Nuevas Perspectivas sobre la Oclusión de la Arteria Retiniana con el Modelo UPOAO

La oclusión de la arteria retinal (OAR) es una condición ocular grave que ocurre cuando el flujo sanguíneo en la arteria retinal se detiene de repente. Esta falta de flujo sanguíneo puede causar daño a la retina, llevando a problemas de visión. Muchas personas que sufren de OAR pueden tener dificultades para ver, y algunas pueden perder la vista por completo. Además de los problemas de visión, las personas con OAR también tienen más probabilidades de experimentar problemas cardíacos y cerebrales. Si el flujo sanguíneo no se restaura rápidamente, la retina puede comenzar a morir en 90 minutos por falta de oxígeno y nutrientes.

Actualmente, los tratamientos existentes para la OAR, como el masaje ocular y la terapia de oxígeno hiperbárico, no ayudan mucho. Hay un tratamiento llamado trombólisis, que puede restaurar el flujo sanguíneo de manera efectiva, pero necesita hacerse rápidamente, generalmente dentro de las 4.5 horas posteriores al evento. Sin embargo, restaurar el flujo sanguíneo a veces puede causar más daño que beneficio, llevando a una condición llamada lesión por isquemia-reperfusión (IR) que puede resultar en inflamación y daño a la retina.

Para estudiar la OAR y encontrar mejores tratamientos, los investigadores necesitan modelos animales confiables que imiten de cerca esta condición. Se han desarrollado varios modelos animales para examinar los efectos del daño retinal causado por la reducción del flujo sanguíneo y la posterior restauración. Estos modelos se pueden agrupar en dos categorías: modelos de oclusión intravascular y modelos de oclusión extravascular.

Los modelos intravasculares implican bloquear el flujo sanguíneo dentro de los vasos sanguíneos, mientras que los modelos extravasculares implican cortar el flujo sanguíneo desde fuera de los vasos. Algunos modelos comúnmente utilizados incluyen métodos que bloquean directamente la arteria central retinal o implican bloquear la arteria carótida común. Cada modelo tiene sus ventajas y desventajas. Por ejemplo, algunos métodos requieren técnicos altamente calificados para realizarlos, mientras que otros pueden llevar a complicaciones como daño adicional al nervio óptico o pueden no imitar adecuadamente las condiciones que se observan en la OAR.

Dadas estas dificultades, hay necesidad de un modelo animal más simple que pueda simular de manera efectiva los efectos agudos de la OAR. En este estudio, nos propusimos desarrollar un nuevo modelo de ratón llamado modelo de oclusión de la arteria oftálmica pterigopalatina unilateral (OAPOU), que nos permite estudiar los efectos de la isquemia retinal y la posterior restauración del flujo sanguíneo.

#Creando el modelo OAPOU

Utilizamos ratones machos de ocho semanas para nuestros experimentos para evitar los efectos de las hormonas femeninas. Para preparar a los ratones para el procedimiento quirúrgico, los anestesiamos y mantenemos su temperatura corporal estable. Hicimos una incisión cuidadosa en la región del cuello y aislamos las arterias relevantes para el procedimiento.

Se insertó un alambre de silicona especial para bloquear el flujo sanguíneo hacia la retina. Este alambre de silicona actúa como un tapón, impidiendo que la sangre llegue al ojo. Una vez que el alambre estaba en su lugar, esperaríamos un tiempo predeterminado para permitir que ocurriera la isquemia. Después de este período, el alambre se quitaría para restaurar el flujo sanguíneo. Todo el proceso quirúrgico se lleva a cabo cuidadosamente para minimizar el daño a los ratones y asegurar resultados precisos.

#Evaluando el daño

Después de completar el modelo, buscamos signos de daño retinal. Para visualizar los vasos sanguíneos en la retina, inyectamos un tinte y examinamos los ojos usando un microscopio especial. Esto nos permitió ver si el flujo sanguíneo había sido bloqueado y restaurado con éxito.

Luego estudiamos cómo diferentes duraciones de isquemia y reperfusión afectaron a la retina. Por ejemplo, probamos dos duraciones isquémicas: 30 minutos y 60 minutos, seguidas de períodos de reperfusión de 3 o 7 días. Evaluamos el daño observando el número de células ganglionares retinianas viables (CGR) y probando la función visual utilizando mediciones de electroretinograma (ERG).

Nuestros resultados mostraron que después de 30 minutos de isquemia, no hubo mucho daño, pero después de 60 minutos de isquemia, observamos una disminución significativa en las CGR y un declive en la función visual. Esto indica que períodos más largos de isquemia resultan en un daño más severo a la retina, confirmando que el modelo OAPOU representa efectivamente los efectos de la OAR.

#Cambios en la estructura retinal

Para evaluar aún más los cambios estructurales en la retina, utilizamos imágenes de tomografía de coherencia óptica (OCT). Esta técnica no invasiva nos permite medir el grosor retinal. En nuestro modelo, medimos el grosor retinal después de 3 días y 7 días de reperfusión.

