UNA INFORMACION COMPLEJA, PERO UTIL PARA QUIENES SE INTERESAN EN EL TEMA...
HISTOLOGÍA DE LA RETINA
La sección vertical de la retina humana muestra una estructura estratificada compleja que incluye el epitelio pigmentario de la retina, las capas neuronales y las membranas limitantes externa e interna, en las que se producen las conexiones sinápticas. Las células implicadas en las distrofias de retina (DR) son los fotorreceptores y las células del epitelio pigmentario de la retina (Haw AW, 1970; Krstic RV, 1997).
Las primeras neuronas de la vía visual son los fotorreceptores, que se sitúan en la capa de conos y bastones o capa nuclear externa. Los fotorreceptores traducen la señal luminosa y establecen sinapsis en la capa plexiforme externa con la siguiente neurona: la célula bipolar, situada en la capa nuclear interna. Esta neurona emite su axón a la capa plexiforme interna y conecta con la célula ganglionar, en la capa de las células ganglionares.
Por último, los axones de las células ganglionares se dirigen hacia la papila del nervio óptico, formando la capa de fibras del nervio óptico.
EPITELIO PIGMENTARIO DE LA RETINA (EPR)
Es la capa más externa de la retina. Está unida a la membrana de Bruch, que la separa de la coroides o capa vascular. El EPR está formado por células columnares cargadas de melanina, contienen microvellosidades en su polo apical y vainas cilíndricas en su membrana plasmática que envuelven los segmentos externos de conos y bastones (Junqueira LC & Carneiro J, 1987).
Sus funciones, vitales para el proceso visual, son las siguientes:
1- Reciclaje de fotorreceptores: fagocitosis y digestión lisosómica de los discos del segmento externo de conos y bastones.
2- Interviene en el ciclo de la vitamina A.
3- Síntesis de melanina: absorbe la luz no capturada por los fotorreceptores, impidiendo que se refleje dentro del ojo.
4- Aporte de nutrientes para los fotorreceptores.
5- Síntesis de glicosaminoglicanos (componentes de la matriz extracelular de los fotorreceptores).
6- Barrera entre la circulación coloidal y las capas externas de la retina. Transporte iónico y de agua desde el espacio subretinal.
FOTORRECEPTORES
Los fotorreceptores son células alargadas sobre las que incide la luz siguiendo un eje longitudinal. Su morfología está constituída por dos regiones diferenciadas: el segmento interno y el segmento externo.
En la región basal del segmento interno, se encuentran el núcleo y la región axónica. Esta región celular también contiene abundantes mitocondrias, el retículo endoplasmático rugoso y el aparato de Golgi.
El segmento externo, unido al segmento interno por un estrecho cilio, posee un gran desarrollo de membranas fotosensibles.
Además de presentar diferencias morfológicas, los conos y los bastones difieren entre sí en su función y distribución. Los conos son los responsables de la visión a elevados niveles de luz (fotópica), por lo que perciben el color y una visión diurna muy rica en detalles. Contienen unos pigmentos visuales denominados opsinas y, en función del fotopigmento que portan, los conos se subdividen en rojos, verdes y azules. Existen unos seis millones de conos, la mayor densidad de ellos se encuentran en la mácula, la región central de la retina. En el centro de la mácula se sitúa la fóvea, que es la región de mayor agudeza visual.
Los bastones poseen un umbral de excitación más bajo y son los responsables de la visión nocturna (escotópica) y en blanco y negro. En la retina humana hay alrededor de unos ciento cincuenta millones de bastones, dispuestos de forma periférica. Por tanto, a medida que nos alejamos de la fóvea, aumenta la densidad de bastones y disminuye la densidad de conos, disminuyendo la agudeza visual.
Segmento externo
Es el polo sensorial de la célula y está en íntimo contacto con el EPR. Es una prolongación celular que diferencia morfológicamente a los conos (cortos y gruesos) de los bastones (largos), en la que tiene lugar el proceso de fototransducción. Ultraestructuralmente, está constituido por microvesículas formando unos mil discos apilados (Rawn JD, 1989). Éstos se encuentran rodeados por membrana plasmática, formada a partir de invaginaciones de la membrana celular, que se separan de ésta en el caso de los bastones y que permanecen como tales invaginaciones en el caso de los conos.
Estas estructuras no son estáticas, sino que están sometidas a un proceso de reciclaje continuo:
- en los bastones, los discos migran hacia la porción apical del fotorreceptor progresivamente y son fagocitados por el EPR. El proceso de migración dura entre nueve y doce días y el EPR fagocita alrededor del 10% del segmento externo diariamente. Simultáneamente, se va añadiendo membrana nueva en el lugar de la unión segmento externo-interno (Zinn KM & Marmor MF, 1979; Travis GH, 1997).
