Departamento de Morfología y Biología Celular

Departamento de Morfología y Biología Celular. Facultad de Medicina,
Universidad de Oviedo
Título de la tesis:
DESARROLLO DE LAS CÉLULAS GANGLIONARES RETINIANAS
FOTOSENSIBLES DEL RATÓN. INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES
EXTERNAS DE ILUMINACIÓN
Doctoranda: IRENE GONZÁLEZ MENÉNDEZ
Fecha de lectura: 25 de enero de 2011
Lugar. Sala de Grados de la Facultad de Medicina
Directores de la Tesis:
Dr. José Manuel García Fernández y Dr. Rafael Cernuda Cernuda.
Resumen:
En los últimos años se ha demostrado que en la retina humana y en la de otros
mamíferos, además de conos y de bastones, existe un tercer tipo de células
fotorreceptoras constituido por un reducido número de neuronas ganglionares, (menos
del 2% del total). Estas células son fotosensibles gracias a que expresan el fotopigmento
denominado melanopsina. Su función más evidente es la de participar en el ajuste del
principal reloj biológico del cerebro por la luz ambiental, pero también son responsables
del reflejo pupilar a la luz y de la regulación de los ciclos de sueño y vigilia, entre otras
funciones. Las células ganglionares melanopsínicas, además de ser intrínsecamente
fotosensibles, canalizan las señales provenientes de los conos y los bastones, que
también contribuyen a la percepción de los ciclos de luz y oscuridad. Por otro lado, son
varios los estudios que recientemente han demostrado su participación también en la
visión consciente, observándose que son capaces de medir la intensidad lumínica del
mundo que nos rodea y de enviar esa información a la corteza visual. Estas funciones se
han demostrado en animales carentes de conos y bastones, lo que sugiere que estas
células podrían desempeñar un papel importante en personas que sufren degeneración
retiniana.
Puesto que su descubrimiento es aún reciente y, a pesar de las importantes
funciones en las que están implicadas las células fotorreceptoras melanopsínicas, se
desconoce cómo ocurre su desarrollo y maduración postnatal, así como algunos
procesos fisiológicos relacionados con ellas, como la regulación de la expresión de la
melanopsina a lo largo del ciclo diario, o en respuesta a diferentes condiciones
lumínicas ambientales. Tales han sido los principales objetivos de la presente tesis
doctoral, cuyos experimentos fueron realizados en dos modelos animales, el ratón
C3H/He pigmentado y el ratón CD1 albino.
En la misma se ha demostrado que el sistema fotorreceptor melanopsínico se
desarrolla mucho antes que el de conos y bastones y que sus células, al contrario de lo
que ocurre con el resto de células ganglionares, no sufren la selección por muerte
neuronal durante el desarrollo postnatal. El análisis comparativo entre las retinas de los
ratones pigmentados y las de los albinos nos mostró grandes diferencias tanto en el
desarrollo como en la respuesta del sistema melanopsínico a las condiciones
ambientales de iluminación. Hemos observado que el desarrollo postnatal del sistema
melanopsínico de los ratones albinos está retrasado con respecto al de los pigmentados.
Al someter a los animales a iluminación constante durante los primeros días postnatales,
se inhibía el desarrollo de este sistema fotorreceptor en los ratones albinos, pero no en
los pigmentados. Tal inhibición fue revertida al restablecer las condiciones de ciclos de
luz-oscuridad, lo que demuestra la plasticidad del sistema. Por el contrario, las
condiciones de oscuridad constante, en esa etapa temprana postnatal, produce en ambas
cepas de ratones un incremento del número observable de células ganglionares
fotosensibles. Los periodos de oscuridad de los ciclos diarios parecen ser necesarios
para la correcta maduración del sistema en los ratones albinos. Hemos detectado,
asimismo, una oscilación en la expresión del fotopigmento a lo largo del día, que es
dependiente de los ciclos ambientales de luz/oscuridad. Sin embargo, el análisis del
RNAm en los ratones pigmentados no mostró ninguna fluctuación diaria, por lo que la
regulación de la expresión de la melanopsina a lo largo del ciclo diario podría tener
lugar a un nivel post-transcripcional, algo que pretendemos confirmar con otros
experimentos.
En suma, la caracterización detallada de este sistema es de un interés innegable.
Tanto las células ganglionares fotosensibles de la retina como la fotorrecepción mediada
por melanopsina que ocurre en las mismas, plantean día a día nuevos retos para los
neurocientíficos y podrían ser clave en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas
en determinadas patologías retinianas.
Publicaciones:
1. I. Gonzalez-Menendez, F. Contreras, R. Cernuda-Cernuda, J.M. Garcia-Fernandez.
Daily rhythm in melanopsin expressing cells in the mouse retina. Frontiers in
Cellular Neuroscience; 3:3. doi:10.3389/neuro.03.003.2009
2. I. Gonzalez-Menendez, F. Contreras, R. Cernuda-Cernuda, J.M. Garcia-Fernandez.
No loss of melanopsin-expressing ganglion cells detected during postnatal
development of the mouse retina. Histology and Histopathology, 25(1):73-82, 2010
3. I. Gonzalez-Menendez, F. Contreras, R. Cernuda-Cernuda, I. Provencio, J.M.
Garcia-Fernandez. Postnatal development and functional adaptations of the
melanopsin photoreceptive system in the albino mouse retina. Invest Ophthalmol
Vis Sci. 51(9):4840-7, 2010