Regulatory mechanisms of melatonin synthesis in the control of intraocular pressure

Resumen

La hipertensión ocular, aunque no se considera una enfermedad en sí, es un factor de riesgo para desarrollar glaucoma, que eventualmente causa pérdida irreversible de la visión. En consecuencia, el enfoque terapéutico más habitual en el glaucoma es reducir la presión intraocular (PIO). No obstante, los fármacos anti-glaucomatosos presentan varios efectos secundarios que pueden conducir a la retirada del tratamiento en algunos casos. En este contexto, la melatonina y sus análogos emergen como un tratamiento complementario/alternativo, ofreciendo la ventaja de poseer propiedades hipotensoras y antioxidantes. La presente tesis doctoral tiene como objetivo investigar el contenido de la melatonina endógena en el humor acuoso y describir los mecanismos implicados en la detección de los cambios en la IOP. Igualmente se estudia la capacidad de los receptores de melatonina para interactuar con otros receptores con la intención de encontrar un enfoque terapéutico combinado más eficaz. Finalmente, esta tesis también estudia la contribución del cristalinoen su aporte de melatonina al humor acuoso. Los resultados han mostrado una correlación entre los niveles de melatonina en el humor acuoso y la PIO. Los niveles de melatonina se encontraron más altos en pacientes con PIO elevada. El uso de modelo animal glaucomatoso (DBA/2J) corroboró nuestros hallazgos de una manera consistente. Por otro lado, los ensayos in vitro señalaron la participación del canal TRPV4, proteína que es sensible a la presión,como principal activador de la sintesis de la melatonina. De este modo, la estimulación de este canal en células epiteliales del cuerpo ciliar no pigmentadas inmortalizadas humanas dio como resultado un incremento de la secreción de melatonina a través de un aumento de la expresion de la Aralquilamina N-acetiltransferasa(AANAT), la primera enzima en la síntesis de melatonina. Además, los ensayos a corto plazo mostraron que la activación de TRPV4 induce a la fosforilación de AANAT, y su activación, a través de una cascada de eventos intracelulares implica la participación de la calmodulina y la calmodulina quinasa II dependiente de calcio- calmodulina. Por otra parte, encontrar niveles aumentados en los casos de hipertensión ocular ha planteado algunas incógnitas. El motivo detrás de la incapacidad de la melatonina endógena para bajar la PIO, sugiere una cierta alteración en los receptores de melatonina paralelo al desarrollo de glaucoma. Nuestros resultados confirmaron una disminución en la expresión de receptores de melatonina cuando se desarrolla glaucoma. Más importante aún, introdujimos el concepto de heteromerización de receptores, utilizando diferentes técnicas como la tecnología de transferencia de energía de resonancia de bioluminiscencia (BRET), y confirmamos que la heteromerización entre los receptores de melatonina y el receptor ¿1A-adrenérgico exsite. Se realizaron diferentes ensayos para estudiar el mecanismo intracelular resultante de la activación de ambos heterómeros mostrando que son funcionales, y presentando un antagonismo cruzado en el caso de sujetos sanos. Sin embargo, los estudios in vivo demostraron que la instilación de melatonina después de bloquear el receptor ¿1A-adrenérgico con prazosin era más eficaz en la reducción de la PIO que la melatonina sola. Este hecho sugiere la posibilidad de una nueva terapia combinada eficaz para el glaucoma. Finalmente, el descubrimiento de la presencia de melanopsina en el cristalino fue demostrado usando inmunomarcaje en tejido humano y células epiteliales del cristalino, así como mediante inmunotransferencia. Estos hallazgos conducen al estudio de la regulación de la melatonina en el cristalino, los resultados mostraron un incremento de AANAT, y un aumento en su actividad para producir melatonina bajo condiciones de oscuridad.