Microglía retiniana y cerebral en la esclerosis múltiple y la neurodegeneración, parte 2

3.3. Manifestaciones oculares de la esclerosis múltiple

Los estudios de imágenes post mortem y de retina han revelado patologías relacionadas con la EM, como daño del nervio óptico por desmielinización y atrofia y adelgazamiento de GCL, IPL y RNFL (Figura 2), donde se pueden encontrar las CGR y la microglía [79,80]. Se teoriza que el adelgazamiento de la retina es un efecto posterior del nervio óptico y la degeneración de las CGR después de respuestas inmunes mediadas por microglía [79,81].

En la sociedad moderna, el daño al nervio óptico es un problema común y preocupante. El nervio óptico es el nervio que conecta los ojos con el cerebro y, si está dañado, podemos enfrentar una variedad de dificultades y desafíos, como la pérdida de la visión y la pérdida de memoria.

Sin embargo, no debemos desanimarnos ante los desafíos. El daño al nervio óptico no afectó directamente a la memoria. La memoria es una función del cerebro y el nervio óptico es solo un canal para transmitir señales. Si mantenemos activamente nuestro cerebro sano, podemos mantener una buena memoria.

Hay muchas formas de promover la salud del cerebro. Por ejemplo, al hacer ejercicio, podemos aumentar la circulación sanguínea al cerebro, mejorando así la salud del cerebro. Además, también podemos mantener una dieta adecuada y aumentar las actividades sociales; estos métodos pueden mantener eficazmente el estado saludable del cerebro.

Además, ante un daño del nervio óptico, también podemos adoptar algunas medidas de afrontamiento positivas. Por ejemplo, podemos encontrar tratamientos adecuados que nos ayudarán a recuperar nuestra visión. También podemos desarrollar algunos pasatiempos y actividades nuevos para mantener nuestra memoria y nuestro cerebro sanos.

En resumen, si bien el daño al nervio óptico puede presentar muchos desafíos, no debemos perder la fe. Al mantener activamente un cerebro sano, podemos conservar una buena memoria y afrontar mejor los desafíos de la vida. Esto demuestra que necesitamos mejorar nuestra memoria. Cistanche puede mejorar nuestra memoria, porque Cistanche también puede regular el equilibrio de los neurotransmisores, como aumentar el nivel de acetilcolina y los factores de crecimiento, que son muy importantes para la memoria y el aprendizaje. Además, la carne también puede mejorar el flujo sanguíneo y promover el suministro de oxígeno, lo que Puede garantizar que el cerebro reciba suficiente nutrición y energía, mejorando así la vitalidad y la resistencia del cerebro.

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Curiosamente, estas características distintivas están presentes sintomáticamente en más del 20% de los pacientes con pMS y asintomáticas en más del 68% de los pacientes con pMS, lo que representa casi un asombroso 90% de los pacientes con pMS que se estima que tienen este tipo de patologías retinianas. Las características sintomáticas típicas consisten en fotopsia, pérdida de agudeza visual monocular y visión de los colores con dolor ocular leve, mientras que algunas características atípicas consisten en fotofobia, pérdida prolongada de la visión binocular y dolor intenso o ausente [62,67,82]. Estos síntomas pueden desarrollarse desde un par de horas hasta días, alcanzando su punto máximo aproximadamente a las 2-3 semanas desde los signos iniciales seguidos de la recuperación [83].

Se ha alentado a los médicos a utilizar técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética (MRI), para confirmar los diagnósticos asociados a la EM [63,79]. Estos métodos de neuroimagen se pueden utilizar para obtener imágenes de todo el SNC, incluida la vía visual.

Por ejemplo, una resonancia magnética de un paciente mostró agrandamiento ventricular del cerebro y engrosamiento atípico del nervio óptico, que eran indicativos de atrofia cerebral y desmielinización del nervio óptico [84]. La tomografía de coherencia óptica (OCT) y las evaluaciones de la percepción del movimiento, que examinan el sistema visual, también pueden utilizarse como complemento de las resonancias magnéticas [85]. La mayoría de las técnicas de neuroimagen pueden ser complejas, de baja reproducibilidad, incómodas y extremadamente costosas (p. ej., resonancia magnética) [63,79,80]. Por el contrario, las imágenes de retina por OCT ofrecen una técnica no invasiva, más simple y menos costosa para proporcionar imágenes de alta resolución con análisis detallado de distintas capas de la retina [63,79,80,83].

