оборудование для разведения перепелов

Перепелка

Перепёлка.org.ua

О ферме ~ Купить перепёлок, яйцо, клетку ~ Разведение ~ Инкубаторий ~ Бизнес ~ Мастерская ~ Поиск по сайту

Поиск по сайту


Перепелиная слепота


Химия и жизнь 2013 № 7Что общего между японским перепелом Coturnix japonica и человеком? В глазах этой небольшой молчаливой птички (ее еще называют «немой перепел») с возрастом происходят примерно те же биохимические изменения, что и у нас.


Желтое пятно

Почему с годами мы начинаем хуже видеть? Важнейшая часть глаза — сетчатка; это многослойная структура, расположенная с внутренней стороны задней части глазного яблока. На ней находятся фоторецепторные клетки, которые воспринимают изображение, а от них сигнал по нервным волокнам уходит в мозг. Каждый слой сетчатки (их около десяти) состоит из специализированных клеток, выполняющих различные функции. Наружный слой — пигментный эпителий (рис. 1). Он обеспечивает питательными веществами фоторецепторы — палочки и колбочки, на которые свет попадает, пройдя через хрусталик, стекловидное тело и внутренние слои сетчатки. С другой стороны пигментный эпителий отделен от сосудистой оболочки глаза так называемой мембраной Бруха.

Центральная часть сетчатки, она же макулярная область, или желтое пятно, — самая важная. Она отвечает за остроту зрения и восприятие цвета, поскольку там расположены колбочки, от которых зависит цветовое зрение (палочки же располагаются на периферической части сетчатки). Эта центральная часть имеет микроскопические размеры (диаметр 5 мм, толщина 0,2 мм). К тому же человек стареет медленно. Наблюдать более 50 лет статистически значимую группу людей, фиксируя возрастные изменения на клеточном уровне в небольшом участке сетчатки, — непростая задача.

Сетчатка, расположенная на задней стороне глазного яблока, состоит из нескольких слоев
Рис 1. Сетчатка, расположенная на
 задней стороне глазного яблока,
состоит из нескольких слоев

 

Как всегда, исследователей выручают экспериментальные животные. Мыши, крысы и кролики, увы, для данной конкретной задачи не подходят. У них по-другому стареют глаза и нет механизма защиты от возрастных повреждений, свойственного человеку. Зато у японского перепела, живущего около полутора лет, к году в сетчатке проявляются характерные симптомы старения, которые у человека видны только к 70—80 годам.

Японского перепела биологи любят. Эта маленькая птичка, весом лишь 150 г, одомашненная в Японии в конце XIX — начале XX века, — в настоящее время основная порода на перепелиных фермах. Японские перепела менее драчливы и крикливы, чем обычные, а потому их удобно разводить. Генетики исследуют проявления различных мутаций у перепела и на нем же изучают многие глазные заболевания, например глаукому, альбинизм, световое повреждение сетчатки и некоторые другие. Сейчас пытаются даже вывести такую породу перепелов, у которых глазные заболевания развиваются ускоренными темпами.

Так где именно происходят поломки? С возрастом изменяются прозрачность и спектр пропускания хрусталика, но, кроме того, происходят изменения и в сетчатке. Какие именно, стало понятно около 15 лет назад. Во-первых, в желтом пятне постепенно гибнут фоторецепторные клетки (колбочки). Противостоят этому апоптозу антиоксидантные системы защиты, о которых расскажем ниже. Во-вторых, в клетках пигментного эпителия (ответственного за питание колбочек) накапливаются фототоксичные соединения и хуже начинают работать системы защиты от них. В-третьих, нарушается проводимость мембраны Бруха, отделяющей пигментный эпителий от сосудистой оболочки глаза. В этой мембране образуются так называемые друзы, которые нарушают контакт между пигментным эпителием и сосудистой оболочкой, а следовательно, мешают транспортировке необходимых веществ и создают локальную гипоксию тканей.


