Cientistas descobrem que as células oculares 'reconectam' suas conexões quando a perda de visão começa

Cientistas do Instituto Oftalmológico Jules Stein da Escola de Medicina David Geffen da UCLA descobriram que certas células da retina podem se reprogramar quando a visão começa a se deteriorar na retinite pigmentosa, uma doença ocular hereditária que leva à cegueira progressiva.

Em um estudo com camundongos, os pesquisadores descobriram que células bipolares de bastonetes — neurônios que normalmente recebem estímulos dos bastonetes e que mediam a visão noturna — podem formar novas conexões funcionais com cones, que mediam a visão diurna, quando seus parceiros habituais param de funcionar. As descobertas foram publicadas na revista Current Biology.

A retinite pigmentosa afeta milhões de pessoas em todo o mundo e é uma das principais causas de cegueira hereditária. Embora a doença frequentemente progrida lentamente e alguns pacientes mantenham uma visão significativa até a meia-idade, pouco se sabe sobre como a retina se adapta à perda de células. Compreender essas adaptações naturais pode ajudar a identificar novos alvos para terapias que preservam a visão.

Os cientistas usaram camundongos com um gene knockout para a rodopsina, que modela o estágio inicial da retinite pigmentosa, quando os bastonetes não conseguem responder à luz e a degeneração ocorre lentamente. Eles realizaram medições elétricas em células bipolares de bastonetes individuais para observar como essas células se comportam quando seus sinais normais são perdidos.

A equipe também utilizou outros modelos de camundongos sem vários componentes do sistema de sinalização dos bastonetes para descobrir o que desencadeia o processo de reconfiguração. Seus resultados no nível unicelular foram confirmados por medições da atividade elétrica em toda a retina.

Em camundongos com degeneração dos bastonetes, as células bipolares dos bastonetes apresentaram fortes respostas impulsionadas por sinais de cones, em vez de suas fontes habituais. Essas novas conexões mostraram a assinatura elétrica característica dos sinais dos cones.

A reconfiguração ocorreu apenas em camundongos com degeneração dos bastonetes e não foi observada em outros modelos em que os bastonetes não responderam à luz, mas as células em si não morreram. Isso sugere que a reconfiguração das conexões neurais é desencadeada pelo próprio processo de degeneração, e não simplesmente pela ausência de sinais luminosos ou pela destruição de sinapses.

Essas descobertas complementam um estudo de 2023 do mesmo grupo, que demonstrou que cones individuais podem permanecer funcionais mesmo após alterações estruturais graves nos estágios avançados da doença. Juntos, esses estudos demonstram que a retina utiliza diferentes mecanismos de adaptação em diferentes estágios da progressão da doença.

"Nossos resultados mostram que a retina se adapta à perda de bastonetes de uma forma que tenta preservar a sensibilidade à luz do dia", disse o autor principal AP Sampat, PhD, do Instituto Jules Stein.

Quando as conexões normais entre as células bipolares dos bastonetes e os bastonetes são perdidas, essas células conseguem se reconectar para receber sinais dos cones. Parece que o sinal para essa plasticidade é a própria degeneração, talvez pelo papel das células de suporte gliais ou de fatores liberados pelas células mortas.

Uma questão em aberto é se essa reconfiguração é um mecanismo geral usado pela retina quando os bastonetes morrem. A equipe está agora investigando esse processo em outros camundongos mutantes com defeitos na rodopsina e em outras proteínas dos bastonetes que são conhecidas por causar retinite pigmentosa em humanos.