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Relación entre las bacterias intestinales y enfermedades oculares

La retina está recubierta de fotorreceptores, una variedad de otras neuronas y membranas protectoras y estructurales, pero los trastornos de la retina pueden alterar este delicado sistema. Las mutaciones en el gen homólogo 1 de Crumbs (CRB1) alteran la integridad de las membranas de la retina, lo que lleva a la pérdida gradual de fotorreceptores. Las mutaciones en CRB1 se asocian con  enfermedades de la retina, como la amaurosis congénita de Leber y la retinosis pigmentaria. Sin embargo, dado que la enfermedad de cada paciente se presenta de manera diferente, con varios tipos, números y ubicaciones de lesiones en la retina, algunos científicos sospechan que los factores ambientales interactúan con el gen CRB1 para influir en la forma en que se manifiesta la enfermedad.

Un nuevo estudio publicado en Cell demostró una forma en que el entorno modifica el fenotipo de ratones con una mutación CRB1.  Los investigadores demostraron que la degradación de CRB1 desencadena tanto una barrera epitelial de colon con fugas como una barrera de epitelio pigmentario de la retina (EPR) con fugas en los ratones, lo que permite que las bacterias pasen del intestino al torrente sanguíneo y luego al ojo, dañando la retina.

La conversión de fotones en señales eléctricas requiere una anatomía retiniana complicada. La membrana limitante interna de la retina separa la cavidad vítrea del ojo de los axones de la primera capa de neuronas. Más adentro, la membrana limitante externa, la membrana comprometida en los mutaciones CRB1, divide los núcleos fotorreceptores de sus segmentos externos e internos que absorben la luz. Por último, el EPR separa los segmentos externos de los fotorreceptores de un tejido llamado coroides, que tiene un flujo sanguíneo elevado.

«La parte intestinal es un hallazgo nuevo», dijo Peter Quinn, investigador de enfermedades de la retina de la Universidad de Columbia que no participó en este estudio. «El hallazgo de que el epitelio pigmentario de la retina también se descompone es un hallazgo completamente nuevo».

Los autores del estudio, Lai Wei,, investigador de retina de la Universidad Sun Yat-sen, y Richard Lee, médico científico que ahora trabaja en el Instituto Nacional del Ojo y estudia la enfermedad ocular inflamatoria, plantearon la hipótesis de que un desencadenante infeccioso (bacterias o virus) causaba o exacerbaba algunas enfermedades oculares. Querían examinar de cerca el ojo en busca de bacterias, por lo que extrajeron líquido intraocular de los ojos de los pacientes sometidos a cirugía de cataratas y lo analizaron mediante secuenciación metagenómica de shotgun. En 2021, publicaron un artículo en Cell Discovery que mostraba que, de hecho, había una variedad de especies bacterianas, pero no virus ni hongos presentes en los ojos de los pacientes.  Las especies diferían dependiendo de si los pacientes también tenían otras enfermedades oculares, como glaucoma o degeneración macular relacionada con la edad.

Wei y Lee se preguntaron de dónde provenían las bacterias. La coroides, la parte del ojo con un flujo sanguíneo muy alto, se encuentra junto al EPR y el resto de la retina; Los investigadores pensaron que tal vez durante el envejecimiento, una pequeña cantidad de bacterias entraba en el ojo a través de este tejido. «Como primer paso para simplemente probar el principio de la escasa entrada bacteriana al ojo desde la circulación coroidea… usamos el ratón mutante Rd8 CRB1», escribió Lee en un correo electrónico. Sabían que en los pacientes con enfermedad ocular hereditaria asociada a CRB1, la retina externa, la parte del ojo junto a la coroides, a menudo era anormal. Plantearon la hipótesis de que esto podría deberse a que las bacterias habían entrado en el torrente sanguíneo y se filtraban desde los vasos sanguíneos de la coroides hacia la retina. Esto podría causar una respuesta inmunitaria que dañaría el tejido.

