Úvod

Na přelomu 60. a 70. let minulého století se ukázalo, že kromě tyčinek a čípků, zprostředkujících zrakové obrazy (image forming vision), je v sítnici přítomen ještě třetí druh světločivných elementů. Jde o gangliové buňky, které obsahují fotopigment melanopsin a na rozdíl od jiných gangliových buněk sítnice přímo reagují na světlo (mRGCs neboli ipRGCs, intrinsically photoreceptive retinal ganglion cells).

Fotoreceptivní buňky zrakového systému obsahující melanoopsin

ipRGs tvoří méně než 1 % všech gangliových buněk v sítnici. Axony ipRGs vytvářejí retinohypotalamickou dráhu (tractus retinohypothalamicus), která přímo zásobuje nucleus suprachiasmaticus hypotalamu. Představují počáteční článek prastarého a evolučně konzervovaného systému regulujícího a řídícího naše cirkadiánní rytmy (non-image-forming responses). Zrakovým pigmentem ipRGCs je melanopsin. Je odlišný od fotopsinu a skotopsinu, které byly dříve nalezeny v tyčincích a čípcích, a je citlivý k modré části spektra viditelného světla (maximum kolem 480 nm). Vyskytuje se v několika izomerech, podle nichž se ipRGCs dělí na subtypy. Navíc je přítomnost světločivných elementů obsahujících melanoopsin nově prokazována i v duhovce, kde se podílí na pupilárním světelném reflexu.

Funkce retinohypotalamické dráhy

Párový nucleus suprachiasmaticus je uložený po obou stranách ve hmotě hypotalamu nad křížením zrakových drah. Je nadřazeným centrem regulace a řízení cirkadiánních (24hodinových) rytmů v našem těle. Na základě pravidelného střídání fází světla a tmy získává vlastní, přibližně 24hodinovou spontánní a autonomní periodicitu, která dlouho přetrvává i v nepřítomnosti vnějších podnětů. Při posunu fází se adaptuje na nový rytmus. Světlo prostřednictvím retinotalamické dráhy a nc. suprachiasmaticus potlačuje produkci melatoninu a reguluje cyklus spánek-bdění. Retinohypotalamická dráha se také spolupodílí na zornicovém fotoreflexu.

Rytmické oscilace aktivity (biologické hodiny) existují ve všech organismech, od prokaryot přes rostliny až po člověka. V mnohobuněčných organismech existují periferní biologické hodiny, které do jisté míry samostatně fungují v jednotlivých orgánech a tkáních, včetně například jater anebo tukové tkáně, a které jsou zároveň ovlivňovány a koordinovány centrálními podněty z nc. suprachiasmaticus.

Poruchy řízení cirkadiánních rytmů

Závislost tělesné aktivity na střídání světla a tmy se mimo jiné promítá do periodického příjmu a zpracování potravy a výdeje energie. Proto se poruchy řízení a souhry cirkadiánních rytmů nově zkoumají v souvislosti s komplexními (civilizačními) nemoceni, zejména obezitou.

Zpracoval: Jaroslav Veselý, Ústav patologciké fyziologie LF UP v Olomouci a Katedra fyziologie a patofyziologie LF OU v Ostravě.