Adaptación retiniana en tres modelos experimentalesdegeneración retiniana, miopía inducida y expresión de aquaporina-4 en luz y oscuridad

Resum

La retina es un neuroepitelio donde estructura y función se encuentran íntimamente ligados, por lo que la información derivada de su estudio ctitológico e histológico resulta fundamental en el entendimiento de procesos patológicos del sistema Nervioso Central (SNC). La aplicación de diversas técnicas de inmunocitoquímica y de microscopía resulta fundamental, al permitir el análisis detallado de sus diferentes poblaciones celulares. Esto, unido a la gran similitud que existe para la retina de todos los vertebrados, resalta la importancia de la aplicación de estas técnicas en diferentes modelos de experimentación animal. De esta forma, la retina de los vertebrados ha sido empleada como modelo para el estudio de: Procesos degenerativos de la retina. Modelos experimentales en mamíferos comparten una gran similitud con los patrones de degeneración observados en la retina humana. Existe una gran variedad de modelos transgénicos que varían tanto en el motivo desencadenante de la degeneración (por ejemplo tipo de mutación causante de la muerte de los fotorreceptores), como en la progresión temporal de ésta. Asimismo, son cada vez más frecuentes los estudios de degeneración recogidos en especies de vertebrados inferiores, como por ejemplo en la retina de peces teleósteos. Alteraciones en el tráfico de fluidos del SNC. El equilibrio homeosmótico del SNC depende en gran medida del preciso ajuste acuoso entre los distintos compartimentos celulares. Disfunciones asociadas a la ruptura de este equilibrio pueden ser motivo de alteraciones graves en el SNC. En este punto, el estudio de las aquaporinas puede resultar de vital importancia. De todas ellas, aquaporina-4 juega un papel primordial en la regulación del tráfico acuoso en el SNC de mamíferos y en la retina de ciertos grupos de vertebrados. Por otro lado, la regulación de aquaporina-4 es un objetivo fundamental en el desarrollo de terapias dirigidas contra el edema cerebral, como así han sugerido diversos estudios realizados en modelos de ratón knockout para esta proteína. Sin embargo, la presencia de aquaporinas no ha sido descrita hasta la fecha en la retina de vertebrados inferiores. Disfunciones visuales asociadas a un crecimiento ocular incorrecto. Tanto la miopía como la hipermetropía pueden ser producto de un crecimiento ocular incorrecto cuyo origen se desconoce. Sin embargo, ha sido propuesto que la señal desencadenante para este crecimiento debe de residir en la retina por medio de una modulación neuroquímica. De este modo, la búsqueda de moléculas candidatas que controlen el crecimiento ocular resulta fundamental. Diversos modelos animales han sido ampliamente utilizados dada su gran versatilidad a la hora de modificar su crecimiento ocular mediante el uso de lentes de distinto signo, como por ejemplo el pollo y el conejillo de indias. El empleo de estos modelos ha sugerido que moléculas como la dopamina, ácido retinoico o el oxido nítrico, deben de ejercer una importante función regulatoria. El estudio de los errores refractivos en modelos experimentales de vertebrados inferiores se encuentra no obstante menos estudiado. El objetivo fundamental de esta tesis doctoral, radica en el estudio de los cambios y modificaciones que ocurren en la retina a nivel celular, como consecuencia de diferentes tipos de situaciones experimentales, llevadas a cabo en tres modelos experimentales animales. Concretando los objetivos se pueden resumir en: 1. Evaluar morfológicamente los cambios acontecidos para la población de S-conos en la retina degenerativa de rata S334ter-3, como modelo de degeneración retiniana producto de una mutación en la rodopsina similar a la encontrada en la retinitis pigmentosa humana. 