Autofagia selectiva en la retinafisiología y patología

Resumen

En esta tesis doctoral hemos investigado el papel de la autofagia selectiva durante el desarrollo y degeneración del ojo de vertebrados. En primer lugar, nos hemos centrado en la mitofagia o la eliminación selectiva de mitocondrias por autofagia. Para este estudio hemos tenido primero que optimizar una serie de herramientas y métodos que nos permiten determinar de una manera cuantitativa, robusta, y lo más importante, in vivo, este proceso. Entre estos métodos destacamos el uso de dos animales reporteros para determinar autofagia y mitofagia en tejido. También se han optimizado diferentes inductores e inhibidores de autofagia y mitofagia, controlando sus cinéticas que nos permiten modular el proceso. Nuestros datos indican que la autofagia predomina en las diferentes partes del ojo durante su desarrollo. En el ojo de adulto, sin embargo, encontramos en la capa nuclear externa (CNE), donde se encuentran los fotorreceptores y la glía de Müller, el epitelio pigmentario y nervio óptico, que toda la actividad autofágica corresponde a mitofagia, mientras que en las otras partes del ojo hay autofagia pero no mitofagia. Por otro lado, hemos demostrado que para que tenga lugar la mitofagia en la CNE, hay un transporte desde el segmento interno a la zona de los somas tanto de los lisosomas como de los mitolisosomas. Para entender el papel de estos procesos en condiciones de estrés retiniano, hemos utilizado un modelo farmacológico de muerte de fotorreceptores, N-metil-N-nitrosourea (MNU). Hemos descubierto que con un día de tratamiento in vivo, empieza la pérdida de fotorreceptores en la zona central de la retina, tanto de conos como de bastones, y se activa la glía de Müller. También produce la alteración de diferentes orgánulos celulares como el retículo endoplasmático y las mitocondrias, y una desorganización y vacuolización del citoplasma. El pH de los lisosomas también se ve afectado alterando por tanto su funcionalidad. El MNU modula la mitofagia por la vía dependiente de PINK1/Parkin. Induce mitofagia a dosis bajas mientras que a dosis altas disminuye la mitofagia. Ante un bloqueo de mitofagia en la CNE, los mitolisosomas disminuyen en la CNE y se encuentran acumulados en la zona inferior de los segmentos internos de los fotorreceptores, presentando un tamaño mayor que los mitolisosomas de las retinas control. Por último, la mitofagia presenta un papel neuroprotector de los fotorreceptores ante el daño provocado por el MNU, alargando su supervivencia. Por otro lado, también hemos querido entender el papel de la autofagia canónica y no canónica en la eliminación de las células apoptóticas que se producen naturalmente durante la neurogénesis retiniana. Hemos visto que Atg5 es esencial para la eliminación de las células apoptóticas durante el desarrollo embrionario de la retina. Las retinas deficientes en Atg5 muestran un bloqueo en la degradación de las células apoptóticas por parte de la microglía, viéndose disminuida la fusión entre autofagosomas y lisosomas. Además, demostramos que la fagocitosis asociada a LC3 (LAP) es esencial para el mantenimiento homeostático y para la neurogénesis durante el desarrollo embrionario de la retina, presentando las retinas deficientes en LAP un fenotipo similar a las retinas deficientes en Atg5. También desarrolla un papel importante en el mantenimiento del epitelio pigmentario de la retina (RPE) y de los fotorreceptores en la retina adulta. Concluimos que la autofagia selectiva mantiene la supervivencia de los fotorreceptores ante un daño que provoca su degeneración, por lo que proponemos la inducción de mitofagia como una posible terapia para las enfermedades neurodegenerativas. También destacamos el importante papel que tiene la autofagia asociada a LC3 en la eliminación de las células apoptóticas durante el desarrollo para el mantenimiento de la homeostasis de la retina.