Fotoreceptory jsou světlo specializované senzorické buňky na lidské sítnici. Pohlcují různé elektromagnetické světelné vlny a převádějí tyto podněty na bioelektrickou excitaci. U dědičných onemocnění, jako je retinitis pigmentosa nebo dystrofie s kuželovými tyčemi, fotoreceptory kousek po kousku hynou, dokud slepota nastane.
Co jsou fotoreceptory?
Fotoreceptory jsou senzitivní buňky citlivé na světlo, které se specializují na vizuální proces. Elektrický potenciál je generován světlem v senzorických buňkách oka. Lidské oko obsahuje tři různé typy fotoreceptorů. Kromě prutů zahrnují kužely a fotocitlivé ganglion buňky. Biologie rozlišuje mezi fotobuňkami obratlovců a bezobratlých. Depolarizace probíhá ve fotobunkách bezobratlých. To znamená, že buňky reagují na světlo snížením jejich napětí. Naproti tomu hyperpolarizace probíhá u obratlovců. Jejich fotoreceptory proto zvyšují své napětí, když jsou vystaveny světlu. Na rozdíl od bezobratlých jsou fotoreceptory obratlovců sekundárními receptory. Přeměna podnětu na akční potenciál proto probíhá mimo receptor. Kromě lidí a zvířat obsahují rostliny také fotoreceptory, které brání dopadu světla.
Anatomie a struktura
Na prutu je asi 120 milionů prutů sítnice oka. Kužele tvoří asi 6 milionů z asi jednoho milionu ganglion buněk v oku, asi jedno procento je fotocitlivé. Nejcitlivější na světlo fotoreceptory jsou tyče. The slepá skvrna oka neobsahuje žádné receptory kromě kuželů. Proto by člověk měl skutečně vidět díru, kde slepá skvrna je umístěn. Není tomu tak jen proto, že mozek vyplňuje mezeru vnímavými vzpomínkami. Tyčinky sítnice obsahují takzvané disky. Kužele, na druhé straně, obsahují záhyby membrány. V těchto oblastech jsou vybaveny takzvanou vizuální fialovou. Celkově mají pruty a kužele podobnou strukturu. Každý z nich má vnější segment, ve kterém jsou prováděny jejich nejdůležitější úkoly. Vnější segmenty kuželů jsou kuželovité a širší než dlouhé a úzké vnější segmenty tyčí. Cilium nebo výčnělek plazmatické membrány spojuje každý z vnějších a vnitřních segmentů receptorů. Každý vnitřní segment se skládá z elipsoidu a myoidu s endoplazmatickým retikulem. Vnější zrnitá vrstva fotoreceptorů spojuje tělo buňky s jádrem. An axon se synaptickým koncem ve formě pásky nebo desky se připojí ke každému tělu buňky. Tyto synapsy se také nazývají stužky.
Funkce a úkoly
Fotoreceptory lidského oka přeměňují elektromagnetické vlny světla na bioelektrickou excitaci. Funkce všech tří typů fotoreceptorů je tedy absorpce a přeměna světla. Tento proces je také známý jako fototransdukce. Za tímto účelem receptory absorbují fotony světla a iniciují složitou biochemickou reakci, která mění membránový potenciál. Změna potenciálu odpovídá hyperpolarizaci obratlovců. Tři různé typy receptorů se liší vstřebávání a tím se liší v jejich citlivosti na určité vlnové délky. Hlavním důvodem je odlišný vizuální pigment v každém typu buňky. Tyto tři typy se tedy poněkud liší ve své funkci. The ganglion buňky například regulují rytmus den-noc. Na druhé straně tyče a kužely hrají roli při rozpoznávání obrazu. Tyče jsou hlavně zodpovědné za vidění světlo-tma. Na druhé straně kužele hrají roli pouze za denního světla a umožňují rozpoznávání barev. Fototransdukce probíhá v každém z vnějších segmentů fotoreceptorů. Ve tmě je většina fotoreceptorů v nestimulovaném stavu a díky svému otevření má nízký klidový membránový potenciál sodík kanály. V klidu trvale uvolní neurotransmiter glutamát. Jakmile však světlo vstoupí do oka, otevře se sodík kanály se zavírají. Ve výsledku se zvyšuje potenciál buněk a dochází k hyperpolarizaci. Během této hyperpolarizace je aktivita receptoru inhibována a uvolňuje se méně vysílačů. Toto retrográdní vydání glutamát otevírá iontové kanály následných bipolárních a horizontálních buněk. Impuls z fotoreceptorů se přenáší otevřenými kanály do nervových buněk, které pak aktivují samotné gangliové a amakrinní buňky. Signál z receptorů se tedy přenáší na mozek, kde je vyhodnocován pomocí vizuálních vzpomínek.
Nemoci
Pokud jde o fotoreceptory lidského oka, může nastat mnoho druhů stížností a nemocí. Mnohé z nich se projevují progresivní ztrátou zraku. Například dystrofie s kuželovými tyčinkami je forma zděděné dystrofie sítnice, která způsobuje, že fotoreceptory zahynou. U tohoto dědičného onemocnění pacient trvale ztrácí kužely a tyčinky v důsledku ukládání pigmentu sítnice. Tento proces se v raných fázích projevuje snížením zrakové ostrosti, zvýšením citlivosti na světlo a začínající barvou slepota. Citlivost v centrálním zorném poli klesá. V pozdějším průběhu onemocnění také napadá periferní zorné pole. Příznaky jako noc slepota se může vyvinout. Po nějaké době pacient pravděpodobně úplně oslepne. Retinální pigmentosa, známá také jako dystrofie s tyčinkami, musí být odlišena od této nemoci. U této formy onemocnění sítnice jsou příznaky stejné jako u dystrofie kuželíkovou tyčí, ale příznaky jsou obráceny. Tohle znamená tamto retinitis pigmentosa nejprve se projeví v Noční slepota, zatímco noční slepota pro nemoc kuželových tyčí je symptomatická až v pozdějším průběhu. Průběh pigmentové sítnice je obvykle méně závažný než průběh dystrofie kuželovými tyčinkami. Kromě těchto degenerativních onemocnění mohou být ovlivněny také senzorické buňky zrakového systému zánět nebo být poškozeny nehodami.