Después de 3 días, hubo cambios menores, pero se notó un adelgazamiento significativo después de 7 días de reperfusión. Este adelgazamiento involucró particularmente las capas internas de la retina, que es donde se encuentran las CGR. También utilizamos técnicas histológicas, donde tiñimos secciones retinianas para analizar su estructura más a fondo. Este análisis confirmó nuestros hallazgos de OCT, revelando que las capas internas retinianas experimentaron más daño con el tiempo.

#Impacto en las células retinianas

En nuestra investigación, también examinamos tipos específicos de células retinianas. Estas incluyen células bipolares, fotorreceptores, células horizontales y células amacrinas. Descubrimos que las células bipolares mostraron una reducción significativa en número después de 7 días de reperfusión. Sin embargo, los fotorreceptores parecían ser más resistentes, permaneciendo mayormente estables durante el mismo período.

Las células horizontales y las células amacrinas colinérgicas mostraron una notable pérdida celular después de 3 y 7 días de reperfusión, indicando que estas células también se ven afectadas por la isquemia retinal y la restauración del flujo sanguíneo posterior.

#Análisis del transcriptoma

Para profundizar en los cambios moleculares que ocurren en la retina durante estos procesos, realizamos un análisis del transcriptoma. Este análisis nos ayuda a entender cómo diferentes genes se expresan en la retina durante la isquemia y la reperfusión.

Recolectamos muestras retinianas y secuenciamos su ARN para identificar genes que se activaron o desactivaron en diferentes momentos. En la fase inicial sin reperfusión, muchos genes relacionados con la respuesta inmune fueron regulados al alza. Esto sugiere que hay una reacción inmune significativa que ocurre durante las etapas tempranas de la isquemia.

A medida que progresó el tiempo en el período de reperfusión, observamos que los genes relacionados con el estrés oxidativo y la inflamación se volvieron más prominentes. Esto es crítico porque se sabe que el estrés oxidativo contribuye al daño celular en diversas condiciones, incluida la OAR.

Después de 7 días de reperfusión, notamos un cambio hacia la regulación inmune y las vías relacionadas con la inflamación en nuestro análisis transcriptómico. Esto sugiere que a medida que la retina padece eventos isquémicos, la respuesta inmune se vuelve más activa y puede causar daño adicional al tejido retinal.

#Rol de las células inmunitarias

La respuesta inmune juega un papel crucial en el daño causado por la isquemia retinal. Nuestros hallazgos demostraron un aumento en el número de leucocitos (un tipo de glóbulo blanco) infiltrando la retina después de la isquemia. Un día después de la oclusión, observamos muchos de estos leucocitos en el tejido retinal, que probablemente migran desde el torrente sanguíneo debido al daño isquémico.

Además, examinamos la activación de células microgliales, que son las principales células inmunitarias en la retina. Después de 3 y 7 días de reperfusión, encontramos que el número de microglías activadas aumentó significativamente. Esto indica que la respuesta inmune, que implica tanto células microgliales residentes como leucocitos infiltrantes, contribuye al daño retinal durante la fase de recuperación.

#Comparación con otros modelos

Para evaluar la singularidad de nuestro modelo OAPOU, lo comparamos con otros modelos comúnmente utilizados para estudiar la isquemia retinal, como el modelo de presión intraocular alta (PIOH) y el modelo de oclusión unilateral de la arteria carótida común (OUACC). Si bien ambos modelos proporcionan información sobre el daño retinal isquémico, exhiben diferentes características.

El modelo PIOH se utiliza principalmente para el glaucoma de ángulo cerrado primario y muestra efectos similares al modelo OAPOU; sin embargo, también resulta en daño a las capas externas de la retina que no observamos en nuestro modelo. El modelo OUACC representa principalmente la hipoperfusión retinal crónica y no emula los eventos isquémicos agudos que se observan en pacientes con OAR tan efectivamente como el modelo OAPOU.

Nuestro análisis transcriptómico reveló que el modelo OAPOU tiene firmas de expresión génica distintas en comparación con los otros modelos, particularmente en el metabolismo lipídico y las respuestas inflamatorias. Estas diferencias sugieren que cada modelo tiene un mecanismo de acción único y puede resaltar diferentes aspectos de la lesión y recuperación retinal.

#Conclusión

En resumen, desarrollamos con éxito un nuevo modelo de ratón llamado modelo OAPOU para estudiar la oclusión de la arteria retinal y sus efectos en la retina. El modelo imita los eventos isquémicos agudos observados en pacientes con OAR y permite a los investigadores investigar los procesos patofisiológicos asociados.

A través de nuestros experimentos, observamos cómo diferentes duraciones de isquemia y reperfusión impactan en la estructura y función retinal, destacando el papel crítico de las respuestas inmunitarias en la retinopatía. Las ideas obtenidas de esta investigación ayudarán a entender la patología de la OAR y pueden allanar el camino para futuras estrategias terapéuticas destinadas a proteger la retina del daño isquémico.

Este modelo proporciona una plataforma efectiva para más estudios destinados a identificar tratamientos potenciales para la OAR y enfermedades oculares relacionadas, con el objetivo final de mejorar los resultados visuales para los pacientes que sufren esta condición.