El pez cebra puede tener la clave para la regeneración del ojo humanoMediante un proceso de auto-regeneración de la retina
Una investigación sobre la regeneración de la retina en el pez cebra ha identificado una señal que parece desencadenar el proceso de auto-reparación.
Aunque, lamentablemente, los ojos humanos no tienen esta capacidad
beneficiosa, si se confirma mediante estudios de seguimiento, el
descubrimiento plantea la posibilidad de que pueda inducirse la
regeneración de las retinas humanas, reparando naturalmente los daños
causados por enfermedades retinianas degenerativas y lesiones, como la
degeneración macular relacionada con la edad y la retinitis
pigmentosa, informa Europa Press.
La investigación fue realizada por un equipo de biólogos en la Universidad de Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, Estados Unidos, y se describe en un documento titulado ‘Regeneración Regulada por Neurotransmisores en la Retina de Pez Cebra’, que se publica en la edición digital de este jueves de la revista ‘Stem Cell Reports’. «La creencia predominante ha sido que el proceso de regeneración en las retinas de los peces es provocado por la secreción de factores de crecimiento, pero nuestros resultados indican que el neurotransmisor GABA podría iniciar el proceso -explica el investigador James Patton, profesor de Ciencias Biológicas en Vanderbilt--. Todos los modelos de regeneración suponen que una retina debe ser dañada seriamente antes de que se produzca la regeneración, pero nuestros estudios apuntan que GABA puede inducir este proceso incluso en las retinas intactas».
Resulta que la estructura de las retinas de peces y mamíferos es básicamente la misma. Aunque la retina es muy delgada, con menos de 0,5 milímetros de espesor, contiene tres capas de células nerviosas: fotorreceptores que detectan la luz, células horizontales que integran las señales de los fotorreceptores y células ganglionares que reciben la información visual y la dirigen al cerebro.
Además, la retina contiene un tipo especial de células madre adultas, llamadas glía de Muller, que abarcan las tres capas y proporcionan apoyo mecánico y aislamiento eléctrico. En las retinas de peces, también juegan un papel clave en la regeneración. Cuando se activa la regeneración, la glía de Muller se «desdiferencia» --regresa de un estado especializado a un estado más simple--, comienza a proliferar y luego se diferencia en repuestos para las células nerviosas dañadas. La glía de M~ller también está presente en las retinas de los mamíferos, pero no se regenera. El estudiante de posgrado Mahesh Rao tuvo la idea de que GABA --normalmente un neurotransmisor de acción rápida mejor conocido por su función para calmar la actividad nerviosa al inhibir la transmisión nerviosa en el cerebro-- podría ser el desencadenante de la regeneración de la retina. Se inspiró en los resultados de un análisis del hipocampo de ratón que encontró que GABA estaba controlando la actividad de las células madre.
Así, trabajando con Patton y el profesor asistente de investigación Dominic Didiano, Rao diseñó una serie de experimentos con el pez cebra --un modelo animal importante para estudiar la regeneración-- que determinó que altas concentraciones de GABA en la retina mantienen la glía de Muller quiescente y que empiezan a «des-diferenciar» y prolierar cuando las concentraciones de GABA disminuyen. «El mes pasado se publicó un artículo en la revista ‘Cell’ que informaba que los niveles de GABA desempeñan un papel central en la regeneración de las células del páncreas --apunta Patton--. Ahora tenemos tres casos en los que GABA está involucrado en la regeneración --el hipocampo, el páncreas y la retina-- por lo que podría ser un papel importante previamente desconocido del neurotransmisor».
Probaron su hipótesis de dos maneras: mediante el cegamiento del pez cebra y la inyección de fármacos que estimulan la producción de GABA y por la inyección en el pez cebra normal con una enzima que disminuye los niveles de GABA en sus ojos. El pez cebra se puede cegar fácilmente: si está en la oscuridad total durante varios días y luego se le expone a una luz muy brillante, todos los fotorreceptores en sus retinas se destruyen. Sin embargo, debido a su robusta capacidad regenerativa, sus ojos se recuperan en sólo 28 días. Cuando los biólogos inyectaron fármacos que mantuvieron altos niveles de concentraciones de GABA en las retinas de peces recién cegados, encontraron que suprimían el proceso de regeneración. Por otro lado, cuando inyectaron una enzima que disminuye los niveles de GABA en los ojos de los peces normales, vieron que la glía de Muller comenzó a «des-diferenciarse» y proliferar, la primera etapa en el proceso de regeneración. «Nuestra teoría es que una caída en la concentración de GABA es el desencadenante de la regeneración, que inicia una cascada de eventos que incluye la activación de la glía de Muller y la producción de varios factores de crecimiento que estimulan el crecimiento celular y la proliferación --subraya Patton--. Si estamos en lo cierto, entonces podría ser posible estimular las retinas humanas para que se reparen tratándolas con un inhibidor de GABA».
