Fotoreceptory sú svetlo špecializované senzorické bunky na ľudskej sietnici. Pohlcujú rôzne elektromagnetické svetelné vlny a prevádzajú tieto podnety na bioelektrické excitácie. Pri dedičných chorobách ako napr retinitis pigmentosa alebo dystrofia kužeľovou tyčou, fotoreceptory kúsok po kúsku zahynú, kým slepota vyskytuje.
Čo sú to fotoreceptory?
Fotoreceptory sú svetlocitlivé senzorické bunky špecializované na vizuálny proces. Elektrický potenciál sa vytvára zo svetla v senzorických bunkách oka. Ľudské oko obsahuje tri rôzne typy fotoreceptorov. Okrem prútov zahŕňajú kužele a fotocitlivé zhluk nervových buniek bunky. Biológia rozlišuje medzi fotobunkami stavovcov a bezstavovcov. Depolarizácia prebieha vo fotobunkách bezstavovcov. To znamená, že bunky reagujú na svetlo znížením ich napätia. Naproti tomu hyperpolarizácia prebieha u stavovcov. Ich fotoreceptory preto pri vystavení svetlu zvyšujú svoje napätie. Na rozdiel od bezstavovcov sú fotoreceptory stavovcov sekundárne receptory. Premena podnetu na akčný potenciál prebieha teda mimo receptor. Rastliny obsahujú okrem ľudí a zvierat aj fotoreceptory, ktoré bránia dopadu svetla.
Anatómia a štruktúra
Na prúte je asi 120 miliónov tyčí sietnica oka. Kužele tvoria asi 6 miliónov z asi jedného milióna zhluk nervových buniek buniek v oku, asi jedno percento je fotocitlivé. Najcitlivejšie na svetlo fotoreceptory sú tyčinky. The slepá škvrna oka neobsahuje žiadne receptory okrem kužeľov. Preto by človek mal skutočne vidieť dieru, kde slepá škvrna je umiestnený. Nie je to tak len preto, lebo mozog vypĺňa medzeru vnímavými spomienkami. Tyčinky sietnice obsahujú takzvané disky. Kužele, na druhej strane, obsahujú membránové záhyby. V týchto priestoroch sú vybavené takzvanou vizuálnou fialovou farbou. Celkovo majú prúty a kužele podobnú štruktúru. Každý z nich má vonkajší segment, v ktorom sa vykonávajú ich najdôležitejšie úlohy. Vonkajšie segmenty kužeľov sú kužeľovité a širšie ako dlhé a úzke vonkajšie segmenty tyčiniek. Cilium alebo výčnelok plazmatickej membrány spája každý z vonkajších a vnútorných segmentov receptorov. Každý vnútorný segment pozostáva z elipsoidu a myoidu s endoplazmatickým retikulom. Vonkajšia zrnitá vrstva fotoreceptorov spája telo bunky s jadrom. An axon so synaptickým koncom vo forme pásky alebo doštičky sa pripája ku každému telu bunky. Títo synapsie sa tiež nazývajú stužky.
Funkcia a úlohy
Elektromagnetické vlny svetla sa fotoreceptormi ľudského oka premieňajú na bioelektrickú excitáciu. Funkciou všetkých troch typov fotoreceptorov je teda absorbovať a konvertovať svetlo. Tento proces je tiež známy ako fototransdukcia. Za týmto účelom receptory absorbujú fotóny svetla a iniciujú komplexnú biochemickú reakciu na zmenu membránového potenciálu. Zmena potenciálu zodpovedá hyperpolarizácii stavovcov. Tri rôzne typy receptorov sa líšia vstrebávanie limity a líšia sa tak svojou citlivosťou na určité vlnové dĺžky. Hlavným dôvodom je odlišný vizuálny pigment v každom type bunky. Tieto tri typy sa teda trochu líšia svojou funkciou. The zhluk nervových buniek bunky napríklad regulujú rytmus deň-noc. Prúty a kužele naopak hrajú úlohu pri rozpoznávaní obrazu. Tyče sú zodpovedné hlavne za videnie svetlo-tma. Šišky naopak hrajú úlohu iba za denného svetla a umožňujú rozpoznávanie farieb. Fototransdukcia prebieha v každom z vonkajších segmentov fotoreceptorov. V tme je väčšina fotoreceptorov v nestimulovanom stave a má nízky pokojový membránový potenciál vďaka svojmu otvoreniu sodík kanály. V pokoji natrvalo uvoľnia neurotransmiter glutamát. Len čo však svetlo vstúpi do oka, otvorí sa sodík kanály sa zatvárajú. Vďaka tomu sa zvyšuje potenciál buniek a dochádza k hyperpolarizácii. Počas tejto hyperpolarizácie je aktivita receptora inhibovaná a uvoľňuje sa menej vysielačov. Toto retrográdne vydanie glutamát otvára iónové kanály po prúde bipolárnych a horizontálnych buniek. Impulz z fotoreceptorov sa prenáša cez otvorené kanály do nervových buniek, ktoré potom aktivujú samotné gangliové a amakrínové bunky. Signál z receptorov sa teda prenáša na signál mozog, kde sa hodnotí pomocou vizuálnych pamätí.
Choroby
Pokiaľ ide o fotoreceptory ľudského oka, môže sa vyskytnúť veľa druhov sťažností a chorôb. Mnohé z nich sa prejavujú ako progresívna strata zraku. Napríklad dystrofia kužeľovej tyčinky je forma zdedenej dystrofie sietnice, ktorá spôsobuje hynutie fotoreceptorov. Pri tomto dedičnom ochorení pacient kontinuálne stráca kužele a tyčinky v dôsledku ukladania pigmentu sietnice. Tento proces sa v počiatočných štádiách prejavuje zníženou zrakovou ostrosťou, zvýšenou citlivosťou na svetlo a začínajúcou farbou slepota. Citlivosť v centrálnom zornom poli klesá. V neskoršom priebehu choroba napáda aj periférne zorné pole. Príznaky ako noc slepota sa môže vyvinúť. Po určitom čase pacient pravdepodobne úplne oslepne. Od tejto choroby je potrebné odlíšiť pigmentovú sietnicu sietnice, známu tiež ako dystrofia z tyčiniek. Pri tejto forme ochorenia sietnice sú príznaky rovnaké ako pri kužeľovitej dystrofii, príznaky sú však zvrátené. To znamená, že retinitis pigmentosa sa najskôr prejaví v nočná slepota, zatiaľ čo nočná slepota pre ochorenie kužeľovitých tyčí je symptomatická až v neskoršom priebehu. Priebeh pigmentovej sietnice je zvyčajne menej závažný ako priebeh dystrofie kužeľovou tyčinkou. Okrem týchto degeneratívnych chorôb môžu byť ovplyvnené aj zmyslové bunky vizuálneho systému zápal alebo byť poškodený pri nehode.
