. Era honetan, zenbat eta aldaketa handiagoa izan argi-intentsitateak, orduan eta kanal gehiago hertsiko dira, eta ondorioz fotohartzaileek sentikortasun txikiagoa izango dute argi-intentsitate aldaketa txikiak somatzeko.

4. figura. Guanilato ziklasaren eginkizuna argitasun-maila egokitzapenean (Darnell eta lag., 1990).

Errodopsinaren sistemak erregeneratzailea izan behar du aldi berean, eta hau errodopsina kinasaren (RK) bitartez lortzen da, baina hau ere GMPc-rekin aktibatu behar da. Hau hala izan dadin, beharrezkoa da RK aktibatzea GMPc-z eta ATP presente egotea, horrela errodopsinaren fosforilazioak gorde egiten du errodopsina G proteinari lotzetik eta bastoia atseden egoerara itzultzen da. Bigarren prozesu honek berak parte hartzen du bastoiak argitasun-maila ezberdinetara egokitzeko orduan, eta gorde egiten ditu bastoiak gehiegi estimulatzetik argitasun-maila handia denean. Opsina estimulatua soilik fosforilatzen da, eta ez atseden egoeran dagoen opsina (edo iluntasunera egokitua dagoena). Opsina gutxinaka joango da fosforilatzen argitasun-mailara egokitu arte, eta gero eta argiatsun handiagoa beharko da ikus-seinalea sortzeko. Fosforilazio mailak goi jotzen duenean, proteina batek, arrestinak edo S antigenoak, fosforilazioa blokatzen du, eta horrekin bastoien aktibitatea ere blokatzen du (5. figura). Opsinaren fosforilazioak huts egitea da, hain zuzen, fotohartzaileen endekapenaren lehen ondorioa (Schmidt eta Berson, 1990).

5. irudia. Fosforilazioaren blokatzea, arrestinak eraginik (Darnell eta lag., 1990).

Gorputz ziliarraren zeregina fotohartzaileen kanpo-segmentuen berrikuntzan.

Erretinako fotohartzaile mota bien arteko ezberdintasun nagusia kanpo-segmentua da: mintzeko ehunka orri paraleloren (bastoietan soilik dira diskoideak) multzoak osatzen du hura. Jariotasun handia dute orriok, eta multzoa bereziki aberats da DHAn eta ikus-pigmentuko zelulatan. Erretinako bi fotohartzaileek morfologia aldetik daukaten oinarrizko ezberdinatsuna da bastoien mintzak (diskoak) ez daude mintz plasmatikoarekin konektatuta, eta konoetan, berriz, aipatu orrien mintzak (lamelak) konektatuta daude mintz plasmatikoarekin.

Zenbait azterketa autoerradiografikok erakusten dutenez, barne-segmentuetan sintetizaturiko proteinak bastoien kanpo-segmentuen barruan (ROS) joaten dira gorputz ziliarraren barrutik kanpo-segmentuetara, eta disko berriak oinarrian barneratu eta gutxinaka mugitu egiten dira eremu distalerantz; disko zaharragoak, ordea, fagozitatu egiten ditu epitelio pigmentarioak (6. irudia).

6. figura. a) Bastoi baten eta ROSen diskoen eskema (Darnell eta lag., 1990). b) bastoi baten gorputz ziliarraren luzetarako ebakidura. b: anoxema, O: baren-segmentua, I: barne-segmentua, mt: mikrotubuloak. )Barrong eta lag., 1992).

Fotohartzailearen oinaldeko gorputz ziliarra edo anoxema ez da mugikorra eta ez dauka dineina besorik ez lotune erradialik. Fotorhartzaileen barne- eta kanpo-segmentuak zaintzea eta garatzea du horrek eginkizun nagusi (De Robertis, 1956) (7. figura). Zeregin horren barnean dago barne- eta kanpo-segmentuen arteko komunikazioa kanpo-segmentutik igorritako informazio elektrikoaren bitartez, eta barne-segmentutik ROSera mintzeko eta zitoplasmako osagai eta metabolitoak garraiatzearen bitartez (bok, 1987).

Batez ere ondoko arrazoiengatik da gorputz ziliarra garrantzitsu fotohartzailearen funtzio normalerako:

• Enbrioia garatzen ari denean, eratuz doan gorputz ziliarretik sortzen dira kanpo-segmentuak (Shaly eta lag., 1997).
• Fotohartzaile helduek atxiki egiten dute gorputz ziliarra kanpo-segmentuen zitoeskeletoko elementu nagusia izateagatik. Hura da barne- eta kanpo-segmentuen arteko lotura zitoplasmatiko bakarra, eta beraz, bide nagusia da barne-segmentuetako proteina eta sintesi-emaitza guztiak kanpo-segmentuetan berriztatzera eramateko.
• Giza erretinaren endekapen guztiak eta gaueko itsutasuna, RPkoa esaterako, akats ziliarren ondorio izan daitezke (Brown eta lag., 1963; Nilsson, 1964; Cohen, 1965; Young, 1977; Anderson eta lag., 1978; Arden eta Fox, 1979; Ripps eta lag., 1984; Besharse eta Horst, 1990; Barrong eta lag., 1992; Berson eta Adamian, 1992; Bonneau eta lag., 1993; Hasson eta lag., 1995; Weil eta lag., 1995; Weil eta lag., 1996).
  

7. irudia. Axonemaren eskema eta gorputz ziliar mugikor baten mikroargazkia (Darnell eta lag., 1990).

Mikroargazkian, bastoi baten axonema (mugitzen ez den gorputz ziliarra) erdiko mikrotubulurik (central pair), gorputz erradialik (radial spoke) eta dineina besorik (dynein arms) gabekoa; horien lekuan mikrotubuloak lotune biribil batez (geziak) elkarlotzen dira eta mintzari Y formako loturez (izartxoak) lotzen zaizkio (barrong eta lag., 1992).

Gorputz ziliarreko edozein ezberdintasunek konoen (COS) eta ROSen kanpo-segmentuetako mintzen arteko banaketa ere ezberdina izatea eragin lezake, hauek berriztatzen ari direnean-. Hipotesi honen arabera, beraz, konoetan (eta ez bastoietan) axonema ziliarra kanpo-segmentuen mutur guztian zehar hedatuko litzateke, eta axonemako mikrotumuloak presente egongo lirateke kanpo-segmentuen muturraren barruan fagozitaturiko zatien barnean; horrek esan nahiko luke, beraz, axonema ziliarra COSak berriztatzean ordezkatu egin daitekeela, baina ez ROSak berriztatzean.

Konoetako kanpo-segmentuen berriztatzea eta bastoietakoaren arteko ezberdintasunak garrantzi handikoa izan daiteke RPan ikuspegi klinikotik, konoetan eta bastoietan eragin ezberdina baitu gaitzak. Axonema ziliarrak ezinbesteko zeregina dauka COSen zitoeskeletoan eta haien berrikuntzan. Axonema ziliarrak akats bat izateak ikusme fotopikoaren disfuntzioa eragin dezake, zahartzaroko endekapenean gertatzen den bezalaxe (Marshall, 1991). COSetan axonemak berriztatzen baldin badira baina ez ROSetan, animalietan ikusi den bezala, konoak gai izan litezke axonemako kaltea konpontzeko; bastoien axonema ziliarreko kalteak, ordea, ez luke konpontzerik izango (Eckmiller, 1997).

Errodopsina (diskoak) kanpo-mintzarekin lotzeko, beharrezkoa da transmisore bat askatzea kanal ionikoekin elkarreraginean aritu dadin, ziurrenik Ca++, iikusmen-nerbioraino seinale elektrokimiko gisa sorturiko potentzial ezberdintasunagatik. Aldi berean, aldaketa sor liteke iragazkortasun aldetik ere (8. irudia).

8. irudia. Fototransdukzioaren eskema orokorra (Humphries eta lag., 1992).