El siguiente paso es determinar si GABA no sólo estimula la «des-diferenciación» y proliferación de la glía de Muller, sino que también causa la diferenciación que produce nuevos fotorreceptores y las otras neuronas especializadas en la retina. Los investigadores están analizando esta cuestión tanto en pez cebra como en ratones con una subvención de la Iniciativa de Objetivos Audaces del Instituto Nacional del Ojo de Estados Unidos. EP
La investigación fue realizada por un equipo de biólogos en la Universidad de Vanderbilt, en Nashville, Tennessee, Estados Unidos, y se describe en un documento titulado ‘Regeneración Regulada por Neurotransmisores en la Retina de Pez Cebra’, que se publica en la edición digital de este jueves de la revista ‘Stem Cell Reports’. «La creencia predominante ha sido que el proceso de regeneración en las retinas de los peces es provocado por la secreción de factores de crecimiento, pero nuestros resultados indican que el neurotransmisor GABA podría iniciar el proceso -explica el investigador James Patton, profesor de Ciencias Biológicas en Vanderbilt--. Todos los modelos de regeneración suponen que una retina debe ser dañada seriamente antes de que se produzca la regeneración, pero nuestros estudios apuntan que GABA puede inducir este proceso incluso en las retinas intactas».
Resulta que la estructura de las retinas de peces y mamíferos es básicamente la misma. Aunque la retina es muy delgada, con menos de 0,5 milímetros de espesor, contiene tres capas de células nerviosas: fotorreceptores que detectan la luz, células horizontales que integran las señales de los fotorreceptores y células ganglionares que reciben la información visual y la dirigen al cerebro.
Además, la retina contiene un tipo especial de células madre adultas, llamadas glía de Muller, que abarcan las tres capas y proporcionan apoyo mecánico y aislamiento eléctrico. En las retinas de peces, también juegan un papel clave en la regeneración. Cuando se activa la regeneración, la glía de Muller se «desdiferencia» --regresa de un estado especializado a un estado más simple--, comienza a proliferar y luego se diferencia en repuestos para las células nerviosas dañadas. La glía de M~ller también está presente en las retinas de los mamíferos, pero no se regenera. El estudiante de posgrado Mahesh Rao tuvo la idea de que GABA --normalmente un neurotransmisor de acción rápida mejor conocido por su función para calmar la actividad nerviosa al inhibir la transmisión nerviosa en el cerebro-- podría ser el desencadenante de la regeneración de la retina. Se inspiró en los resultados de un análisis del hipocampo de ratón que encontró que GABA estaba controlando la actividad de las células madre.
Así, trabajando con Patton y el profesor asistente de investigación Dominic Didiano, Rao diseñó una serie de experimentos con el pez cebra --un modelo animal importante para estudiar la regeneración-- que determinó que altas concentraciones de GABA en la retina mantienen la glía de Muller quiescente y que empiezan a «des-diferenciar» y prolierar cuando las concentraciones de GABA disminuyen. «El mes pasado se publicó un artículo en la revista ‘Cell’ que informaba que los niveles de GABA desempeñan un papel central en la regeneración de las células del páncreas --apunta Patton--. Ahora tenemos tres casos en los que GABA está involucrado en la regeneración --el hipocampo, el páncreas y la retina-- por lo que podría ser un papel importante previamente desconocido del neurotransmisor».
Probaron su hipótesis de dos maneras: mediante el cegamiento del pez cebra y la inyección de fármacos que estimulan la producción de GABA y por la inyección en el pez cebra normal con una enzima que disminuye los niveles de GABA en sus ojos. El pez cebra se puede cegar fácilmente: si está en la oscuridad total durante varios días y luego se le expone a una luz muy brillante, todos los fotorreceptores en sus retinas se destruyen. Sin embargo, debido a su robusta capacidad regenerativa, sus ojos se recuperan en sólo 28 días. Cuando los biólogos inyectaron fármacos que mantuvieron altos niveles de concentraciones de GABA en las retinas de peces recién cegados, encontraron que suprimían el proceso de regeneración. Por otro lado, cuando inyectaron una enzima que disminuye los niveles de GABA en los ojos de los peces normales, vieron que la glía de Muller comenzó a «des-diferenciarse» y proliferar, la primera etapa en el proceso de regeneración. «Nuestra teoría es que una caída en la concentración de GABA es el desencadenante de la regeneración, que inicia una cascada de eventos que incluye la activación de la glía de Muller y la producción de varios factores de crecimiento que estimulan el crecimiento celular y la proliferación --subraya Patton--. Si estamos en lo cierto, entonces podría ser posible estimular las retinas humanas para que se reparen tratándolas con un inhibidor de GABA».
El siguiente paso es determinar si GABA no sólo estimula la «des-diferenciación» y proliferación de la glía de Muller, sino que también causa la diferenciación que produce nuevos fotorreceptores y las otras neuronas especializadas en la retina. Los investigadores están analizando esta cuestión tanto en pez cebra como en ratones con una subvención de la Iniciativa de Objetivos Audaces del Instituto Nacional del Ojo de Estados Unidos. EP
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