- En los conos, no se da la renovación de los discos ya que éstos son plegamientos de la propia membrana.
Se piensa que la estructura del disco se mantiene gracias a proteínas específicas del segmento externo de conos y bastones, como la proteína RDS/periferina y la proteína ROM1, que contribuyen al mantenimiento de la curvatura de los discos y de su anclaje al citoesqueleto del fotorreceptor (Connell GJ & Molday RS, 1990).
Desde el punto de vista bioquímico, la membrana del segmento externo se caracteriza por una elevada fluidez, debido a una composición baja en colesterol y extremadamente alta en ácidos grasos esenciales (Deamen FJM, 1973). Otro componente que aparece en una composición inusualmente alta es la vitamina E (α-tocoferol), que contribuye a la eliminación del producto generado por la fotooxidación de los ácidos grasos del segmento externo.
Segmento interno
El segmento interno está separado del externo mediante una constricción denominada cilio de conexión, que interviene en el metabolismo celular sintetizando macromoléculas que liberan energía para la fototransducción.
Esta porción del fotorreceptor presenta apilamiento de mitocondrias, contiene los orgánulos celulares y acumula gran cantidad de glucógeno. El núcleo se localiza al comienzo del axón, el cual realiza sinapsis con las células bipolares, lo que supone el primer relevo de la vía visual.
Opsinas o pigmentos visuales
Los segmentos externos de conos y bastones contienen sólo un tipo de pigmento visual por tipo celular. El 11-cis-retinaldehído es el cromóforo para los cuatro pigmentos visuales. Se dispone paralelamente al plano de la bicapa y perpendicularmente a las α-hélices, posición que le permite el aumento en la captura de fotones. Las opsinas son proteínas que participan en la fotorrecepción: absorben luz a distintas longitudes de onda, transformándola en impulsos nerviosos.
La rodopsina, opsina que se expresa en los bastones, se excita en condiciones de baja intensidad lumínica y su máximo de absorción es de 493 nanómetros (nm) (Merbs SL & Nathans, 1992). Existen otros tres pigmentos visuales que se localizan en los conos y absorben a distintas longitudes de onda (Stockman A et al., 2000). El pigmento azul absorbe a 426 nm y su gen se encuentra localizado en 7q31. Las dos últimas opsinas se encuentran en el cromosoma Xq28: el pigmento verde que absorbe a 530 nm y el
pigmento rojo que absorbe a 552 o 557 nm, dependiendo de la presencia de un polimorfismo en el codon 180 que puede ser alanina o serina.
OTROS TIPOS CELULARES
Células bipolares
Son las segundas neuronas del proceso visual. Establecen sinapsis mediante sus dendritas con el fotorreceptor en la capa plexiforme externa y emiten su axón a la capa plexiforme interna, donde ocurre el tercer relevo sináptico con las células amacrinas o las células ganglionares (Boycott BB et al., 1987). Su función es crucial para detectar contrastes débiles o cambios en la intensidad de luz.
Células horizontales
Este tipo celular está ubicado entre la capa nuclear interna, donde se observan sus somas y en la capa plexiforme externa, donde extiende sus dendritas y sus axones.
Sus terminaciones dendríticas forman sinapsis tripartitas o tríadas con los conos y las células bipolares de los conos. Las terminaciones derivadas de sus axones inervan lateralmente las esférulas, que es como se denomina a las conexiones que se establecen entre los bastones y la célula bipolar del bastón.
Se considera que desempeñan un papel esencial en el circuito de contraste simultáneo y la adaptación neural a la luz.
Células amacrinas
Este término quiere decir “sin axón”. Establecen sinapsis con las células bipolares, con las células ganglionares y con otras células amacrinas en la capa plexiforme interna.
Células ganglionares
Son las mediadoras del último relevo sináptico de la retina. Sus dendritas conectan con las células amacrinas y bipolares en la capa plexiforme interna y sus cuerpos se localizan en la capa de células ganglionares. Sus axones se organizan en la capa de axones del nervio óptico, que abandona la retina por el punto ciego. Su función consiste en distinguir y seleccionar la información visual que se transmite al cerebro (Lennie P et al., 1990).
La glía. La célula de Müller
Las células gliales son un componente esencial de la retina. Histológicamente, se diferencian células tanto del tipo astroglía como microgliales pero, sobre todo, destaca la célula de Müller.
La célula de Müller está dispuesta verticalmente a todas las capas de la retina, abarcando todas ellas: desde el soma, en la capa nuclear interna, irradian prolongaciones hacia las capas más internas de la retina, rodeando vasos sanguíneos y en contacto con el humor vítreo. También emiten prolongaciones hacia las capas de los fotorreceptores, rodeando a estas células. A su paso por las distintas capas, cubren los cuerpos neuronales y las dendritas de los distintos tipos celulares.
