Un escurridizo ciclo biológico en el ojo - la eliminación diaria y la regeneración de las puntas finales de las células fotorreceptoras - ha sido capturado en imágenes por primera vez en un ojo humano vivo. Los fotorreceptores son células sensibles a la luz responsables de iniciar la visiónEsta visión del funcionamiento interno del ojo ayudará a los científicos a comprender mejor, prevenir y controlar las principales enfermedades oculares que afectan a los fotorreceptores, como la degeneración macular relacionada con la edad y la retinitis pigmentosa.
Los procesos fisiológicos de eliminación y regeneración, llamados "desprendimiento de disco" y "renovación de disco", son fundamentales para mantener la salud de los fotorreceptores. El novedoso método de imagen diseñado por estos científicos detecta la eliminación a nivel de células fotorreceptoras individuales ydespeja el camino para exploraciones más profundas de la visión y la salud ocular.
El informe sobre el trabajo colaborativo entre la Facultad de Optometría de la Universidad de Indiana, Indiana, EE. UU., Y la Universidad de California, Davis, Departamento de Oftalmología y Ciencias de la Visión, California, EE. UU., Aparece en el número actual de la revista del Biomedical Optics Express , de The Optical Society OSA.
Los fotorreceptores son estructuras cónicas o cilíndricas que capturan y convierten la luz en una respuesta eléctrica. La luz, en sí misma, es tóxica ya que conduce a compuestos fotooxidativos que matarían las células si se acumularan. Para mantenerse sanas, las células debendeseche las membranas que contienen los compuestos tóxicos y luego renueve las que se perdieron. La dificultad radica en el hecho de que las células deben mantener una longitud constante a medida que se someten a este proceso dinámico cada día. No pueden agregar demasiados bits renovadores en el ensamblajeproceso que hace que la celda se vuelva demasiado grande o muy pequeña que se vuelva demasiado pequeña para funcionar correctamente.
"El derramamiento debe compensarse con la renovación", dijo Omer P. Kocaoglu, ingeniero biomédico de la Universidad de Indiana y primer autor del artículo. "Disfunción en cualquier etapa o pérdida de sincronización, como la pérdida del ritmo diurno,puede conducir a la distrofia del fotorreceptor y del epitelio pigmentario de la retina RPE y, en última instancia, a la ceguera ". El RPE es una capa delgada de células de importancia crítica que nutre y desintoxica las células fotorreceptoras".
"Nosotros y otros grupos de imágenes hemos estado tratando de detectar este importante evento fisiológico durante muchos años y siempre nos hemos quedado cortos", dijo Donald T. Miller, el investigador principal del proyecto. Los consejos finales que el equipo está buscandoson pequeños, de solo unas micras de tamaño, y se cree que rompen la célula fotorreceptora más grande solo una vez al día, después de lo cual son rápidamente engullidos por las células vecinas. Esto hace que sea difícil capturarlos.
"De alguna manera es como buscar una aguja en un pajar", dijo Miller.
Una característica clave de su trabajo es el descubrimiento de la firma óptica de este evento transitorio medido con su nuevo método de imagen. Su método combina dos tecnologías de imagen: óptica adaptativa, una tecnología utilizada por primera vez en telescopios terrestres para corregir las aberraciones inducidaspor turbulencia atmosférica y tomografía de coherencia óptica OCT, que produce imágenes de sección transversal. Combinados, los dos métodos proporcionan una resolución óptica exquisita, lo que permite capturar células individuales en la retina en las tres dimensiones: longitud, ancho y profundidad.
Pero los investigadores querían ir un paso más allá y realmente rastrear y monitorear estas células a lo largo del tiempo, cuatro dimensiones. Esto requirió sofisticados algoritmos de procesamiento posterior, que el equipo desarrolló. El equipo verificó sus observaciones con análisis cuantitativos del espacioy propiedades temporales de la dinámica de desprendimiento de cono en tres sujetos humanos sanos cuya visión estaban probando.
La investigación previa sobre este proceso, que ha tenido lugar durante décadas, a menudo utilizaba los ojos de animales muertos para su modelo. Hasta el estudio actual, nadie sabía exactamente cómo se ejecutó este ciclo en humanos.
"Estos primeros experimentos establecen un camino claro para una mayor investigación de la eliminación de fotorreceptores, que ahora están en marcha en nuestro laboratorio. Mucho espera, y tenemos un gran equipo para hacerlo", dijo Miller.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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