Respuesta de las neuronas retinianas a la lesión y su neuroproteccióncaracterización de las células ganglionares alfa de la retina

Resumen

Introducción: Las lesiones del sistema nervioso central (SNC) de los mamíferos adultos causan, en la mayoría de los casos, daños irreparables y permanentes. El sistema visual y, en particular, la retina se utiliza a menudo como modelo para estudiar los procesos neurodegenerativos subyacentes a la fisiopatología del SNC, pero no siempre se dispone de las herramientas necesarias. Objetivos: Aquí proponemos una nueva herramienta para estudiar el flujo de calcio intracelular en las células bipolares de la retina (CB). También caracterizamos las células ganglionares retinianas alfa (CGRα) en la retina pigmentada de ratón y estudiamos la supervivencia de estas células en un modelo de sección intraorbitaria del nervio óptico (SNO) y excitotoxicidad inducida por la administración intravítrea de ácido N-metil-D-aspártico (NMDA). En estos modelos, evaluamos los efectos neuroprotectores de la administración sistémica de las moléculas 7,8-Dihidroxiflavona (DHF), que es un potente agonista del receptor TrkB, ITH12657, que es un bloqueante selectivo del canal calcio dependiente de voltaje, e ITH15004, que es un antagonista selectivo del receptor P2X7. Además, caracterizamos un modelo de hipertensión ocular aguda (HTOA) en la rata albina adulta y el ratón pigmentado. Analizamos las vías de muerte celular implicadas tras la HTOA y los efectos protectores de las moléculas DHF, ITH12657 e ITH15004. Materiales y métodos: Para estudiar el flujo de Ca2+ intracelular inyectamos el virus AAV2.Ple265.GCaMP6f.WPRE y analizamos los cambios que se producían en los terminales axonales de las células bipolares tras la iluminación in vivo con microscopía de 2 fotones. Para estudiar los efectos en la retina de SNO, NMDA o HTOA y su protección utilizamos técnicas in vivo como el electrorretinograma de campo completo (ERG) y la tomografía de coherencia óptica de dominio espectral (SD-OCT) y técnicas ex vivo como la inmunohistoquímica y la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR). Resultados: i) el AAV2.Ple265. GCaMP6f es una buena herramienta para estudiar el flujo de calcio en los terminales CB, y se pudo observar que los microdominios de un mismo terminal no responden igual al mismo estímulo luminoso; ii) las CGRα representan el 5,23% de la población de CGR en la retina de ratones pigmentados. Las CGRα que responden a la luz de forma sostenida son más frecuentes en el cuadrante temporal superior, mientras que las que responden de forma transitoria pueblan principalmente la parte media-periférica de la retina; iii) la HTOA causa daños permanentes y severos tempranamente en la retina interna y posteriormente en la retina externa. Cursa con 6 tipos de muerte celular y la combinación de DHF, ITH12657 e ITH15004 previene la degeneración retiniana; iv) la excitotoxicidad NMDA provoca una degeneración desigual en los subtipos CGRα. Mientras que las CGRα-OFF casi desaparecen tras la excitotoxicidad NMDA, las CGRα-ONt no se ven afectadas, y la población de CGRα-ONs se reduce en un 73%. El ITH12657 rescata las CGRα-ONs hasta 21 días y la DHF hasta 7 días; v) la SNO resulta en una desaparición casi completa de la población CGRα-OFF y en la pérdida del 75% de las CGRα-ONs. La DHF rescata el 66% de las CGRα-ON hasta los 14 días y mejora la funcionalidad de las CGR hasta los 21 días. Conclusiones: La información visual que es percibida por una única célula bipolar de cono se clasifica en sus terminales axonales. Las CGRα representan el 5,2% de la población total de CGR de ratones pigmentados, y presentan diferente resiliencia dependiendo del subtipo y del tipo de lesión. Las moléculas DHF, ITH12657 e ITH15004 muestran efectos beneficiosos en los modelos de lesión retiniana de SNO, HTOA o NMDA y podrían utilizarse en el futuro para tratar el glaucoma.