Плохой хороший витамина А

Липофусциновые гранулы, которые образуются в пигментном эпителии. Слева – у человека к 60 годам, справа – у перепела к одному году жизни

Рис 2. Липофусциновые гранулы, которые образуются в пигментном эпителии. Слева – у человека к 60 годам, справа – у перепела к одному году жизни

Заметнее всего старение сетчатки человека проявляется в том, что в клетках пигментного эпителия накапливаются липофусциновые гранулы (рис. 2), о наличии которых судят по аутофлюоресценции глазного дна. (Сетчатку облучают видимым светом и регистрируют ее собственное излучение при длине волны 488 нм (граница синего и голубого света). Основной источник аутофлюоресценции - липофусцин.) Липофусциновые гранулы — сложные образования липидно-белковой природы, которые формируются из клеточного «шлака» — остатков наружных сегментов фоторецепторов. Их долго считали безопасным побочным продуктом жизнедеятельности клеток, но в начале 90-х годов XX века оказалось, что эти гранулы под действием света могут генерировать активные формы кислорода, которые, в свою очередь, повреждают и убивают клетки пигментного эпителия. Исследования последних лет доказали, что существует прямая связь между накоплением гранул в пигментном эпителии и некоторыми глазными заболеваниями, например старческой макулярной дегенерацией сетчатки (основная причина слепоты у пожилых людей), болезнью Штаргардта и другими.

Липофусциновые гранулы образуются в течение всей жизни. У человека за первые десять лет жизни их становится вдвое больше, а максимальное количество накапливается примерно к 60 годам. Исследователи считают, что в детстве процесс идет ускоренными темпами, поскольку детские хрусталики слишком прозрачны для повреждающего синего цвета. (Поэтому детям обязательно нужны солнцезащитные очки.)

У перепела эти же процессы происходят быстрее и интенсивнее: клетки пигментного эпителия насыщаются гранулами всего за год-полтора, при этом количество липофусцина в них увеличивается до 20 раз. Эксперименты показали, что чем больше света, тем больше гранул образуется. Например, если самок всего два раза по 18 часов подержать при избыточном свете (в четырехмесячном и годовалом возрасте), то через полтора месяца количество гранул в центральной зоне сетчатки вырастет на 30%. Почему-то у самцов такой сильной зависимости от освещенности нет. Возможно, у пожилых самок падает активность ферментов — соответственно появляется избыток «клеточного шлака», из которого образуются липофусциновые гранулы.

Эти гранулы опасны вдвойне. Во-первых, они переполняют жизненное пространство клеток пигментного эпителия. Во-вторых, они содержат токсичные производные ретиналя (витамина А). Под действием света эти производные могут генерировать свободные радикалы, с легкостью окисляющие многие органические соединения. Свободные радикалы вызывают цепную реакцию, в результате образуется еще больше радикалов, способных вступать в дальнейшие реакции. Если нет веществ, которые «гасят» эти радикалы (ими как раз служат антиоксиданты), то клетка гибнет.

Самые токсичные и наиболее подробно исследованные ретиноиды — это димеры ретиналя, такие как А2Е или N-ретинил-N-ретинилиденэтаноламин, изо-А2Е, а также их окисленные эпоксиформы. Под действием света они могут высвобождаться из липофусциновых гранул и после этого оказываются прямо в цитоплазме клеток пигментного эпителия. Изомеры А2Е становятся токсичными под действием синего света, а их эпоксиформы токсичны сами по себе, но могут еще дополнительно возбуждаться ультрафиолетовой областью спектра.

У взрослого человека чувствительность эпоксиформ А2Е культрафиолету не представляет реальной опасности для сетчатки, поскольку хрусталик глаза хорошо поглощает это излучение. Однако хрусталики детских глаз частично пропускают ультрафиолет, и для них этот вид димеров может быть небезопасен. Это еще предстоит уточнить в дополнительных экспериментах на японских перепелах — их роговица, хрусталик и стекловидное тело полностью пропускают ультрафиолетовый диапазон от 320 нм, поэтому маленькие птички могут быть адекватной моделью для исследований детских болезней, вызванных излишним освещением.

