Estudios sobre la expresión y función de fotopigmentos no visuales de la familia de melanopsinas en la retina de vertebrados

Abstract

La fotosensibilidad retinal para medir niveles generales de iluminación es una función antiguamente adquirida en términos evolutivos, y probablemente anterior a la visión formal. La retina es un tejido neuronal sensible a la luz capaz de detectar y transmitir información fótica al cerebro. Aunque su función más conocida es permitir la formación de una imagen representativa del mundo (visión formal), la retina tiene una segunda función, menos conocida pero igualmente importante: funcionar como sensor de la intensidad de luz ambiente, con funciones independientes a la formación de imágenes (NIF, del inglés non image forming). Sabiendo que el ambiente en nuestro mundo es cambiante, la óptima supervivencia de los distintos organismos que habitan la tierra depende de anticiparse a los cambios y adaptar su fisiología acorde a los mismos. Esto es logrado a través de un reloj circadiano central ubicado en el hipotálamo de los vertebrados, en los núcleos supraquiasmáticos. Estos núcleos generan un ritmo de aproximadamente 24 horas que coordina temporalmente distintos ritmos fisiológicos y conductuales. Esta actividad endógena requiere un ajuste diario en su relación con el ciclo de luz solar exterior; y es ésta una de las principales funciones de la visión NIF, además del reflejo pupilar, la regulación del sueño, la supresión aguda de melatonina pineal, etc. Estas funciones son radicalmente diferentes de la visión formal clásica en varios aspectos: 1) la visión formal está mediada directamente por los fotorreceptores “clásicos”, bastones y conos, mientras que la visión NIF depende principalmente de una población de células ganglionares retinales “intrínsecamente fotosensibles” (CGRif), 2) estos dos tipos generales de neuronas fotosensibles divergieron en una etapa muy temprana de la evolución; los bastones y conos son fotorreceptores de tipo “ciliado” que responden a la luz a través de una hidrólisis de GMPc catalizada por una fosfodiesterasa específica, que lleva al cierre de canales de cationes y a la hiperpolarización de las membranas, mientras que las CGRif son receptores de tipo “rabdomérico” que responden a la luz a través de una vía de señalización lipídica de fosfo-inositoles/diacilglicerol con la apertura de canales de Ca2+ que lleva a la despolarización celular. Las CGRif expresan el fotopigmento Melanopsina (Opn4) que sería responsable de la regulación por luz de tales actividades NIF. Dos tipos de melanopsinas han sido encontradas: Opn4X presente en peces, reptiles, aves y anfibios pero ausente en mamíferos, y un segundo tipo de melanopsina, Opn4m presente en peces, reptiles, aves, anfibios y mamíferos. En el pollo encontramos Opn4X no sólo en las CGRif sino también en CHs (desde estadios tempranos de desarrollo, E15). Es en este contexto que describimos a las Células Horizontales, como posibles fotorreceptores. A fin de estudiar su potencial fotosensibilidad y el rol de Opn4X en estas células desarrollamos un método de cultivo primario de CHs. Posteriormente caracterizamos estos cultivos por diversas metodologías. En una segunda etapa nos propusimos determinar la posible fotosensibilidad intrínseca de estas células, y además, la implicancia de Melanopsina X en la misma. Para ello realizamos estudios con una sonda sensible a Ca+2, Fluo4 AM. Comprobamos fehacientemente que las CHs responden a la luz, y mediante la utilización de distintos inhibidores, pudimos proponer a varios de los componentes que participan en la fotocascada. Finalmente, habiendo cumplimentado una descripción mecanística, buscamos acercarnos a proponer el nuevo posible rol fisiológico de estas células, mediante [3H] GABA, pudimos comprobar que las CHs en cultivo liberan GABA como respuesta a un estímulo lumínico. El conjunto de experimentos realizados en la tesis nos permite asegurar que las CHs responden intrínsecamente a la luz y podrían, además de cumplir con las funciones clásicamente reportadas para estas células de inhibición lateral, contribuir al circuito no visual. Muchas inquietudes surgen a partir de estos resultados, pero lo que es seguro es que el circuito retinal en aves, y específicamente la retina interna, presenta un nivel de complejidad y sofisticación mayor al ya conocido.