La pérdida del factor derivado del epitelio pigmentario de la proteína, encontró el estudio, impulsa cambios relacionados con el envejecimiento en la retina.
Los ratones que carecen de la proteína protectora en los ojos tienen síntomas similares a la degeneración macular relacionada con la edad.
Según un estudio reciente del National Eye Institute (NEI) en ratones, la pérdida de la proteína factor derivado del epitelio pigmentario (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 de envejecimiento de la retina. Publicado en tesis Revista Internacional de Ciencias Moleculares. NEI es parte de los Institutos Nacionales de Salud.
«La gente ha llamado a PEDF una proteína ‘juvenil’ porque es abundante en las retinas jóvenes, pero disminuye con el envejecimiento», dijo Patricia Becerra, Ph.D., directora de estructura y función de proteínas de NEI y autora principal del estudio. «Este estudio muestra por primera vez que la eliminación de PEDF conduce a varios 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 crear la visión. Los fotorreceptores sensibles a la luz de 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 nutre y recicla las «regiones externas» que se acostumbran y sus puntas se desprenden cada vez que los fotorreceptores detectan luz.
El RPE de ratones sin Serpin1 acumula más lípidos que los ratones de tipo salvaje. Microscopía confocal de súper resolución de tejido RPE de ratones de tipo salvaje (arriba) y sin Serpin1 (abajo). Imágenes detalladas a la derecha Las secciones ampliadas del tejido RPE se muestran 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: Iván Rebustini, NEI
Las células fotosintéticas pierden su capacidad para formar nuevos segmentos y luego pierden su capacidad para detectar la luz si el RPE no puede suministrarles componentes reciclados de las puntas de los segmentos externos antiguos. Sin los nutrientes proporcionados por el RPE, los fotorreceptores mueren. El envejecimiento (senescencia) o la muerte de las células del RPE en la retina provoca la pérdida de la visión en personas con AMD o ciertos tipos de distrofias retinales.
Investigaciones anteriores realizadas por el grupo de Becerra y otros han demostrado que el PEDF protege las células de la retina, protegiéndolas contra el daño celular y el crecimiento anormal de vasos sanguíneos en la retina. Las células RPE producen y secretan proteína PEDF. La proteína se une a su receptor, PEDF-R, que también se expresa en las células del RPE. La unión por PEDF induce a PEDF-R a dividir moléculas de lípidos, uniendo segmentos externos fotosintéticos y otros compartimentos celulares, componentes clave de las membranas celulares.
Este paso de descomposición es una parte importante del proceso de reciclaje del segmento exterior. Aunque los investigadores saben que los niveles de PEDF en la retina disminuyen durante el proceso de envejecimiento, no está claro si esta pérdida de PEDF causa o simplemente está relacionada con cambios en la retina relacionados con la edad.
Para investigar el papel del PEDF en la retina, Becerra y sus colegas examinaron un modelo de ratón que carecía del gen PEDF (Serpin1). Los investigadores examinaron la estructura celular de la retina en el modelo de ratón y encontraron que los núcleos de las células del RPE estaban agrandados, lo que puede indicar cómo se están transformando 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.
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