La proteína receptora sigma 1 protege las células cerebrales más afectadas por el glaucoma

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Una proteína ubicua llamada receptor sigma 1, que se sabe que protege a las células del estrés, parece clave para la función y la supervivencia del neuronas más afectadas por el glaucoma, informan los científicos.

Los receptores Sigma 1 se expresan en células de todo el cuerpo, incluidas las células ganglionares de la retina en la parte posterior del ojo, que ayudan a conectar el ojo con el cerebro para que podamos ver, así como células cerebrales llamadas astrocitos que normalmente nutren y de lo contrario, respaldar esas neuronas.

Los científicos han descubierto que incluso cuando los dos tipos de células cerebrales están juntos en una placa de cultivo celular, las células ganglionares de la retina pueden sobrevivir bastante bien, a menos que falte el receptor sigma 1 en su astrocitos, dice la Dra. Kathryn Bollinger, oftalmóloga especializada en glaucoma y bióloga de células retinales en el Departamento de Oftalmología del Colegio Médico de Georgia.

Bollinger es autor correspondiente del artículo que aparece en la portada de Investigative Ophthalmology and Visual Science, que proporciona algunas de las primeras pruebas de que los compuestos sintéticos cada vez más disponibles, como el analgésico (+) – pentazocina, que activa el receptor sigma 1, podrían algún día ayudar a mitigar el daño por glaucoma, una de las principales causas de ceguera.

«Desafortunadamente, en los pacientes que tienen glaucoma, debido a la estructura de la retina y el nervio óptico, los axones, o extensiones, de las células ganglionares de la retina son vulnerables al daño», dice Bollinger. «Dado que estas células son tan importantes para comunicar las señales visuales al cerebro, los pacientes pueden perder parte o toda su visión debido al daño glaucomatoso». El sistema de vasos sanguíneos que alimenta esa zona posterior del nervio óptico también puede dañarse, y la inflamación puede empeorar el daño, dice.

Los beneficios que los científicos observaron en el cultivo se obtuvieron a pesar de que los dos tipos de células se no conectados físicamente, solo en el mismo plato, señala la coautora, la Dra. Sylvia Smith, bióloga de células retinales y presidenta del Departamento de Biología Celular y Anatomía de MCG. Normalmente, los astrocitos en forma de estrella tienen un control bastante estricto sobre las neuronas a las que dan soporte.

«Esto habla de los factores que se liberan, pero ver una diferencia en la ausencia del receptor sigma te hace pensar en qué más es esta pequeña proteína mágica que rige lo que ahora se ha perdido», dice Smith, un pionero en la exploración de los beneficios neuroprotectores del receptor sigma 1 en el ojo.

Aunque se necesita más trabajo, estos y otros hallazgos anteriores indican que el receptor sigma 1 permite que los astrocitos secreten factores de apoyo para las neuronas, como el factor neurotrófico derivado del cerebro, dicen los científicos.

De hecho, descubrió que las células ganglionares de la retina están mejor protegidas de estar simplemente en el mismo medio en el que habían estado los astrocitos con sus receptores sigma 1 intactos, incluso después de que los propios astrocitos no estuvieran presentes.

Está claro que cuando falta este receptor interno en los astrocitos, la neuroprotección no es óptima, dice Bollinger.

Las células ganglionares de la retina crecen menos y se acortan. otras neuronas y un indicador de su salud y función general, y experimentan más muerte o apoptosis, una forma en que el cuerpo elimina las células que ya no funcionan correctamente.

Los científicos están explorando más a fondo cualquier función neuroprotectora que tengan los receptores sigma 1 en cada tipo de célula cerebral, cómo podrían trabajar juntos y qué sucede cuando las células ganglionares de la retina carecen del receptor sigma 1.

También están trabajando para trasladar sus estudios del cultivo celular a modelos animales para el glaucoma.

