El estudio descubrió que la pérdida del factor proteico derivado del pigmento epitelial es un impulsor de los cambios en la retina relacionados con el envejecimiento.
Los ratones que no tenían una proteína protectora en los ojos tenían síntomas similares a la degeneración macular relacionada con la edad.
Según un estudio reciente del National Eye Institute (NEI) en ratones, la pérdida del factor de pigmento de proteína derivado del epitelio (PEDF), que protege las células de soporte de la retina, puede promover cambios en la retina relacionados con la edad.
Las enfermedades de la retina relacionadas con la edad, como la degeneración macular relacionada con la edad (DMRE), pueden causar ceguera porque la retina es el tejido sensible a la luz que se encuentra en la parte posterior del ojo. La nueva información podría ayudar a desarrollar medicamentos para detener la AMD y otras condiciones del envejecimiento de la retina. La búsqueda fue publicada en Revista Internacional de Ciencias Moleculares. NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.
«La gente ha llamado a PEDF la proteína ‘juvenil’ porque es abundante en la retina joven, pero disminuye durante el envejecimiento», dijo Patricia Becerra, PhD, presidenta de la división de estructura y función de proteínas en el Instituto Nacional de Estadística y autora principal de el estudio. «Este estudio muestra por primera vez que la simple eliminación de PEDF conduce a una serie de cambios genéticos que imitan el envejecimiento de la retina».
La retina está formada por capas de células que trabajan juntas para reconocer e interpretar las señales de luz, que el cerebro usa para producir la visión. Los fotorreceptores sensibles a la luz en la retina están ubicados en la parte superior de una capa de células de soporte llamada epitelio pigmentario de la retina (EPR). Cuando los fotorreceptores detectan luz, el RPE los alimenta y recicla las «partes externas», que se agotan y sus puntas parpadean cada vez que los fotorreceptores detectan luz.
El RPE de ratones sin Serpin1 acumula más grasa que los ratones de tipo salvaje. Microscopía de ultra resolución de tejidos RPE de ratones de tipo salvaje (superior) y sin Serpin1 (inferior). Las imágenes detalladas de la derecha son regiones ampliadas del tejido RPE representado a la izquierda (área cuadrada punteada). Los bordes de las células del RPE se tiñen de rojo y los lípidos acumulados se tiñen de verde. Crédito: Ivan Ripostini, NEI
Las células fotorreceptoras pierden la capacidad de crear nuevos segmentos y, posteriormente, pierden la capacidad de detectar la luz si el RPE no puede volver a suministrar los componentes reciclados a las puntas de los segmentos externos antiguos. Sin los nutrientes proporcionados por el RPE, los fotorreceptores morirían. La senescencia (senescencia) o muerte de las células del RPE en la retina provoca la pérdida de la visión en personas con AMD o ciertos tipos de atrofia retiniana.
Investigaciones anteriores de Becerra y otros grupos demostraron que el PEDF protege las células de la retina, protegiéndolas del daño celular y del crecimiento anormal de vasos sanguíneos en la retina. Las células RPE producen y secretan la proteína PEDF. Luego, la proteína se une a su receptor, PEDF-R, que también se expresa en las células del RPE. La unión del PEDF estimula al PEDF-R para que descomponga las moléculas de lípidos, componentes clave de las membranas celulares que rodean los segmentos externos de los fotorreceptores y otros compartimentos celulares.
Este paso de descomposición es una parte esencial del proceso de reciclaje exterior. Si bien los investigadores saben que los niveles de PEDF disminuyen en la retina durante el proceso de envejecimiento, no estaba claro si esta pérdida de PEDF causa, o solo está asociada con, cambios en la retina relacionados con la edad.
Para estudiar el papel de la retina en el PEDF, Becerra y sus colegas estudiaron un modelo de ratón que carecía del gen PEDF (Serpin1). Los investigadores examinaron la estructura celular de la retina en un modelo de rata y encontraron que los núcleos de la célula RPE estaban agrandados, lo que puede indicar cambios en el funcionamiento de las células.[{» attribute=»»>DNA is packed.
The RPE cells also had turned on four genes associated with aging and cellular senescence, and levels of the PEDF receptor were significantly below normal. Finally, unprocessed lipids and other photoreceptor outer segment components had accumulated in the RPE layer of the retina. Similar changes in gene expression and defects in RPE metabolism are found in the aging retina.
“One of the most striking things was this reduction in the PEDF receptor on the surface of the RPE cells in the mouse lacking the PEDF protein,” said the study’s lead author, Ivan Rebustini, Ph.D., a staff scientist in Becerra’s lab. “It seems there’s some sort of feedback-loop involving PEDF that maintains the levels of PEDF-R and lipid metabolism in the RPE.”
While at first glance, the retinas of these PEDF-negative mice appear normal, these new findings suggest that PEDF is playing a protective role that helps the retina weather trauma and aging-related wear and tear.
“We always wondered if loss of PEDF was driven by aging, or was driving aging,” said Becerra. “This study, especially with the clear link to altered lipid metabolism and gene expression, indicates the loss of PEDF is a driver of aging-related changes in the retina.”
Reference: “PEDF Deletion Induces Senescence and Defects in Phagocytosis in the RPE” by Ivan T. Rebustini, Susan E. Crawford and S. Patricia Becerra, 13 July 2022, International Journal of Molecular Sciences.
DOI: 10.3390/ijms23147745
The study was funded by the National Eye Institute.