Desempeñan funciones esenciales para la supervivencia de la retina: constituyen un tejido de sostén para los diversos tipos celulares, intervienen en la nutrición retiniana mediante el acúmulo de glucógeno y ejercen una función defensiva mediante fagocitosis.
EL PROCESO DE FOTOTRANSDUCCIÓN
El proceso de fototransducción tiene lugar en los discos del segmento externo de los fotorreceptores. El fotorreceptor es sensible a la luz y responde al estímulo luminoso variando su potencial de membrana y, como consecuencia, varía su emisión del neurotransmisor glutamato al espacio sináptico en la capa plexiforme externa.
En el bastón, adaptado a la oscuridad, el potencial de membrana está en torno a unos -40 milivoltios (mV). Este potencial se mantiene en ausencia de luz debido a la existencia de una “corriente oscura” catiónica:
esta corriente se produce en reposo en el segmento externo del bastón por la actividad de un transportador catiónico Na+/Ca2+ dependiente de GMP cíclico (GMPc) que, en oscuridad, permanece abierto.
Por tanto, se produce una liberación tónica de glutamato al espacio sináptico en ausencia de estímulos visuales.
La molécula fotosensible de los discos de los bastones es la rodopsina, que consta de una parte proteica, la opsina y un grupo prostético unido covalentemente, el 11-cis-retinal.
Fase luminosa
La cascada visual comienza con la captación de un fotón de luz, que provoca la activación de la rodopsina por la isomerización del 11-cis-retinal a todo-trans-retinal, provocando un desplegamiento de la proteína. Entonces, la rodopsina pasa en milisegundos por distintos estados energéticos derivados de los cambios conformacionales y alcanza su forma activa y más estable: metarrodopsina II.
La rodopsina activada, a su vez, interactúa con la siguiente proteína de la cascada: la transducina, que es una proteína heterotrimérica que consta de tres subunidades (α,β,γ). La rodopsina estimula la subunidad α de la transducina, que se disocia y cataliza la conversión de GDP a GTP.
La transducina activada provoca un cambio conformacional en el complejo de la fosfodiesterasa (PDE), una proteína G heterotetramérica: consta de dos tipos de subunidades activadoras (α,β) y dos subunidades inhibitorias (γ). La disociación de estas dos últimas hace que la PDE hidrolice el GMPc a GMP.
Esta situación provoca el cierre de los canales catiónicos de la membrana plasmática del bastón, produciendo un aumento de polaridad en la membrana.
Esta hiperpolarización genera el potencial receptor, constituyendo la primera señal eléctrica de transmisión de información neuronal (Yau KW, 1994).
Fase oscura
La finalización de la fotoexcitación se produce por inactivación de la metarrodopsina II por la fosforilación de resíduos de serina y treonina de su extremo carboxilo terminal, mediante la enzima rodopsina quinasa.
Posteriormente, la rodopsina fosforilada se une a la arrestina: la actuación de ambas enzimas evita la unión de la rodopsina a la transducina, permitiendo que se paralice el proceso (Wilden U et al., 1996).
También es necesaria la inactivación de la transducina y la PDE, proceso en el que parecen estar involucradas la concentración de Ca2+ intracelular y la recoverina: el descenso de las concentraciones de Ca2+ provoca la activación de la recoverina, enzima que a su vez activa la guanilato ciclasa, que reconstituye los niveles de GMPc. De esta forma, se reanuda la apertura de los canales dependientes de GMPc.
El aumento del Ca2+ inhibe a su vez la actividad de la recoverina. La transducina GTPasa se encarga de catalizar la separación de la transducina y la PDE, permitiendo su inactivación al unirse de nuevo a sus subunidades inhibitorias.
Mientras, el todo-trans-retinal (el cromóforo) es reducido rápidamente a todo-trans-retinol, por la enzima retinol deshidrogenasa y mediado por el paso de NADPH a NADP. Para que se produzca este último paso, es necesario que el todo-trans-retinal sea transportado desde la membrana intradiscal al citoplasma del fotorreceptor por la proteína RmP (Sun H et al., 2000), como se verá más adelante.
El proceso de fototransducción que se ha descrito en los bastones, ocurre de forma similar en los conos. La diferencia radica en la longitud de onda a la que absorben las opsinas de los distintos conos.
De esta manera, cada tipo de cono se excita de forma espectralmente independiente, para un determinado color.
Bibliografia
- Retinal Information Network: www.sph.uth.tmc.edu/Retnet
- Retina International: http://www.retina-international.org/
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