Los científicos ya sabían mucho sobre los ratones con mutaciones en CRB1. Dado que CRB1 es una proteína transmembrana que ayuda a mantener las barreras epiteliales y ayuda en el desarrollo normal de los fotorreceptores, los ratones con mutaciones tienen lesiones en la retina, entre otros problemas oculares. Para ver si las bacterias desempeñaban un papel en las lesiones retinianas, Wei crió ratones con CRB1 mutado en condiciones libres de gérmenes y descubrió que estos ratones tenían retinas normales. «Sabíamos que estábamos en lo cierto», dijo Lee.

El equipo decidió buscar bacterias en las lesiones de la retina de ratones mutantes CRB1 alojados en un entorno no estéril. Utilizando análisis metatranscriptómicos, encontraron niveles bajos de siete especies bacterianas en las lesiones retinianas de ratones mutantes. Mediante el uso de hibridación fluorescente in situ y microscopía electrónica de transmisión, el equipo encontró bacterias en las lesiones, pero no en el tejido normal de la retina en estos ratones mutantes.

Para determinar de dónde provenían las bacterias y cómo se movían desde el torrente sanguíneo hasta la retina, el equipo utilizó inmunotinción. Descubrieron que en ratones normales, CRB1 se expresaba en las uniones entre las células del EPR, así como en las uniones que conectan las células epiteliales del colon. Pero en los ratones con mutación CRB1, había mucha menos proteína CRB1 en estos lugares, y ambas barreras tenían fugas. Utilizando ensayos de permeabilidad marcados con fluorescencia, el equipo informó que las bacterias se filtraron del colon al torrente sanguíneo, viajaron al ojo y se movieron a través de la barrera permeable del EPR hacia la retina.

Trataron a los ratones mutantes con un cóctel de antibióticos de amplio espectro y encontraron menos lesiones retinianas y más pequeñas. A continuación, inyectaron un vector viral adenoasociado que contenía CRB1 funcional en el tracto gastrointestinal inferior de los ratones; Esto corrigió la barrera intestinal permeable, pero no la barrera retiniana. Esta intervención restauró la integridad de la barrera intestinal y, aunque la barrera retiniana seguía siendo permeable, las bacterias no se translocaron al ojo y hubo muchas menos lesiones retinianas. «Se puede proteger el ojo restaurando el intestino», dijo Lee. «Eso, para mí, es… el experimento asesino».

Quinn advirtió que un menor número de lesiones «no significa que prevengan la degeneración de la retina, que es algo aparte». Dijo que las lesiones en los ratones mutantes son típicas de la displasia de retina, que puede o no conducir eventualmente a la pérdida progresiva de fotorreceptores durante el envejecimiento. Lee contraatacó con un estudio de 2011 en el que la pérdida de fotorreceptores y la degeneración de la retina solo ocurren en áreas de la retina con lesiones. 

Los investigadores solo examinaron ratones jóvenes, y Quinn anotó que la degeneración tarda mucho tiempo en ocurrir. Le gustaría que los investigadores probaran la función de la retina en ratones más viejos mediante el uso de una prueba de reflejo de seguimiento optocinético, o pupilometría, y también determinaran si la función mejora después de la terapia con antibióticos.

«No sabemos cuánto se traducirá esto en los humanos», dijo Quinn. «No es bueno que los pacientes piensen que se trata de algún tipo de tratamiento mágico que podrían tener».

El equipo está planeando un estudio en humanos en pacientes con distrofia retiniana asociada a CRB1. Esperan determinar si las barreras epiteliales intestinales de los pacientes están intactas o tienen fugas, como en los ratones mutantes. «Si no encontramos que la barrera epitelial es anormal en los pacientes, entonces esto no se traduce», dijo Lee. Sin embargo, si también tiene fugas en los humanos, Lee espera que los tratamientos algún día puedan ayudar a los pacientes con enfermedades oculares de la retina exacerbadas por bacterias, incluidas «las terapias génicas del intestino, que podrían ser un gran tratamiento único que puede ser algo a considerar. Y luego hay todo tipo de implantes de antibióticos de liberación lenta en el ojo que son factibles».

Puedes leer el artículo original aquí.

Imagen del recorrido de las bacterias intestinales hasta la retina

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