Si bien se pueden utilizar técnicas sofisticadas de resonancia magnética para identificar la inflamación dinámica, que generalmente se observa en etapas tempranas de la EM, los parámetros estándar de resonancia magnética pueden correlacionarse con evidencia de OCT indicativa de neurodegeneración irreversible y, por lo tanto, reducciones significativas del grosor de la retina [79]. A pesar de las deficiencias de ambos métodos, cada uno proporciona información única relacionada con distintos aspectos de la patogénesis de la EM. Esto enfatiza que tanto la resonancia magnética como la OCT deben usarse en conjunto para maximizar la extracción de información vital, permitiendo un seguimiento en profundidad de las patologías atípicas asociadas a la EM y haciendo predicciones de la trayectoria de la EM.

3.4. Microglía y esclerosis múltiple

Al igual que otros trastornos neurodegenerativos, también se han observado cambios en la activación microglial tanto en modelos de EM como de pMS. La encefalomielitis autoinmune experimental (EAE) se utiliza a menudo en investigaciones científicas para modelar la EM y la ON [48]. Aunque no todos los modelos experimentales de enfermedades son totalmente representativos, los estudios han demostrado similitudes entre las investigaciones en humanos y animales. Por ejemplo, en comparación con los ratones sanos, se encontró que los ratones inducidos por EAE tenían más microglia ameboide "desramificada" en el nervio óptico y la médula espinal [86]. Horstmann et al. Se encontró en ratones modelados con EM mediante inyección de MOG35-55 (péptido encefalitogénico que induce EAE) que la microglía retiniana era significativamente más abundante en comparación con la de ratones sanos inyectados con PBS [87]. La misma investigación también encontró que, 60 días después de la inmunización, los ratones inducidos por EM tenían una microglía ameboide no significativa, pero ligeramente más, pero una microglía significativamente más ramificada en comparación con los ratones de control [87]. Otra investigación también utilizó MOG35-55 para inducir EAE en ratones [88]. '

Durante la primera semana de inmunización, la densidad de la microglia retiniana aumentó significativamente [88]. En esta investigación, también se encontró que la microglía ameboide era más abundante a los 7 y 28 días después de la inmunización con MOG35-55-; sin embargo, no se realizaron análisis estadísticos. Estas variaciones de los morfotipos microgliales indican que la microglia retiniana puede comportarse dinámicamente, "activándose" y "desactivada" a lo largo del progreso de la EAE. Esto podría correlacionarse con cambios en la activación microglial, que pueden ocurrir durante las fluctuaciones de desmielinización y remielinización observadas en la EM. Además, se realizaron análisis más sofisticados específicos de la capa de la retina en ratones sanos e inducidos por EAE para encontrar morfotipos microgliales específicos de la capa [86].

Mientras que tanto la EAE como los ratones sanos consistían en microglía ramificada en IPL y OPL, la microglía ameboide solo se encontró en la capa GCL de ratones inducidos por EAE [86]. Curiosamente, esto se correlaciona con las características distintivas de adelgazamiento de GCL e IPL de la EM, aunque aún no se ha investigado si esta patología de adelgazamiento está directamente relacionada con la activación microglial. En última instancia, esto sugiere que la microglia retiniana puede responder y activarse de una manera temporal y específica de cada capa [32,86].

También se pueden observar implicaciones similares en estudios en humanos en los que hubo una expresión significativamente reducida de P2RY12 (marcador de microglía homeostático) y una expresión significativamente mayor de CD68 tanto en la sustancia blanca de apariencia normal como en áreas de lesiones activas de los cerebros con EM en comparación con los cerebros sanos [89 ]. Dado que estos marcadores se han asociado con funciones específicas y morfotipos de microglía, los resultados de Zrzavy et al. sugieren que los cerebros con EM tienen menos microglia ramificada vigilante mientras que tienen más ameboides fagocíticos [32,36,89].