2. Determinar la presencia de aquaporina-4 en la retina de la dorada (Sparus aurata) mediante inmunocitoquímica, y sus posibles cambios durante la adaptación a la luz y a la oscuridad. Asimismo, determinar la presencia de determinados marcadores moleculares en las células aquaporina-4-inmunoreactivas, con el fin de establecer su posible carácter neuroquímico. 3. Determinar la influencia de la miopía experimental sobre la densidad poblacional de las células amacrinas óxido nítrico positiva Resultados y Conclusiones A. Alteraciones morfológicas de los S-conos derivadas de un déficit congénito adquirido. 1. En la línea transgénica S334ter-3, los cambios morfológicos acaecidos en los S-conos ocurren posteriormente y como consecuencia de la muerte celular de los bastones. Este evento representa así un fenómeno general en los modelos de degeneración registrados hasta la fecha. 2. De forma análoga a lo ocurrido en otros modelos RD como por ejemplo rd1, rd10 y P23H-line-3, la población de S-conos en la línea S334ter-3 muestra una remodelación morfológica gradual concomitante con el curso degenerativo, hecho que constata un fenómeno general de plasticidad retiniana. 3. La presencia de arrestina y recoverina moléculas imprescindibles para el mecanismo de fototransducción visual, así como de S-opsina y de cintillas sinápticas normales en los terminales sinápticos de los S-conos remodelados, indica la posibilidad de que éstos preserven su actividad funcional en estadios avanzados de la degeneración. El estudio detallado de estas conexiones, podría contribuir de manera importante en el desarrollo de terapias que impliquen un rescate funcional de los conos. B. Variación en la expresión de aquaporina-4 derivados de la fluctuación lumínica ambiental. 1. La expresión de AQP4 en poblaciones neuronales tales como los conos, células amacrinas GABAergicas y células bipolares-ON de conos, constituye un hallazgo novel en la retina de los vertebrados. Asimismo, la presencia de AQP4 en las células de Müller de S.aurata refuerza un fenómeno general que se da en la retina de los diferentes grupos de vertebrados estudiados hasta la fecha. 2. De forma análoga a lo registrado en otras especies de vertebrados, la presencia de AQP4 en los procesos vitreales de las células de Müller sugiere un intenso tráfico acuoso entre la retina interna y el humor vítreo, clave para el mantenimiento de un correcto equilibrio osmótico y homeostasis neural. 3. El mayor inmunomarcaje de AQP4 en la INL en retinas adaptadas a la oscuridad, sugiere que su expresión se encuentra influenciada por el ritmo circadiano. A su vez, el paralelismo existente con el tamaño celular en la población de AQP4-ACs, invita a pensar que este canal transportador de agua participa en la regulación volumétrica de ciertos tipos neuronales. 4. El estudio de las AQPs en la retina de los peces teleósteos puede constituir en definitiva un buen modelo experimental para el análisis del tráfico de fluidos en el SNC de vertebrados, dada su gran plasticidad y versatilidad adaptativa ante situaciones de diferente tipo. C. Cambios en la densidad poblacional NOS-inmunoreactiva durante el desarrollo de errores refractivos oculares. 1. El desarrollo de miopía se acompañó de una reducción drástica y generalizada en la densidad de NOS-DACs, al mismo tiempo que de un descenso no tan acusado para la población NOS tipo-I. Ya que esta reducción no es debida a una muerte celular, sugiere que la expresión de NOS es regulada negativamente durante el desarrollo de miopía e involucra a estos tipos celulares en el control del crecimiento ocular. 2. La correlación inversa entre el tamaño ocular y densidad celular para la población NOS-DACs y NOS tipo-I, insinúa un efecto protector del NO durante el desarrollo de miopía. 3. La reducción observada en la inmunoreactividad de ChAT y glutamato en la retina de ojos miopes, podría reflejar un cambio de la actividad colinérgica y glutamatérgica durante el desarrollo de miopía. Ya que ambas vías se encuentran íntimamente relacionadas con la vía de señalización del NO, cambios en la expresión de NOS podría comprometer la actividad normal de las mismas.