Un nuevo estudio de científicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI, por sus siglas en inglés) muestra que las células nerviosas y los vasos sanguíneos en el ojo se comunican constantemente para mantener un flujo de sangre saludable y prevenir enfermedades.
«Estas neuronas producen una sustancia química esencial para la supervivencia de los vasos sanguíneos y la supervivencia y la función de los fotorreceptores, las células más importantes para mantener la vista», explica el autor principal del trabajo, el profesor de TSRI Martin Friedlander.
El estudio, publicado en la edición digital de The Journal of Clinical Investigation, tiene implicaciones para el tratamiento de enfermedades como la retinopatía diabética y la degeneración macular relacionada con la edad, las principales causas de pérdida de visión en los adultos.
Como el ojo es a menudo un buen modelo para entender el funcionamiento del cerebro, los resultados proporcionan pistas sobre las principales enfermedades neurológicas como el alzhéimer.
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Ojo: pequeño, pero complejo
Para ser un órgano tan pequeño, el ojo es extremadamente complejo. La luz entra a través de la pupila y pasa a través de cuatro capas de la retina antes de llegar a los fotorreceptores sensibles a la luz. «La retina tiene una arquitectura muy sofisticada (describe Friedlander). Si hay un poco de exceso de líquido, algo de hinchazón o unas pocas células muertas, la luz no entrará correctamente y la visión puede verse afectada».
La segunda capa intermedia de los vasos sanguíneos de la retina parece activarse durante periodos de bajos niveles de oxígeno y actúa como una «reserva» de los vasos sanguíneos en la retina. Cuando los niveles del flujo de sangre y oxígeno son bajos, un factor de transcripción llamado factor inducible por hipoxia (HIF, por sus siglas en inglés) desencadena la producción de una sustancia química llamada VEGF.
Entonces, VEGF provoca un nuevo crecimiento de los vasos sanguíneos, llevando más oxígeno a la zona. Desafortunadamente, estos nuevos vasos sanguíneos pueden tener fugas de sangre y otros fluidos y oscurecer la visión, como sucede en la degeneración macular relacionada con la edad, una versión «húmeda» de las causas de pérdida de la visión en el centro del ojo, y la retinopatía diabética, en la que algunas personas con diabetes desarrollan visión borrosa o irregular.
En el nuevo estudio, el equipo se centró en las neuronas llamadas células amacrinas y células horizontales, que tienen un papel conocido en el ‘preprocesamiento’ o ajuste de las señales eléctricas transmitidas al cerebro por parte de los fotorreceptores después de que han sido estimulados por los fotones de luz.
Estas células llamaron la atención de los investigadores porque parecen envolverse alrededor de los vasos sanguíneos (todos juntos se llaman la vasculatura) de la capa intermedia.
«Nos preguntamos si estas neuronas en realidad estaban alterando la manera en la que se forma y se comporta la vasculatura», señala el investigador asociado de TSRI Peter Westenskow, coprimer autor del nuevo documento con el científico de TSRI Yoshihiko Usui.
Para tratar de averiguarlo, los autores ‘bloquearon’ la producción de VEGF en las células amacrinas y horizontales en ratones antes de que nacieran. Así, encontraron que estos ratones nunca desarrollaron los vasos sanguíneos normales en la capa intermedia, lo que conduce a la degeneración de los fotorreceptores y el deterioro grave de la visión.
Esto fue sorprendente puesto que la investigación anterior había concluido que no hay indicios de que estas células fueran una fuente importante de VEGF. Para localizar más pistas sobre este hallazgo inesperado, los científicos establecieron más experimentos con el fin de probar si las células amacrinas y horizontales realmente proporcionaron VEGF.
Dado que HIF indica a las células que produzcan VEGF, los investigadores se preguntaron si la supresión de HIF en las células amacrinas y horizontales lograría también detener el canal de VEGF y el desarrollo de los vasos sanguíneos en la capa intermedia normal. De hecho, encontraron que la supresión del gen para una forma de HIF, llamada HIF-1a, también dio lugar a una falta de vasos sanguíneos en esta área y los problemas de visión posteriores.
Esto proporciona una prueba más de que VEGF de las células amacrinas y horizontales realmente marca una diferencia en el crecimiento de los vasos sanguíneos. Para una mejor comprensión de la producción de VEGF en las células, los autores analizaron el papel de una proteína llamada VHL (von Hippel-Lindau), que normalmente mantiene los niveles de HIF bajos.
Tras anular el gen que produce VHL en amacrinas y células horizontales, los investigadores observaron altos niveles de HIF, sobreproducción de VEGF y un peligroso crecimiento de los vasos sanguíneos típico de muchas enfermedades de los ojos. Finalmente, utilizaron una técnica llamada ablación genética para matar las células amacrinas y horizontales por completo y vieron que esto dio lugar a una falta de crecimiento normal de los vasos en la capa intermedia.
En conjunto, los experimentos confirmaron que las neuronas y los vasos sanguíneos en la capa intermedia se comunican para respaldar un crecimiento normal de los vasos sanguíneos, manteniendo un equilibrio entre el suministro de sangre suficiente y evitando el crecimiento excesivo de los vasos sanguíneos. «Esto es fascinante (celebra Westenskow). Las señales procedentes de estas células son un fino ajuste de esta capa de la vasculatura».
Dado que la retina es una extensión directa del cerebro y el único lugar en el cuerpo donde los científicos pueden visualizar fácilmente las neuronas, los vasos sanguíneos y otros jugadores neurológicos que trabajan juntos, el trabajo no sólo tiene implicaciones para el tratamiento de la pérdida de visión, sino también para enfermedades cerebrales como el Alzheimer, el Parkinson e incluso la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). «Si podemos entender mejor qué conduce a la acumulación de estas proteínas anormales en el ojo, podríamos esperar que también nos dé una idea de cómo se produce en el cerebro», augura el investigador Friedlander.
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