Investigadores del NIH descubren una proteína del esmalte dental en ojos con DMAE seca

El descubrimiento puede conducir a una nueva diana terapéutica para una enfermedad que produce ceguera

Una proteína que normalmente deposita calcio mineralizado en el esmalte de los dientes también puede ser responsable de los depósitos de calcio en la parte posterior del ojo en personas con degeneración macular seca relacionada con la edad (DMAE), según un estudio de los investigadores del National Eye Institute (NEI). Esta proteína, la amelotina, puede resultar de interés como diana terapéutica para esta enfermedad que causa ceguera. Los resultados fueron publicados en la revista Translational Research. El NEI forma parte de los Institutos Nacionales de Salud.

“Utilizando un sencillo modelo de cultivo celular de células epiteliales del pigmento de la retina, pudimos comprobar que la amelotina se activa a causa de un cierto tipo de estrés y provoca la formación de un tipo particular de depósito de calcio que también se observa en los huesos y dientes. Cuando examinamos los ojos de un donante humano con DMAE seca, vimos lo mismo”, dijo el Dr. Graeme Wistow, jefe de la Sección de Estructura Molecular y Genómica Funcional del NEI, y autor principal del estudio

Hay dos formas de DMAE: húmeda y seca. Mientras que hay tratamientos que pueden retardar la progresión de la DMAE húmeda, actualmente no hay tratamientos para la DMAE seca, también llamada atrofia geográfica. En la DMAE seca, los depósitos de colesterol, lípidos, proteínas y minerales se acumulan en el fondo del ojo. Algunos de estos depósitos se llaman drusas suaves y tienen una composición específica, diferente a los depósitos que se encuentran en la DMAE húmeda. Las drusas se forman bajo el epitelio pigmentario de la retina (EPR), una capa de células que transporta los nutrientes desde los vasos sanguíneos que están debajo para proporcionar sustento a los fotorreceptores de la retina que están en la parte superior. A medida que se desarrollan las drusas, el EPR y eventualmente los fotorreceptores mueren, provocando la ceguera. Los fotorreceptores no pueden regenerarse, por lo que la ceguera es irreversible.

Recientemente, los investigadores encontraron un compuesto mineral que contiene calcio llamado hidroxiapatita (HAP) en depósitos secos de DMAE. La HAP es un componente clave del esmalte dental y el hueso. Pequeñas bolas de HAP llenas de colesterol, llamadas esférulas, se encontraron sólo en drusas de personas con DMAE seca, y no en aquellas con DMAE húmeda o sin DMAE.

En este estudio, el equipo de Wistow descubrió que si dejaban sin alimento a las células del EPR que crecían en un tipo de sistema de cultivo celular llamado Transwell, durante nueve días, las células empezaban a deponer HAP. Se determinó que la proteína amelotina, codificada por el gen AMTN, está estrechamente regulada después de una prolongada inanición y es responsable de la mineralización de la HAP en su modelo de cultivo celular. El bloqueo de esta vía en su línea celular ERP también bloqueó la producción de estos depósitos similares a las drusas.

Para verificar que su modelo de cultivo celular representaba con precisión la DMAE seca, los investigadores examinaron los ojos de cadáveres humanos con DMAE seca, DMAE húmeda o sin DMAE. Encontraron HAP y amelotina sólo en los ojos con DMAE seca, y no en los otros ojos. Aunque a veces se encontró amelotina en zonas de DMAE seca sin drusas, estaba presente principalmente en zonas de drusas suaves con grandes depósitos de HAP.

“Antes de este estudio, nadie sabía realmente cómo se acumulaba la hidroxiapatita en las drusas de DMAE seca“, dijo la Dra. Dinusha Rajapakse, primera autora del estudio. “Encontrar esta proteína específica de los dientes en el ojo, esta proteína que está ligada a la deposición de hidroxiapatita, fue realmente inesperado”.

No está claro por qué las células del EPR en la DMAE seca empiezan a depositar estas esférulas HAP, pero Wistow cree que puede ser un mecanismo de protección que ha fallado. Es posible, dice, que estos depósitos de proteínas, lípidos y minerales puedan ayudar a las células del EPR dañadas a bloquear los vasos sanguíneos para que no crezcan en la retina, un problema que es una de las características clave de la DMAE húmeda. Pero cuando los depósitos minerales son demasiado grandes, también pueden bloquear el flujo de nutrientes hacia las células del EPR y los fotorreceptores, provocando la muerte de las células de la retina.

“Mecánicamente, la amelotina parece ser un elemento clave para la formación de estas esférulas de hidroxiapatita muy específicas. Eso es lo que hace en los dientes, y aquí está en la parte posterior del ojo. Conceptualmente, se podría realizar con drogas que bloquean específicamente la función de la amelotina en el ojo, y esto podría retrasar la progresión de la enfermedad. Pero no lo sabremos hasta que lo probemos”, dijo Wistow.

Se necesitan urgentemente buenos modelos animales para probar fármacos para la DMAE seca. Basándose en los hallazgos de este estudio, Wistow y su equipo están creando un nuevo modelo de ratón para esta enfermedad. Además, Wistow cree que su modelo de cultivo celular, que imita las características de la DMAE seca, podría ser potencialmente útil para la detección de fármacos de alto rendimiento para encontrar moléculas que retrasen o eviten el desarrollo de las drusas suaves.

Este comunicado de prensa describe un logro de la investigación básica. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento humano y la biología, que es fundamental para avanzar en nuevas y mejores formas de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades. La ciencia es un proceso impredecible e incremental. Cada avance en la investigación se basa en descubrimientos pasados, a menudo de maneras inesperadas. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento de la investigación básica fundamental.

Descubren una proteína del esmalte dental en ojos con DMAE seca

Referencia

Rajapakse D, Peterson K, Mishra S, Fan J, Lerner J, Campos M, y Wistow G. “Amelotin is expressed in retinal pigment epithelium and localizes to hydroxyapatite deposits in dry age-related macular degeneration.” Translational Research. 2020. doi: 10.1016/j.trsl.2020.02.007

Traducción: Asociación Mácula Retina.