Novas Descobertas sobre o Tratamento da Retinite Pigmentosa
Pesquisadores estão focando em melhorar a retenção da visão na retinose pigmentar por meio da saúde metabólica.
Constance L Cepko, L. C. Chandler, A. Gardner
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Índice
A Retinite Pigmentosa (RP) é uma condição genética que afeta a nossa visão. Afeta cerca de 1 em cada 4000 pessoas no mundo todo. Essa condição principalmente prejudica dois tipos de células sensíveis à luz na retina, chamadas bastonetes e cones. Os bastonetes ajudam a gente a ver em condições de pouca luz, enquanto os cones permitem ver em luz forte e reconhecer cores.
Como a RP Afeta a Visão
Na RP, os bastonetes começam a se deteriorar primeiro. Essa perda de bastonetes leva a dificuldades para ver no escuro, uma condição conhecida como cegueira noturna. À medida que a doença avança, os cones também começam a falhar, resultando na perda da visão diurna e na percepção de cores.
Os pesquisadores ainda estão tentando entender completamente o que causa o dano na RP. Alguns estudos sugerem que inflamação, estresse oxidativo e problemas com o metabolismo celular podem desempenhar um papel na deterioração dos cones.
O Papel do Metabolismo na RP
Bastonetes e cones são bem ativos em termos de uso de energia. Eles processam glicose e produzem uma substância chamada Lactato como subproduto. Como os bastonetes não têm seu próprio suprimento de sangue, eles dependem de uma camada de células atrás da retina chamada epitélio pigmentado da retina (EPR) para obter glicose e outros nutrientes.
O lactato produzido pelos bastonetes é transportado de volta para o EPR, que pode usá-lo para suas próprias necessidades energéticas. O EPR tem proteínas específicas que ajudam a transportar lactato e glicose. Uma dessas proteínas se chama transportador de monocarboxilato 1 (MCT1), que funciona do lado do EPR voltado para a retina. Outra proteína, MCT3, opera do lado voltado para o suprimento de sangue.
Quando os bastonetes morrem, a quantidade de lactato que produzem diminui. Isso pode fazer com que o EPR priorize suas necessidades de glicose, dificultando a nutrição dos cones que estão morrendo.
Uma Nova Abordagem de Tratamento
Para ajudar a suportar os cones restantes na RP, os pesquisadores desenvolveram uma estratégia para melhorar a absorção de lactato no EPR. Eles focaram em um transportador chamado MCT2, que tem uma capacidade muito maior de absorver lactato do que os outros transportadores. Ao entregar esse transportador ao EPR, eles esperavam melhorar a absorção de lactato do sangue e apoiar a saúde dos cones.
Usando um sistema especial de entrega, os pesquisadores inseriram o gene do MCT2 no EPR de modelos animais de RP. O objetivo era ver se isso poderia ajudar mais cones a sobreviver e funcionar melhor.
Resultados de Estudos com Animais
Em estudos, quando o MCT2 foi entregue ao EPR em modelos de RP com ratos, os pesquisadores observaram que mais células cones sobreviveram em comparação com aquelas que não receberam o tratamento. Experimentos adicionais também foram realizados usando camundongos que tinham diferentes tipos de mutações genéticas responsáveis pela RP. Nesses casos, os cientistas encontraram aumentos significativos no número de cones sobreviventes quando o MCT2 foi expresso.
Os pesquisadores usaram técnicas de imagem avançadas para medir a quantidade de lactato e glicose dentro das células do EPR. Eles descobriram que as células do EPR com MCT2 retinham mais lactato e glicose do que aquelas sem ele. Essa descoberta sugere que permitir que o EPR absorva mais lactato pode ajudar a suportar a sobrevivência dos cones, que é crucial para manter a visão.
Saúde e Função dos Cones
Ficar saudável não é só sobrevivência; os cones também precisam funcionar bem. Para medir isso, os pesquisadores observaram quão bem os cones tratados respondiam a estímulos visuais. Nos modelos tratados, uma técnica chamada teste do reflexo optomotor foi usada. Esse teste avalia como bem os animais seguem padrões em movimento, o que reflete a acuidade visual.
Em certos modelos de camundongos, os olhos tratados tiveram um desempenho melhor do que os olhos controle, mostrando que o tratamento com MCT2 apoiou não só a sobrevivência, mas também a função dos cones. No entanto, com o tempo, eles notaram que os benefícios do tratamento começaram a diminuir, indicando que mais fatores podem estar em jogo na degeneração dos cones.
Entendendo a Toxicidade Potencial
Enquanto a entrega do MCT2 mostrou promessas, os pesquisadores também queriam garantir que não houvesse efeitos colaterais nocivos. Estudos anteriores notaram que certos vetores virais usados para entregar genes poderiam ser tóxicos. Em alguns modelos de camundongos tratados com MCT2, eles observaram mudanças na estrutura celular do EPR que sugeriam toxicidade, enquanto essas mudanças eram menos pronunciadas em modelos de ratos.
