Un estudio en ratones muestra por primera vez que la estimulación visual de alto contraste puede ayudar a las neuronas retinianas dañadas a regenerar las fibras del nervio óptico, también conocidas como axones de células ganglionares de la retina. En combinación con la estimulación neural inducida químicamente, los axones crecieron más que en las estrategias probadaspreviamente. Los ratones tratados recuperaron parcialmente la función visual. El estudio también demuestra que los axones adultos regenerados del sistema nervioso central SNC son capaces de navegar para corregir objetivos en el cerebro.
"Volver a conectar las neuronas en el sistema visual es uno de los mayores desafíos para desarrollar terapias regenerativas para enfermedades oculares cegadoras como el glaucoma", dijo el director del NEI, Paul A. Sieving, MD, Ph.D. "Esta investigación muestra que los mamíferos tienen un mayorcapacidad de regeneración del sistema nervioso central de lo que se conocía anteriormente "
El nervio óptico es el cable de datos del ojo, que transporta información visual desde las neuronas sensitivas a la luz de la retina hasta el cerebro. Al igual que un haz de cables, consta de aproximadamente un millón de axones que se extienden desde una célula ganglionar retiniana individual.Una variedad de neuropatías ópticas, como el glaucoma, causan pérdida de visión cuando destruyen o dañan estos axones. En los adultos, los axones de las células ganglionares de la retina no vuelven a crecer por sí solos, por lo que la pérdida de visión por neuropatías ópticas suele ser permanente.
Los investigadores indujeron daño al nervio óptico en ratones usando pinzas para aplastar el nervio óptico de un ojo justo detrás del globo ocular. Luego, los ratones fueron colocados en una cámara varias horas al día durante tres semanas donde vieron imágenes de alto contraste, esencialmentepatrones cambiantes de líneas negras. Los ratones tuvieron un crecimiento axonal modesto pero significativo en comparación con los ratones control que no recibieron la estimulación visual de alto contraste.
El trabajo previo de los científicos demostró que el aumento de la actividad de la proteína llamada mTOR promovió la regeneración del nervio óptico. Por lo tanto, se preguntaron si combinar la estimulación visual con una mayor actividad de mTOR podría tener un efecto sinérgico. Dos semanas antes de la crisis nerviosa, los científicos usaron terapia génicapara causar que las células ganglionares de la retina sobreexpresen mTOR. Se realizó un aplastamiento del nervio óptico y los ratones fueron expuestos diariamente a una estimulación visual de alto contraste. Después de tres semanas, los científicos vieron una regeneración más extensa, con axones creciendo a través del nervio óptico hasta la óptica.quiasma, a una distancia del ojo de aproximadamente 6 milímetros. Animados por estos resultados, los investigadores volvieron a aumentar la actividad de mTOR pero luego obligaron a los ratones a usar el ojo tratado durante la estimulación visual mediante sutura cerrando el ojo bueno. Este enfoque combinado de aumentar la actividad de mTOR conLa estimulación visual intensa promovió la regeneración en toda la longitud del nervio óptico y en varios centros visuales delcerebro
"Vimos el crecimiento más notable cuando cerramos el ojo bueno, obligando a los ratones a mirar a través del ojo lesionado", dijo Andrew Huberman, Ph.D., profesor asociado, departamento de neurobiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, y líderautor del informe, publicado en línea hoy en Neurociencia de la naturaleza . En tres semanas, los axones crecieron hasta 12 milímetros, una tasa aproximadamente 500 veces más rápida que los axones no tratados del SNC.
Los axones en regeneración también navegaron a las regiones cerebrales correctas, un hallazgo que Huberman dijo arroja luz sobre una pregunta fundamental en la medicina regenerativa: "Si una célula nerviosa puede regenerarse, vaga o recapitula su programa de desarrollo y encuentra su caminovolver a las áreas correctas del cerebro? "
Utilizando líneas de ratón transgénicas diseñadas para expresar proteínas fluorescentes solo en subtipos específicos de células ganglionares de la retina existen alrededor de 30, los investigadores rastrearon hacia dónde iban los axones en regeneración ". Los dos tipos de células ganglionares de la retina que observamos: células α yLas células de melanopsina parecían completamente capaces de navegar de regreso a las ubicaciones correctas en el cerebro, enchufándose y formando sinapsis ", dijo Huberman." E igual de interesante, no fueron a los lugares equivocados ". Aparecieron axones fluorescentes en las regiones del cerebrodonde se esperaría que las células α y las células de melanopsina estuvieran ausentes en otras regiones.
La función visual se restauró parcialmente en animales que recibieron terapia de combinación visual / mTOR. Los investigadores utilizaron cuatro pruebas para evaluar cuatro tipos de percepción visual: capacidad para rastrear objetos en movimiento, reflejo pupilar, percepción de profundidad y capacidad para detectar un depredador aéreo -- un estímulo que normalmente hace que los ratones se congelen o huyan para protegerse. Los ratones tratados con terapia combinada tuvieron un rendimiento significativamente mejor que los ratones no tratados en dos de las cuatro pruebas.
"El sorprendente hallazgo de este estudio de que la actividad promueve la regeneración nerviosa es muy prometedor para las terapias dirigidas a las enfermedades degenerativas de la retina", señaló Thomas Greenwell, director del programa NEI para la investigación de la neurociencia de la retina. Greenwell dijo que la investigación tiene una gran relevancia para la Iniciativa de objetivos audaces NEI AGI, un esfuerzo sostenido para desarrollar medicina regenerativa para enfermedades de la retina.
Para futuras terapias que preserven los axones del nervio óptico, Huberman prevé el desarrollo de filtros para videojuegos de realidad virtual, programas de televisión o anteojos diseñados para proporcionar estimulación visual inductora de regeneración. Un inconveniente del modelo de aplastamiento del nervio óptico es que noimitan enfermedades o lesiones cegadoras típicas. Por lo tanto, los investigadores están examinando actualmente el efecto de la estimulación visual intensa en un modelo de glaucoma de ratón. En el futuro, se están centrando en las cualidades específicas de la estimulación visual que impulsan la regeneración retiniana.
Esta investigación fue financiada por la subvención NIH EY026100 y la Glaucoma Research Foundation.
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional del Ojo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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