Хроматограммы липофусциновых гранул, сверху – у перепела, снизу – у человека

Рис 3. Хроматограммы липофусциновых гранул, сверху – у перепела,
снизу – у человека

Что же касается опасных ретиноидов, то у перепела они примерно такие же по составу (рис. 3) и их почти столько же (в относительных количествах), сколько у человека. Здесь существует обширное поле для исследований: помимо известных димеров ретиналя, в пигментном эпителии человека и перепела есть еще около десятка похожих, но еще не идентифицированных ретиноидов, с неизвестным уровнем токсичности.

К сожалению, производные ретиналя — не единственная проблема. По мере старения у человека и у перепела в два раза утолщается мембрана Бруха (прозрачная мембрана, которая отделяет сетчатку от сосудистой оболочки глаза). В толще этой мембраны, главным образом в центральной области сетчатки, появляются включения, мешающие нормальному обмену веществ между сосудистой оболочкой и пигментным эпителием. Затем, как уже упоминалось, на поверхности мембраны образуются друзы (рис. 4), выступающие в пигментный эпителий и нарушающие транспорт между ним и капиллярами сосудистой оболочки. Похоже, что образование друз — самостоятельный процесс, не связанный с накоплением липофусцина. Например, у самцов перепелов больше образуются друзы, в то время как у самок в основном накапливаются липофусциновые гранулы.

Друзы, которые нарушают транспорт между сосудистой оболочкой и пигментным эпителием

Рис 4. Друзы, которые нарушают транспорт между сосудистой оболочкой
и пигментным эпителием

Предполагается, что возрастные изменения в мембране Бруха и друзы — предпосылка для нарастающей гипоксии клеток пигментного эпителия, которая приводит к образованию макулярных дыр — дефекты структуры в центральной части сетчатки. Возможно, еще одно следствие недостатка кислорода и питательных веществ — образование новых капилляров, которые встают на пути между зрительным образом и сетчаткой.


Система защиты

В сетчатке и пигментном эпителии есть два вида защиты от повреждающего света и свободных радикалов. Практически тот же набор защищает и глаза перепела от избыточного света. В первую очередь это меланин, который располагается в отростках клеток пигментного эпителия и защищает их от света (рис. 5). Надо сказать, что у всех позвоночных животных меланин — важнейший фактор, поддерживающий деятельность пигментного эпителия. Он выполняет в глазу две функции: работает как светофильтр, ослабляя интенсивность света, попадающего на нижележащие клетки, и он же выступает в роли мощного антиоксиданта, «гася» запущенные светом свободнорадикальные реакции.



Рис 5. Меланин на отростках клеток пигментного эпителия

С возрастом количество меланина в пигментном эпителии и человека, и перепела уменьшается. У человека к70 годам (ау перепела к полутора) меланина в пигментном эпителии становится в три раза меньше, а к 90 годам — в четыре. Кстати, у животных-альбиносов, у которых в клетках пигментного эпителия совсем нет меланина, сетчатка существенно менее устойчива к фотоокислению.

Вторая система антиоксидантной защиты в сетчатках обезьян, человека (но не других млекопитающих), а также птиц — оксикаротиноиды лютеин и зеаксантин, а также их многочисленные метаболические производные. Эти вещества расположены прямо в фоторецепторных клетках, причем считается, что зеаксантин находится в основном в колбочках, сосредоточенных главным образом в центральной части, а лютеин — на палочках и достаточно равномерно распределен по сетчатке. В колбочках центральной части сетчатки зеаксантина так много, что он окрашивает этот участок в желтый цвет — отсюда и название «желтое пятно». У птиц (в частности, и у перепела) оксикаротиноиды сосредоточены в колбочках — каждая из них имеет во внутреннем сегменте единственную каплю диаметром 3—5 мкм, содержащую эти каротиноиды. Оксикаротиноиды также выполняют две функции. Во-первых, это очень сильные антиоксиданты — как и меланин, они гасят запущенные светом свободнорадикальные процессы. Если альфа-токоферол (витамин Е) принять за 100% активности, то активность лютеина — 95%, зеаксантина — 90%, а бета-каротина — только 75%. В экспериментах in vitro оксикаротиноиды активно захватывали свободные радикалы, в реальности же они должны работать еще лучше, поскольку сконцентрированы непосредственно в фоторецепторных клетках. Вторая их задача — отфильтровать токсичный синий свет до того, как он попадет на расположенные ниже фоторецепторные клетки и на клетки пигментного эпителия. Тем самым они защищают колбочки от гибели. Вспомним начало статьи: основная причина ухудшения зрения с возрастом — уменьшение количества фоторецепторных клеток. Отсюда понятно, как важны оксикаротиноиды.

