Cómo construyen las neuronas una estructura vascular en 3D para mantener sana la retina
Publicado originalmente por la Universidad de California, San Francisco, el 24 de mayo de 2024
Los científicos saben desde hace años que un entramado de vasos sanguíneos nutre las células de la retina permitiéndonos ver, pero hasta ahora ha sido un misterio entender cómo se crea esta intrincada estructura.
Ahora, investigadores de la Universidad de California en San Francisco han descubierto un nuevo tipo de neurona que guía su formación.
El descubrimiento, descrito en Cell, podría llevarnos a crear algún día nuevas terapias para enfermedades relacionadas con el deterioro del flujo sanguíneo en los ojos y el cerebro.
"Es la primera vez que se observa que las neuronas de la retina utilizan el contacto directo con los vasos sanguíneos como forma de guiarlas para formar estos entramados tridimensionales tan precisos", explica Xin Duan, profesor asociado de oftalmología y autor principal del estudio. "Esto nos acerca a la posibilidad de repararlas cuando están dañadas o cuando no se construyeron bien desde el principio".
Una proteína que detecta la presencia de células cercanas
Los investigadores trabajaron con ratones recién nacidos, cuyos ojos aún necesitan varias semanas para desarrollarse plenamente. El doctor Kenichi Toma marcó las neuronas de la retina más cercanas a los vasos sanguíneos con una proteína que brilla en verde bajo luz ultravioleta para poder observar el entramado a medida que se iba formando.
A continuación, el equipo identificó un subconjunto de neuronas, denominadas neuronas perivasculares, que entran en contacto con los vasos sanguíneos en crecimiento y los rodean, dirigiendo la formación del entramado. Estas neuronas perivasculares producen una proteína llamada PIEZO2 que les permite percibir cuándo están en contacto con otra célula.
Las neuronas perivasculares de los ratones incapaces de producir PIEZO2 no podían mantener el contacto con los vasos sanguíneos y crecían de forma enmarañada y desorganizada, causando la interrupción del flujo sanguíneo.
Al carecer de oxígeno, las células nerviosas circundantes se degradaban y los ratones mutantes eran más vulnerables a lesiones similares a ictus.
Duan descubrió que estas neuronas guían la formación de una red similar de vasos sanguíneos en el cerebelo, una parte del cerebro que interviene en la coordinación, el lenguaje y la percepción de los sentidos.
"El hecho de que se pueda observar este mismo patrón repetido en el cerebro significa que el daño a esta red podría tener un papel en múltiples enfermedades neurodegenerativas", afirma Toma.
El equipo colaboró con el biólogo del desarrollo Arnold Kriegstein, MD, Ph.D., para confirmar que las neuronas retinianas perivasculares también existen en los seres humanos.
La vista en 3D muestra cómo se forma el entramado
La mayoría de las investigaciones realizadas hasta la fecha sobre la conexión entre los sistemas vascular y nervioso se han visto limitadas por una tecnología que sólo permite a los científicos tomar imágenes bidimensionales.
Pero Duan y Toma se beneficiaron de una nueva técnica, mediante microscopía multifotónica, que el doctor Tyson Kim, profesor adjunto de oftalmología, había desarrollado para obtener imágenes en 3D de las redes sanguíneas de la retina sin perturbar el ojo.
Kim ayudó a Toma a crear películas giratorias que captaban la red desde todos los ángulos y mostraban cómo se descomponía en ausencia de PIEZO2.
"Llevábamos tiempo queriendo colaborar y ésta era la oportunidad perfecta", afirma Kim. "Fue realmente una coincidencia de los intereses que nos apasionan a cada uno".
Una nueva forma de proteger las neuronas
Los descubrimientos podrían inspirar nuevas formas de tratar las enfermedades neurodegenerativas asegurando que las neuronas, que demandan mucha energía, mantengan un suministro sanguíneo saludable.
"Hay mucha gente intentando entender cómo podemos hacer crecer las neuronas", afirma Duan. "Pero, ¿cómo hacemos crecer las intrincadas redes de vasos sanguíneos necesarias para mantenerlas? Ésa es la pregunta que intentamos responder".
Más información: Kenichi Toma et al, Perivascular neurons instruct 3D vascular lattice formation via neurovascular contact, Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.010
Journal information: Cell
Provided by University of California, San Franscico
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