Muchas formas de pérdida de visión provienen de una fuente común: comunicación deteriorada entre el ojo y el cerebro. Y en la raíz de toda comunicación entre el ojo y el cerebro están los cientos de proteínas generadas por las células nerviosas de la retina.
Un nuevo estudio de Scripps Research, que aparece este mes en Informes de celda , examina estas proteínas con un detalle sin precedentes, brindando nuevas y sorprendentes ideas sobre cómo se distribuyen las señales visuales a diferentes regiones del cerebro. Los resultados son un primer paso importante para comprender y eventualmente tratar la pérdida de visión por glaucoma, esclerosis múltiple o incluso traumatismosSegún los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, más de 3.3 millones de estadounidenses mayores de 40 años son legalmente ciegos o tienen discapacidades visuales que no pueden corregirse con las intervenciones actuales.
"Las proteínas suelen ser el objetivo de los medicamentos, por lo que si desea diseñar un medicamento que ayude a la comunicación entre el ojo y el cerebro, es útil saber a qué proteínas se dirigen esos medicamentos", dice Hollis Cline, PhD, copresidente del Departamento de Neurociencia de Scripps Research, quien dirigió el proyecto de investigación: "Este tipo de estudio nunca fue posible antes porque no era factible ver cómo estas proteínas se mueven por el cerebro. La tecnología no existía".
Para crear la tecnología, el laboratorio de Cline trabajó en estrecha colaboración con el laboratorio de John Yates III, PhD, un químico de Scripps Research que ha sido pionero en nuevas formas de usar una técnica analítica conocida como espectrometría de masas para estudiar proteínas y sus funciones. Usando este nuevo método- desarrollado a lo largo de varios años - el equipo de Cline pudo "etiquetar" alrededor de 1,000 tipos diferentes de proteínas que se originan en las células ganglionares de la retina del ojo, y luego observar cómo y dónde viajan en el cerebro vivo de una rata.Al igual que en los cerebros humanos, las proteínas se transportan a través de axones neuronales, que son fibras nerviosas largas y filiformes que se extienden desde el ojo hasta el cerebro a través del nervio óptico.
"El cerebro es un conjunto de arquitectura muy complicada, y es difícil separar cada componente y estudiar las piezas individualmente", dice Lucio Schiapparelli, PhD, neurocientífico en el laboratorio de Cline y autor principal del estudio ". Nuestra metodología permitióExaminemos el sistema visual de una manera que no se había estudiado antes para poder observar las moléculas de forma independiente y analizar su bioquímica ".
Al entrar en el estudio, Cline dijo que sentía curiosidad por saber si tipos similares de proteínas viajarían a objetivos distintos dentro del cerebro. La retina proyecta proteínas en más de 30 áreas diferentes del sistema nervioso central, pero para el estudio, su equipo eligiópara evaluar los dos objetivos principales: el colículo superior que analiza el movimiento en el campo visual y controla los movimientos de la cabeza y los ojos dirigidos a un objetivo y el núcleo geniculado lateral que analiza la forma de los objetos que vemos y envía esa información a un nivel superiorárea del cerebro, la corteza visual.
Si bien el estudio previo identificó varias proteínas producidas en la retina, el destino final de estas proteínas era en gran medida desconocido. El nervio óptico fue un foco de estudio especialmente importante, ya que está implicado en tantas enfermedades oculares devastadoras.
"Nos sorprendió desde el principio encontrar proteínas en los axones del nervio óptico que todos pensaban que funcionarían solo en el ojo", dice Cline. "Estas son proteínas que generalmente están en el núcleo de una célula,pero los encontramos lejos, muy lejos del núcleo, participando en alguna forma de comunicación "
Este hallazgo, dice Cline, ya ha impulsado una nueva investigación sobre cómo estas proteínas pueden influir en la salud y la enfermedad. Debido a que este tipo de proteína neuronal existe en otras partes del cuerpo, puede desempeñar un papel en otros trastornos de la comunicación de las células nerviosas comocomo la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth.
El nervio óptico es la autopista de información desde el ojo hasta el cerebro, que envía señales a diferentes destinos. Pero el equipo descubrió que proteínas similares no siempre compartían un destino común. Más bien, muchas proteínas se transportaban preferentemente a una región del cerebro, mientras que algunos fueron transportados a todas las regiones estudiadas.
"Comprender el transporte de estas proteínas fuera de la retina es esencial para comprender cómo funciona el sistema visual", dice Cline. "Esto puede ayudarnos a estudiar lo que sucede cuando una persona experimenta daño en los nervios y pérdida de visión, y con suerte conduciráa tratamientos que pueden mejorar el transporte de proteínas y evitar que las células mueran "
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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