Эти вещества хорошо изучены — так, известно, что молекулы зеаксантина располагаются поперечно, поэтому они плотно упакованы в бислойных липидных мембранах. В то же время молекулы лютеина располагаются в мембране продольно, поэтому плотность его упаковки и концентрация в мембране оказываются существенно ниже.

В организме из оксикаротиноидов получается целый набор производных, и все они — активные антиоксиданты. Кстати, зеаксантина и его производных у человека и перепела примерно одинаковые количества, а доля лютеина у перепелов — всего 2%, тогда как у человека 53,5%. Однако интереснее другое. Содержание оксикаротиноидов в сетчатке не только различается у разных людей, но и сильно зависит от того, что мы едим. Для начала, у разных людей количество пигмента может различаться чуть ли не в десять раз — в зависимости от пола, пигментации, расовой принадлежности и образа жизни. Больше всего его у кареглазых, здоровых и некурящих мужчин. Но эксперименты показывают, что если сесть на интенсивную лютеин-зеаксантиновую диету (табл.), то количество оксикаротиноидов в сетчатке человека будет расти и выйдет на максимум за 40—50 дней (перепелу для этого нужна всего неделя).
 

Лютеин и зеаксантин в продуктах (проценты
от общего содержания каротиноидов)

Продукт питания Лютеин Зеаксантин
Яичный желток 54 35
Кукуруза 60 25
Киви 45 0
Красный грейпфрут 43 10
Цуккини 47 5
Тыква 49 0
Шпинат 47 0
Оранжевый перец 8 37
Огурец 38 4
Горох 41 0
Зеленый перец 36 3
Апельсиновый сок 15 20
Медовый нектар 17 18
Сельдерей 32 2


В конце 1990-х годов ученые доказали, что зеаксантин и лютеин играют очень важную роль в защите сетчатки. Их недостаток приводит к развитию катаракты и возрастной макулярной дегенерации. Напомним, что макула — это центральная часть сетчатки, желтое пятно, а возрастные изменения, которые в ней происходят, так называемая макулярная дистрофия, — огромная проблема для геронтологов, самая частая причина слепоты у людей старше 55 лет. Лютеин-зеаксантиновая диета действительно снижает риск развития макулярной дегенерации. В экспериментах на перепелах такая диета заметно препятствовала накоплению опасных димеров ретиналя в клетках пигментного эпителия и липофусцино-вых гранулах. Кроме того, у птичек, сидевших на лютеиновой диете, палочек и колбочек гибло существенно меньше.

Вот так старение глаз у маленькой птички позволяет в ускоренном режиме пронаблюдать почти все возрастные изменения в глазу человека. А потом и протестировать вещества, которые, возможно, остановят этот процесс.

Доктор биологических наук П. П. Зак
Доктор биологических наук А. Е. Донцов
«Химия и жизнь», 2013, № 7, стр. 16-19


Перепелиные яйца




Статья была Вам интересна? Подпишитесь на рассылку “Перепёлка.org.ua - новости перепеловодства” и Вы всегда будете в курсе инноваций в мире перепелов. Подписаться >>



Вы можете высказать своё мнение по данному материалу или задать вопрос. Администратор сайта ежедневно просматривает комментарии и отвечает на вопросы.

Станислав 2016-08-02 05:46:30
Спасибо, очень полезная информация и прекрасная статья. По представленным материалам есть смысл задуматься над изучением влияния на те-же изменения в глазу с использованием различного цвета освещенности при выращивании этих птичек и выбрать наиболее рациональное.

[Ответить]

Оставить комментарий

Ваше имя:
Ваша почта:

Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить