Mecanismos de Fotopercepción No-Visual y Control Circadiano en la Retina Interna de Vertebrados en Condiciones Fisiológicas y en un Modelo Animal de Ceguera. Mechanisms of Non-visual Perception and Circadian Control in the Vertebrate Inner Retina under Physiological Conditions and in Animal Model of Blindness.

La retina juega un rol esencial en el funcionamiento del sistema circadiano de los vertebrados al ser la encargada de sensar las condiciones de iluminacion ambiental que ajustan el reloj interno con el fotoperiodo exterior a traves de un circuito no-visual. Este circuito es independiente de la via de formacion de imagenes e involucra a las celulas ganglionares retinianas (CGRs) que proyectan a varias estructuras no-visuales del cerebro; esta via es la encargada de regular el reflejo pupilar, la sincronizacion de los ritmos diarios de actividad, el sueno y la supresion de melatonina pineal. La retina contiene ademas un reloj autonomo que genera ritmos diarios autosostenidos en distintas funciones bioquimicas y fisiologicas, que le confiere la capacidad de predecir el tiempo y anticiparse en su fisiologia a los cambios luminicos a lo largo del ciclo dia-noche. Este laboratorio ha demostrado por 1ra vez que las CGRs de pollo poseen osciladores endogenos que generan variaciones diarias en la biosintesis de fosfolipidos (Guido et al, J Neurochem. 2001; Garbarino et al., J Neurosci Res. 2004a) y de la hormona melatonina con niveles maximos durante el dia (Garbarino et al., J Biol Chem 2004b). Aun mas, cultivos primarios de CGRs responden a la luz a traves de una cascada bioquimica de fototransduccion similar a la de invertebrados y que involucra la activacion de la enzima fosfolipasa C (PLC) (Contin et al., FASEB J 2006). Estos cultivos fueron obtenidos a estadios embrionarios muy tempranos en donde solo las CGRs son postmitoticas y mayoritariamente maduras. A estos estadios, los cultivos expresan marcadores de especificacion de celulas ganglionares (pax6, brn3), la proteina Gq y los fotopigmentos melanopsina y criptocromos con gran homologia con marcadores descriptos para fotorreceptores rabdomericos de invertebrados (Contin et al, 2006). Recientemente comenzamos a investigar la percepcion de luz en pollos GUCY1*, un modelo de ceguera, en animales que carecen de celulas fotorreceptoras-conos y bastones-funcionales. Resultados preliminares indicarian que la retina interna, y potencialmente las CGRs de estos animales conservarian la capacidad de responder a la luz regulando el reflejo pupilar y sincronizando los ritmos diarios de alimentacion. La convergencia de osciladores y fotopigmentos en la poblacion de CGRs podria contribuir al control temporal de la fisiologia del organismo y regulacion de funciones no-visuales. Son objetivos de este proyecto: a) Investigar el rol de las CGRs en el sistema circadiano estudiando: i- su habilidad para sintetizar melatonina y, su regulacion por luz y dopamina; ii- su capacidad fotorreceptora intrinseca, investigando la presencia de fotopigmentos y componentes de la cascada de fototransduccion fundamentalmente la via de los fosfoinositidos y la activacion de PLC, mediante ensayos moleculares, bioquimicos y farmacologicos; b) Extender estos estudios a cultivos primarios de CGRs inmunopurificadas midiendo la respuesta a la luz sobre la sintesis de melatonina, y los niveles de los mensajeros 2rios Ca2+ y AMP ciclico, la induccion de genes tempranos y la regulacion de la actividad NAT, enzima clave en la sintesis de melatonina; y c) Investigar la percepcion de luz en pollos GUCY1*(ciegos), sobre distintas funciones no-visuales tales como el reflejo pupilar, la sincronizacion de los ritmos diarios de alimentacion, la sintesis de melatonina y la expresion genica en animales expuestos a estimulacion luminica de distintas intensidades y longitudes de onda. Estos estudios permitiran construir el espectro de accion de la respuesta a la luz en los pollos ciegos a fin de identificar el/los fotopigmentos intervinientes en este fenomeno. Este proyecto profundizara el conocimiento sobre la capacidad fotorreceptora-no visual de la retina interna y particularmente de las CGRs, de la naturaleza de la cascada bioquimica que opera en las mismas y de los mecanismos de regeneracion del cromoforo utilizado.