La fagocitosis de mielina es una característica patológica adicional de la EM [51]. Cuando Hendrickx et al. Investigó las capacidades fagocíticas de la mielina por la microglía a través de citometría de flujo, la microglía derivada de la materia blanca de apariencia normal de cerebros post mortem parecía absorber más mielina de donantes con EM en comparación con la de donantes sanos [51]. Además, el procesamiento de restos de mielina se ha correlacionado con la microglia que adopta otras morfologías "distróficas" [51,90]. La cuprizona (CPZ) es un quelante de cobre sistémico y tóxico que se puede administrar por vía intravenosa y oral para modelar la EM y las enfermedades desmielinizantes [90,91].

Cantoni et al. investigaron las características de desmielinización y microglía en personas sanas o administradas con CPZ [90]. Las observaciones histológicas revelaron que los animales sanos no se vieron afectados por la integridad de la mielina, mientras que la mayoría de la microglía parecía ramificada. Por el contrario, los animales a los que se administró CPZ exhibieron desmielinización de las neuronas del hipocampo y del cuerpo calloso (CC) que se volvió más "profundamente" evidente con una exposición más prolongada a CPZ [90]. Curiosamente, la microglía ameboide fue abundante hasta las 4 semanas de administración de CPZ, pero a medida que aumentó a 6 o 12 semanas, se observaron más microglía ramificada [90]. Esto sugiere que la activación microglial desempeña un papel más activo en las primeras etapas de la desmielinización o en enfermedades desmielinizantes como la EM. Esto está respaldado además por evidencia clínica que muestra que los pacientes más jóvenes con EM en etapas más tempranas de la enfermedad responden mejor a intervenciones terapéuticas como Rituximab, que pueden reducir la activación microglial [92,93]. Por el contrario, las investigaciones transcripcionales en microglia de materia blanca (NAWM) y gris (NAGM) de apariencia normal de EM y voluntarios sanos mostraron algunas diferencias interesantes [94].

En primer lugar, se encontró que la expresión de marcadores de microglía vigilantes como P2RY12 era similar en NAGM y NAWM [94]. En segundo lugar, en comparación con el NAGM, el NAWM tenía niveles más altos de genes implicados en la vía NF-κB, que participa en las respuestas inmunomoduladoras en la patología de la EM [94]. A diferencia de los hallazgos de los modelos CPZ MS [90], van der Poel et al. [94] sugieren que las propiedades de vigilancia de la microglía pueden no verse afectadas en las etapas iniciales de la EM, mientras que el perfil transcripcional de la microglía de origen humano es específico de la región. Aunque la evidencia de estudios en humanos proporcionaría una comparación traslacional valiosa, hasta la fecha no hay informes que investiguen las características morfológicas de la microglía retiniana en pacientes con EM.

3.5. Marcadores inmunológicos

Como era de esperar, la microglia retiniana también está involucrada en la uveítis, una manifestación poco frecuente de la EM. La uveítis autoinmune experimental (EAU) es un modelo de uveítis comúnmente utilizado, que puede inducirse mediante la inmunización de la proteína de unión a retinoides interfotorreceptores (IRBP) [95]. Se encontraron retinas montadas enteras de ratones inducidos por EAU con microglía positiva para P2RY12 que se sometió a activación morfológica desde una morfología ramificada a ameboide dentro de los 7 días posteriores a la inmunización con IRBP, lo que indica la participación temprana de la microglía retiniana en la patología de EAU [95]. Curiosamente, se descubrió que la ablación de la microglía con el antagonista PLX5622 en personas inmunizadas con IRBP suprime la EAU. Esto se observó por una disminución en las células inflamatorias infiltrantes, la falta de pliegues de fotorreceptores y granulomas retinianos en comparación con los animales no tratados [95]. Además, se construyeron imágenes tridimensionales a partir de imágenes de leucocitos renovasculares, incluidas células T y microglía, marcadas con CD11b, CD4/CD8, MHCII y P2RY12 [95]. La expresión de todos los marcadores se puede encontrar co-localizada con la lectina, un marcador de los vasos sanguíneos. En conjunto, estos resultados enfatizan el papel activo de la activación de la microglía en el inicio del transporte de leucocitos entre la barrera hematorretiniana [95]. No se exploró si el cambio morfológico tenía una correlación directa con la patogénesis de la EAU.

