" Evaluación de las SFRPS como posibles dianas terapeúticas en las Distrofias Hereditarias de la Retina"

Artículo cedido por la Dra. Paola Bovolenta sobre el Proyecto " Evaluación de las Secreted Frizzled Related Proteins (SFRPS) como posibles dianas terapeúticas en las Distrofias Hereditarias de la Retina", por el que recibió el Premio Fundaluce 2011. Se ampliará información sobre el Proyecto en el Boletín VISION nº 42.

Investigar entre todos: Hacía la identificación de factores que podrían contribuir a la recuperación funcional de la Retinitis Pigmentosa.

Paola Bovolenta, Centro  de Biología Molecular “Severo Ochoa”, CSIC--‐UAM y CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER).

Desde hace tiempo nuestro laboratorio, con el apoyo de Fundaluce, la  Fundación ONCE y en un principio también de Retina España, se ha centrado en identificar factores difusibles, y  por lo tanto posibles mediadores de comunicación y de interacción celular, que pudieran estar implicados en la progresión de la degeneración de los fotorreceptores, utilizando modelos murinos para esta enfermedad. Nuestra  búsqueda, por motivo que ya hemos presentado (Cisneros and Bovolenta, 2010) terminó en un grupo de proteínas secretables conocida como Secreted Frizzled Related Proteins (Sfrps).

Como primera pregunta nos  planteamos si  estas proteínas tenían alguna función en el desarrollo  y/o en mantener la homeostasis de los fotorreceptores. En la retina de ratón se  expresan tres Sfrps: Sfrp1, Sfrp2 y Sfrp5 . Para determinar su posible papel, decidimos utilizar ratones en los  cuales sea inactivado la actividad  de estos genes,  centrándonos  en un primer momento en  Sfrp1  y  utilizando  por  lo  tanto  ratones  Sfrp1-/  Estos  ratones  no  parecían  tener  alteraciones  debida  al  desarrollo  del  ojo  y  la  estructura  de  la  retina  adulta  parecía  a primera vista similar a la  de  ratones  silvestres.  Sin  embargo,  en  un  análisis  más  detallado  nos  dimos  cuenta  que  los  ratones  Sfp1-/-  presentaban  alteraciones  en  el  segmento  externo  de  algunos  fotorreceptores.  Estos  defectos  eran  bastantes  sutiles  en  adultos  jóvenes  pero  se   iban acentuando  con  la  edad  de los ratones.  De  hecho,  en  colaboración  con  la Dra.  Conchi Lillo (INCyL  de Salamanca) pudimos llevar a cabo un análisis ultraestructural  que  demostró  la presencia de una desorganización de los fotorreceptores, particularmente evidente en los conos.  Estas  alteraciones  consistían  en  la  presencia   de  núcleos  picnóticos  (indicador  e    muerte  celular)  en  la  capa   de  los   fotorreceptores,  un   desplazamiento   de   los   núcleos     de los conos y degeneración de sus segmentos externos y de los contactos sinápticos entre fotoreceptores y células bipolares. Además, en distintas regiones de la retina se observaba una pérdida de la integridad de la membrana limitante externa. Esta  membrana está formada por el conjunto de las  uniones adherentes entre la parte inicial del  segmento  externo  de los fotoreceptores y las  células  gliales  de  Müller.  Estas  uniones  están  parcheadas  o   ausentes   en  los  ratones  deficientes  en  Sfrp1.

 

Recientemente  hemos  demostrado que Sfrp1 desempeña un papel en la  regulación de ADAM10 (Esteve et al., 2011),  una metaloproteasa responsable del procesamiento de  múltiples substratos, incluidos algunos que son muy abundantes en la membrana limitante externa (Weber and  Saftig, 2012). Postulamos  por lo  tanto que, en ausencia  de Sfrp1, la actividad de ADAM10 sería mayor, y que  por lo   tanto  causaría  un  incremento  de la proteólisis  de proteínas de las uniones adherentes. Un análisis bioquímico nos confirmó que efectivamente este era el caso. Estudios previos han demostrado que un aumento del procesamiento de moléculas de las uniones adherentes pueden causar degeneración de fotorreceptores, proporcionando apoyo a la hipótesis que Sfrp1  podría ser clave en regular las conexiones entre fotoreceptores y otros tipos celulares (I.e. glia de Müller),  favoreciendo así su supervivencia.

Si esto fuera así, cabría esperar que la retina de ratones Sfrp1/-fuera más sensible a un estímulo foto-toxico como es la exposición a una luz muy  intensa. Asimismo, la  ausencia de   Sfrp1 debería acelerar la muerte celular en ratones modelos de  RP.   Para  abordar  la  primera  hipótesis  expusimos  grupos  de ratones silvestres y Sfrp1-/a estímulos lumínicos nocivos mientras que en el segundo caso cruzamos ratones deficientes en Sfrp1 con   un  modelo   murino  de  RP.  En  ambos     modelos, observamos que en ausencia de Sfrp1 el fenotipo de pérdida de fotoreceptores se agravaba, apoyando la idea que Sfrp1 podría ser un  factor de susceptibilidad para la degeneración de los fotorreceptores.

Si esto fuera así, también cabría esperar que elevar los niveles de Sfrp1 en retina debería poder ralentizar la degeneración de los fotorreceptores. Con el asesoramiento y ayuda de distintos investigadores nos propusimos por lo tanto generar partículas  lentivirales que nos permitieran probar esta hipótesis. Después  de un considerable esfuerzo para poner a punto la técnica, hemos llevado a cabo los primeros experimentos con resultados que inducen a un  moderado  optimismo.

Agradecimientos

Quiero  agradecer el apoyo constante de todos los miembros del laboratorio a este  proyecto, muy en  especial   a Elsa Cisneros que durante su estancia en el laboratorio ha dedicado todos  sus esfuerzos a  la consecución  de   los  resultados aquí  escritos. También agradezco a los miembros del CBMSO, CSIC--‐UAM y del Ciberer su ayuda y en particular a Fundaluce y  a la Fundación ONCE por  confiar en nosotros. También quiero agradecer otras fuentes de financiación que hacen posible el trabajo de nuestro grupo: MICINN (BFU2010--‐16031), Comunidad Autónoma de Madrid (CAM, S2010/BMD--‐2315) y ACCI  del  CIBERER.

Referencias

  • Cisneros E, Bovolenta P. (2010) Sfrp1: una molécula candidata para frenar  la degeneración de la  retina. Visión, 37, 23-27
  • Esteve  P, Sandonis A, Cardozo M, Malapeira J, Ibanez C, Crespo I,  Marcos S,  González-  Garcia S, Toribio ML, Arribas J,  Shimono A, Guerrero I, Bovolenta P (2011) SFRPs act as negative modulators of ADAM10 to regulate retinal neurogenesis. Nature neuroscience 14:562‐569.
  • Weber S, Saftig P (2012) Ectodomain shedding and ADAMs in development. Development 139:3693-3709