Previamente demostraron que durante el estrés, al usar un activador del receptor sigma 1 como (+) – pentazocina en astrocitos del la cabeza del nervio óptico reduce la generación de especies reactivas de oxígeno potencialmente destructivas y protege a los astrocitos de la muerte. También tienen evidencia de que la activación del receptor sigma 1 aumenta la actividad de las sinapsis en la cabeza del nervio óptico, incluido un aumento de STAT3, una proteína esencial para muchas funciones celulares y que se sabe que regula la reactividad de los astrocitos. Señalan que en algunos estados de enfermedad, como el Alzheimer y la esclerosis múltiple, la inhibición de la activación de STAT3 en los astrocitos es lo que proporciona neuroprotección. Se necesitan más estudios sobre cómo la activación o inhibición del receptor sigma 1 altera los niveles de STAT3 y cómo cada uno afecta la supervivencia de las células ganglionares de la retina, dicen los científicos.

La cabeza del nervio óptico en la parte posterior del ojo es donde se encuentran los axones. , o brazos, de las células ganglionares de la retina se unen y salen del ojo y llegan al cerebro. Los científicos se centraron en los astrocitos difíciles de estudiar en la cabeza del nervio óptico, que soportan metabólica, nutricional y estructuralmente las células ganglionares de la retina.

Dado que los receptores sigma 1 están presentes en ambos tipos de células cerebrales, querían ver dónde importaban más en términos de neuroprotección. Sospecharon, y resultaron ser correctos, que la presencia de receptores sigma 1 en los astrocitos es fundamental para la supervivencia de estas neuronas críticas.

Jing Zhao, investigador asociado e ingeniero biomédico en el Departamento de Oftalmología de MCG y primer autor del artículo , es un experto en aislar astrocitos de la cabeza del nervio óptico, una habilidad que hizo posible el análisis celular específico.

El laboratorio de Smith ha llevado a cabo estudios que muestran que fármacos como el analgésico (+) – pentazocina, que activa el receptor sigma 1, puede ayudar a proteger las células ganglionares de la retina en modelos de condiciones como la retinopatía diabética, donde la retina es un objetivo. Smith y sus colegas publicaron en 2008 en la misma revista la primera evidencia de los efectos dramáticos del ligando del receptor sigma 1 en la protección de la retina en la retinopatía diabética y luego sugirieron que también podría ser útil para el glaucoma. Las células ganglionares de la retina están comprometidas en ambas condiciones.

Ese trabajo ayudó a inspirar los estudios de Bollinger sobre el glaucoma. Bollinger, MD/Ph.D. que trata a pacientes con glaucoma, tiene un interés particular en la investigación que se traduce claramente en humanos. La creciente disponibilidad de compuestos que activan los receptores sigma 1 hace que la traducción sea más fácil si los hallazgos beneficiosos continúan, dice ella. «Este es un objetivo que parece ser clínicamente útil desde un punto de vista práctico», dice Bollinger.

Hay más compuestos que activan el receptor sigma 1 en diferentes etapas de desarrollo para una amplia gama de trastornos neurodegenerativos enfermedades como el Alzheimer hasta el cáncer y el síndrome respiratorio agudo severo como resultado de COVID-19. Los animales de laboratorio a los que les falta el receptor sigma 1 tienen índices acelerados de degeneración del cerebro, la médula espinal y el nervio óptico.

Si bien no se comprende completamente cómo funciona para proteger las neuronas, se sabe que el receptor sigma 1 se une y modula la actividad de muchas otras proteínas, se ha demostrado que interactúa con más de 50 y se cree que, en general, ayuda a promover la homeostasis saludable de las neuronas y otras células.

Aunque los peores efectos del glaucoma suelen ser evidentes en la parte posterior del ojo , el problema generalmente comienza en la parte frontal del ojo con una deficiencia en el líquido que fluye desde el ojo. Al igual que la presión arterial alta, demasiado volumen de líquido en el espacio confinado aumenta la presión dentro del globo ocular. Los exámenes anuales de la vista a partir de los 40 años pueden ayudar a detectar problemas con el aumento de la presión antes de que se produzcan muchos daños.

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El analgésico puede ayudar a aliviar el daño visual causado por el glaucoma Más información: Jing Zhao et al, Sigma 1 Receptor Contributes to Astrocyte-Mediated Retinal Ganglion Cell Protection, Investigative Oftalmology & Ciencias Visuales (2022). DOI: 10.1167/iovs.63.2.1 Proporcionado por Medical College of Georgia en la Universidad de Augusta Cita: La proteína del receptor Sigma 1 protege las células cerebrales más afectadas por el glaucoma (2022, 1 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https ://medicalxpress.com/news/2022-03-sigma-receptor-protein-brain-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.