Estudio conductual y estructural del sistema visual de ratón RD10. Evaluación del efecto neuroprotector de la proinsulina
- Autores: Nuria Forns Escude
- Directores de la Tesis: Pedro de la Villa Polo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2008
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Margarita Baron Maldonado (presid.), Roman Blanco Velasco (secret.), Marcelino Aviles Trigueros (voc.), José Manuel García Fernández (voc.), Enrique de la Rosa Cano (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: e_Buah
- Resumen
- español
El presente trabajo investiga desde un punto de vista estructural y a través de estudios conductuales aquellos aspectos menos explorados del sistema visual de ratones que sufren una degeneración retiniana. Asimismo, el trabajo pretende profundizar en el estudio del posible efecto neuroprotector de la proinsulina, molécula con demostrado efecto modulador de distintos procesos celulares en el sistema nervioso de los mamíferos. Desde que hace más de un siglo se propusiese la teoría dual de la visión, ha sido ampliamente aceptado que en la retina de los vertebrados existen dos sistemas de fotorrecepción: bastones para la visión escotópica y conos para la visión fotópica. Ambos sistemas forman parte de la vía visual de la retina, y proyectan a zonas subcorticales y corticales del cerebro desempeñando así funciones de percepción visual. Recientemente, se ha descrito un tercer tipo de célula fotosensible en la retina que proyecta fundamentalmente al núcleo supraquiasmático del hipotálamo y que no parece participar en funciones de percepción visual. Se trata de las células ganglionares intrínsicamente fotosensibles (ipRGC). Las ipRGC constituyen un grupo reducido de células ganglionares encargadas de regular las funciones no visuales, como son la actividad circadiana o el diámetro de la pupila. La presente Tesis Doctoral se plantea el estudio funcional de las dos vías de la retina, la visual y la no visual, de forma comparativa entre ratones que sufren una degeneración y controles sanos. Asimismo, y debida la novedad de las células, se plantea la descripción morfológica de las ipRGC en retinas con diferentes niveles de degeneración. Por último, y basado en estudios previos del Laboratorio de Neurofisiología Visual de la UAH, se estudiará el posible efecto neuroprotector de la proinsulina en la retina de ratón distrófico. El estudio morfológico de las ipRGC se ha llevado a cabo mediante tinciones inmunohistoquímicas que ilustrarán la estructura de dichas células y su comunicación con otras células retinianas. Para el estudio de la función visual y no visual se han realizado experimentos de comportamiento animal, documentando la repercusión que tiene la degeneración retiniana en aspectos conductuales de los animales. Concretamente, para el estudio de la vía visual se ha analizado el reflejo optoquinético mediante el test optomotor, y para el estudio de la vía no visual se ha analizado la actividad circadiana de los animales mediante la rueda de actividad. La presente Tesis Doctoral demuestra que la degeneración de fotorreceptores, conos y bastones, de la retina en los modelos múridos de retinosis pigmentaria se acompaña de un proceso de remodelación de la retina interna que afecta a la vía no visual, y se manifiesta como cambios en los procesos dendríticos de las células ganglionares intrínsicamente fotosensibles. Asimismo, esta degeneración va acompañada de una pérdida funcional de la vía responsable del reflejo optoquinético, siendo el curso temporal de la pérdida de fotorreceptores en los modelos animales de degeneración retiniana paralelo a la disminución de la respuesta del animal al test optomotor. En este sentido, la proinsulina parece ejercer un efecto neuroprotector sobre los fotorreceptores en degeneración, dado que los animales con sobre-expresión de proinsulina mantienen sus respuestas al test optomotor para edades en que los animales distróficos no proinsulínicos ya muestran una respuesta abolida. Por el contrario, la degeneración de los fotorreceptores en los modelos múridos de retinosis pigmentaria no afecta a la función intrínseca de las ipRGC de sincronizar la actividad circadiana con las condiciones lumínicas ambientales. Si queda afectado, sin embargo, el ritmo endógeno de los ratones distróficos, el cual está gobernado por el núcleo supraquiasmático del hipotálamo, y cuyo periodo es significativamente más corto en animales control. En este sentido, la proinsulina parece que vuelve a ejercer un papel neuromodulador en la retina, ya que los animales distróficos con sobre-expresión de proinsulina no experimentan variaciones en su actividad circadiana endógena. Estimamos que la presente Tesis Doctoral documenta el protagonismo de las ipRGC en la conducta visual de los mamíferos y confirma el efecto neuroprotector de la proinsulina en la retina de ratón.
- English
The present work intends to look for some uninvestigated aspects of retinal degeneration in mice by means of morphological and behavioral studies. Also, this dissertation aims to look further into the possible neuroprotective effect of proinsulin, a molecule with a well known modulating effect in the mammalian nervous system. Since the dual theory of vision was proposed more than one century ago, it has been widely accepted that there are two photoreceptors in the vertebrate retina: rods and cones. Both systems are part of the visual pathway of the retina; this visual pathway projects to sub-cortical and cortical regions of the brain and carries out visual perception. Recently, a third type of retinal photoreceptor cell has been described, which projects mainly to the hypothalamus and does not seem to participate in visual perception. These cells have been named "intrinsically photosensitive retinal ganglion cells" (ipRGC), and they comprise a very reduced group of retinal ganglion cells that regulate the non-visual functions of the retina, like for instance circadian activity and pupil diameter. The work aims to study both, visual and non-visual, paths of the retina in mouse models of retinal degeneration. Also, and since it is such a new cell type, the Thesis intends to describe the morphological changes suffered by the ipRGC in different retinal degenerative stages. Lastly, the Thesis studies the possible neuroprotective effect of proinsulin in the retina of dystrophic mice. The morphological study of ipRGC was done by means of inmunohistochemistry staining which illustrates the structure of such cells, as well as their communication with other cells in the retina. On the other hand, the functional study of the paths of the retina was carried out by the use of animal behavioral tests in order to elucidate the ultimate repercussions that degenerative retinal diseases might have on animal conduct. Specifically, the optokinetic reflex was analyzed by means of the optomotor test, to study the visual path of the retina, and the circadian activity was examined by means of the activity wheel, to evaluate the non-visual path of the retina. The results show that photoreceptor degeneration in dystrophic mice is followed by changes in the structure of the inner retina, which affect its non-visual pathway. These changes involve alterations in the dendritic processes of the ipRGC. Furthermore, retinal degeneration goes hand in hand with a functional loss of the visual pathway that regulates the optokinetic reflex, and the temporal course of photoreceptor loss parallels the diminishing performance of dystrophic mice in the optomotor test. On the other hand, the optokinetic reflex studies show that dystrophic mice which express proinsulin are responsive to the optomotor test for a longer time compared to dystrophic mice that do not express proinsulin. In addition, photoreceptor degeneration in dystrophic mice does not seem to affect the intrinsic function of ipRGC related to the synchronization of the circadian activity with light conditions. However, the free running periods in dystrophic mice are significantly longer than the free running periods in control mice. Proinsulin, again, seems to have a neuroprotective effect in the retina, since proinsulin expressing dystrophic mice have a free running period similar to those in control mice. We conclude that this Thesis elucidates on the importance of the ipRGC in the visual conduct of mammals and confirms the neuroprotective effect of proinsulin in the mouse retina.
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