Essa diferença pode vir da sensibilidade natural dos olhos dos camundongos em comparação com os olhos dos ratos. Embora os camundongos tenham recebido uma dose menor do tratamento, sinais de estresse nas células do EPR ainda estavam presentes. Entender e gerenciar esses efeitos colaterais é crucial para desenvolver terapias seguras.
Medindo Mudanças Metabólicas
Além de avaliar a sobrevivência e a função celular, os pesquisadores queriam explorar como a expressão do MCT2 afetava o metabolismo do EPR. Eles introduziram sensores especiais que podiam detectar os níveis de lactato e glicose dentro das células.
Ao medir os níveis de lactato, os pesquisadores viram que as células do EPR que expressavam MCT2 tinham quantidades maiores de lactato em comparação com as células controle. Isso sugeriu que as células estavam realmente absorvendo mais lactato, o que poderia ajudar a fornecer energia e nutrientes para os cones.
Quando olharam os níveis de glicose, descobriram que as células do EPR que expressavam MCT2 tinham maiores quantidades de glicose quando expostas a ambientes ricos em glicose. Essa descoberta pode indicar que a expressão do MCT2 ajuda a limitar a quebra de glicose.
Implicações para Pesquisas Futuras
As descobertas desses estudos ressaltam a importância da saúde metabólica em apoiar a sobrevivência dos cones na RP. Embora aumentar a absorção de lactato possa ter efeitos positivos, outros fatores que contribuem para a degeneração dos cones também precisam de atenção.
Para alcançar melhorias duradouras na visão, pode ser necessário desenvolver tratamentos que abordem não apenas a absorção de lactato, mas também a inflamação e o estresse oxidativo. Mais pesquisas são necessárias para explorar esses outros mecanismos de dano na RP.
Conclusão
A pesquisa sobre retinite pigmentosa está avançando na compreensão dessa doença complexa. Os potenciais benefícios de aumentar a absorção de lactato por meio da expressão do MCT2 nas células do EPR oferecem uma nova avenida para tratar a RP e preservar a visão.
À medida que os cientistas continuam a explorar essas estratégias, eles esperam abrir caminho para terapias eficazes que possam ajudar pessoas com RP a manter sua visão por períodos mais longos. Combinando abordagens que tratam da saúde metabólica junto com outros fatores, há esperança de melhorar os resultados para pacientes com essa condição desafiadora.
Direções Futuras
Para dar continuidade a essas descobertas, mais estudos serão essenciais. Isso inclui refinar métodos de tratamento para minimizar potenciais efeitos colaterais, explorar outras vias metabólicas e investigar formas de combinar tratamentos para uma eficácia aprimorada.
A combinação de técnicas avançadas de imagem, engenharia genética e uma compreensão mais profunda do metabolismo retiniano desempenhará um papel crucial no desenvolvimento de terapias que possam, em última análise, restaurar e preservar a visão para aqueles afetados pela retinite pigmentosa e outras condições relacionadas.
Título: RPE-specific MCT2 expression promotes cone survival in models of retinitis pigmentosa
Resumo: Retinitis pigmentosa (RP) is the most common cause of inherited retinal degeneration worldwide. It is characterized by the sequential death of rod and cone photoreceptors, the cells responsible for night and daylight vision, respectively. Although mutations in RP are mostly rod-specific, there is a secondary degeneration of cones. One possible mechanism behind cone death is metabolic dysregulation. Photoreceptors are highly metabolically active, consuming large quantities of glucose and producing substantial amounts of lactate. The retinal pigment epithelium (RPE) mediates the transport of glucose from the blood to photoreceptors and, in turn, removes lactate, which it can use as its own source of fuel. The model for metabolic dysregulation in RP suggests that, following the death of rods, lactate levels are substantially diminished causing the RPE to withhold glucose, resulting in nutrient deprivation for cones. Here, we present adeno-associated viral vector-mediated delivery of monocarboxylate transporter 2 (MCT2) into RPE cells with the aim of promoting lactate uptake from the blood and encouraging the passage of glucose to cones. We demonstrate prolonged survival and function of cones in rat and mouse RP models, revealing a possible gene agnostic therapy for preserving vision in RP. We also present the use of fluorescence lifetime imaging-based biosensors for lactate and glucose within the eye. Using this technology, we show changes to lactate and glucose levels within MCT2-expressing RPE, suggesting cone survival is impacted by RPE metabolism.
Autores: Constance L Cepko, L. C. Chandler, A. Gardner
Última atualização: 2024-10-23 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619878
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.23.619878.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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