Vida después de la muerte para el ojo humano
Vida después de la muerte para el ojo humano: Los científicos especializados en visión reviven las células sensoras de la luz en los ojos de los donantes de órganos.
La retina es un sistema muy sensible que es propenso a deteriorarse debido a mutaciones genéticas heredadas o a afecciones relacionadas con la edad, como la diabetes y la degeneración macular asociada a la edad. Los tratamientos actuales pueden mejorar pero no curar estas enfermedades.
Al restaurar la función de detección de la luz en la retina humana horas después de la muerte, Scripps Research y sus colaboradores revelan una nueva forma de estudiar la degeneración macular relacionada con la edad y otros trastornos oculares.
Los científicos han revivido células neuronales sensibles a la luz en ojos de donantes de órganos y han restablecido la comunicación entre ellas como parte de una serie de descubrimientos que pueden transformar la investigación sobre el cerebro y la visión, según los investigadores del John A. Moran Eye Center de la Universidad de Utah.
Miles de millones de neuronas del sistema nervioso central transmiten información sensorial en forma de señales eléctricas; en el ojo, las neuronas especializadas conocidas como fotorreceptores perciben la luz.
Un equipo de investigadores del Centro Oftalmológico John A. Moran de la Universidad de Utah y colaboradores de Scripps Research publican en Nature cómo utilizaron la retina como modelo del sistema nervioso central para investigar cómo mueren las neuronas y nuevos métodos para revivirlas.
«Pudimos despertar las células fotorreceptoras de la mácula humana, que es la parte de la retina responsable de nuestra visión central y de nuestra capacidad para ver los detalles finos y el color», explica la científica del Centro Oftalmológico Moran, Fatima Abbas, PhD, autora principal del estudio publicado. «En los ojos obtenidos hasta cinco horas después de la muerte de un donante de órganos, estas células respondían a la luz brillante, a las luces de color e incluso a los destellos de luz muy tenues».
Aunque los experimentos iniciales revivieron los fotorreceptores, las células parecían haber perdido su capacidad de comunicarse con otras células de la retina. El equipo identificó la privación de oxígeno como el factor crítico que conducía a esta pérdida de comunicación.
Para superar el reto, la profesora asociada de investigación de Scripps, Anne Hanneken, MD, consiguió ojos de donantes de órganos menos de 20 minutos desde el momento de la muerte, mientras que el científico del Centro Oftalmológico Moran, Frans Vinberg, PhD, diseñó una unidad de transporte especial para restaurar la oxigenación y otros nutrientes a los ojos de los donantes de órganos.
El Dr. Vinberg también construyó un dispositivo para estimular la retina y medir la actividad eléctrica de sus células. Con este método, el equipo pudo restaurar una señal eléctrica específica que se observa en los ojos vivos, la «onda b«. Se trata del primer registro de la onda b realizado en la retina central de ojos humanos postmortem.
«Pudimos hacer que las células de la retina hablaran entre sí, como lo hacen en el ojo de los vivos para mediar en la visión humana», dice el Dr. Vinberg. «En estudios anteriores se ha restaurado una actividad eléctrica muy limitada en ojos de donantes de órganos, pero nunca se había conseguido en la mácula, y nunca en la medida que hemos logrado demostrar ahora».
El proceso demostrado por el equipo podría utilizarse para estudiar otros tejidos neuronales del sistema nervioso central. Se trata de un avance técnico trascendental que puede ayudar a los investigadores a comprender mejor las enfermedades neurodegenerativas, incluidas las enfermedades de la retina que causan ceguera, como la degeneración macular asociada a la edad.
El estudio de Nature, «Revival of light signaling in the postmortem mouse and human retina«, ha proporcionado ya datos de más de 40 ojos de donantes humanos, incluida la primera descripción de un mecanismo que se espera que limite la velocidad de la visión central humana.
El Dr. Vinberg señala que este enfoque puede reducir los costes de investigación en comparación con la investigación con primates no humanos y la dependencia de modelos animales que producen resultados que no siempre se aplican a los humanos. Aunque los ratones se utilizan habitualmente en la investigación de la visión, no tienen mácula. Los investigadores también pueden probar posibles nuevas terapias en células oculares humanas en funcionamiento, lo que acelera el desarrollo de fármacos.
«La comunidad científica puede estudiar ahora la visión humana de un modo que no es posible con animales de laboratorio», dice el Dr. Vinberg. «Esperamos que esto motive a las sociedades de donantes de órganos, a los donantes de órganos y a los bancos de ojos, ayudándoles a comprender las nuevas y emocionantes posibilidades que ofrece este tipo de investigación».
El Dr. Hanneken, que también es especialista en cirugía de retina desde hace mucho tiempo, afiliado al Scripps Memorial Hospital La Jolla, dijo que la capacidad de producir parches viables de tejido retiniano humano podría conducir a nuevas terapias para las enfermedades que causan ceguera.
«Hasta ahora, no ha sido posible conseguir que las células de todas las capas de la retina central se comuniquen entre sí de la forma en que lo hacen normalmente en una retina viva», dijo el Dr. Hanneken. «En el futuro, podremos utilizar este enfoque para desarrollar tratamientos que mejoren la visión y la señalización luminosa en ojos con enfermedades maculares, como la degeneración macular asociada a la edad».
El estudio de Nature se suma a un conjunto de datos científicos que plantean cuestiones sobre la naturaleza irreversible de la muerte, definida en parte por la pérdida irreversible de actividad neuronal. Investigadores de la Universidad de Yale fueron noticia cuando revivieron los cerebros extraídos de cerdos cuatro horas después de la muerte, pero no restauraron la actividad neuronal global.
Los autores del estudio son: Fatima Abbas, Silke Becker, Bryan W. Jones y Frans Vinberg, de la Universidad de Utah, Ludovic S. Mure y Satchidananda Panda, del Instituto Salk de Estudios Biológicos, y Anne Hanneken, de Scripps Research.
La muerte se define como el cese irreversible de la actividad circulatoria, respiratoria o cerebral. Muchos órganos humanos periféricos pueden trasplantarse a partir de donantes fallecidos utilizando protocolos para optimizar la viabilidad. Sin embargo, los tejidos del sistema nervioso central pierden rápidamente su viabilidad tras el cese de la circulación, lo que impide su utilización para trasplantes. El curso temporal y los mecanismos que causan la muerte neuronal y la posibilidad de reanimación siguen sin estar bien definidos. Aquí, utilizando la retina como modelo del sistema nervioso central, examinamos sistemáticamente la cinética de la muerte y la reactivación neuronal. Demostramos el rápido declive de la señalización neuronal e identificamos las condiciones para revivir la transmisión trans-sináptica sincrónica in vivo en la retina humana y de ratón postmortem. Medimos las respuestas evocadas por la luz en fotorreceptores maculares humanos en ojos extraídos hasta 5 horas después de la muerte e identificamos los factores modificables que impulsan la pérdida reversible e irreversible de la señalización luminosa después de la muerte. Por último, cuantificamos la reacción de desactivación limitante de la fototransducción, un modelo de señalización en cascada de la proteína G, en la retina periférica y macular humana y de macacos. Nuestro enfoque tendrá amplias aplicaciones y repercusiones, ya que permitirá realizar estudios transformadores en el sistema nervioso central humano, planteará preguntas sobre la irreversibilidad de la muerte de las células neuronales y proporcionará nuevas vías para la rehabilitación visual.
Imagen: La onda <<b>> del electrorretinograma (ERG) se conserva en retinas recién obtenidas de donantes humanos tras la muerte cerebral.
Traducción: Asociación Mácula Retina
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