3.6. Vesículas extracelulares: efectos sobre la esclerosis múltiple

El modelo EAE y los pacientes con EM se han investigado en paralelo para observar las EV de microvesículas derivadas de microglía (M-MV) en la patología cerebral de EM/EAE [96]. En primer lugar, se descubrió que las M-MV eran neuroinflamatorias, como lo demuestra la regulación positiva de marcadores inflamatorios como CD86 (ligando del receptor de células T), iNO e IL1ß, mediante la transferencia de los componentes vesiculares desde el origen microglial. celular al destinatario [96]. Además, los ratones EAE inyectados con M-MV en el cuerpo calloso tenían muchas microglías ameboideas, que no eran observables en los ratones EAE de control (inyectados con solución salina, liposomas o células madre mesenquimales). Se indujo EAE en ratones con y sin inactivación de esfingomielinasa ácida (ASKO) [96]. Los ratones ASKO-EAE mostraron M-MV significativamente reducidos en el LCR y microglía CD45lowCD11b+ y células T inflamatorias en la médula espinal, mientras que ningún ratón ASKO-EAE había desarrollado patologías de EAE [96]. En humanos, se encontró que los participantes sanos tenían M-MV en el LCR con concentraciones aumentadas en la EM: significativamente mayores en el CIS en comparación con la EMRR. Estos resultados sugieren que las M-MV están presentes de manera diferencial en pacientes con EM y en modelos de EAE, lo que puede causar activación microglial y cambios de morfotipo, mientras que estas respuestas pueden reducirse al prevenir la eliminación de M-MV [96]. Esto también revela el potencial de apuntar a los M-MV para monitorear la enfermedad y sus estrategias terapéuticas. Su papel en la retina aún está por establecerse, aunque si se descubre que influyen en la morfología de la microglía retiniana, esto podría tener implicaciones significativas para el uso del ojo como herramienta de seguimiento y eficacia del tratamiento.

3.7. Factores genéticos: efectos sobre la microglía retiniana en la esclerosis múltiple

Se utilizó el modelo de EM de EAE inducida por MOG35-55- para identificar las diferencias genéticas y morfológicas de la microglía retiniana entre ratones C57BL/6 de 8-semanas de edad y controles sanos [97]. La tinción con Iba-1 de secciones transversales de la retina reveló microglía en su mayoría ramificada en controles sanos, mientras que había microglía más redonda y de tipo ameboide con mayor expresión de iNOS en ratones con EAE temprana (16 días después de MOG35-55 inducción—16DPI) [97]. Esta expresión de iNOS se redujo en 41 DPI, aunque aún era mayor que la de los controles sanos. Además, hubo una mayor expresión de C1q y TNF-alfa en EAE [97]. Esto podría sugerir que los cambios transcripcionales tempranos en la microglia retiniana reflejados por cambios morfológicos pueden ser características patológicas de las neuropatías ópticas.

Además, Bell et al. investigó el perfil transcripcional de la microglía retiniana de ratones Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6 a los que se les indujo uveítis inducida por endotoxinas (EIU) mediante una única inyección intravítrea de LPS [98]. La microglía retiniana aislada se analizó con citometría de flujo, clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS), secuenciación de ARNm y PCR cuantitativa para descubrir un total de 1069 genes expresados ​​diferencialmente (DEG) [98]. Se encontraron 613 DEG a las 4 h después de la EIU, 537 DEGS a las 18 h y ninguno a las 2 semanas [98]. Inicialmente, los marcadores de activación como Fas y CD44 estaban regulados positivamente mientras que los marcadores homeostáticos como P2rY12 y Mertk estaban regulados negativamente en muestras inducidas por EIU, mientras que los controles sanos no mostraron un perfil similar, por ejemplo, niveles altos de P2RY12 en todo momento [98]. Además, la microscopía confocal de las células microgliales tdTomato+ en células vírgenes se ramificó, mientras que las células EIU sufrieron cambios morfológicos de ramificadas a las 4 horas a ameboides a las 18 h, que volvieron a ramificarse 2 semanas después de la inyección [98]. En conjunto, estos resultados indican que la uveítis puede caracterizarse por algunos cambios transcripcionales iniciales que pueden reflejarse en cambios en la morfología de la microglia retiniana [98]. Serían útiles investigaciones similares en células de pacientes para determinar la traducibilidad clínica de estos hallazgos.

4. Otras enfermedades neurodegenerativas

4.1. Enfermedad de Alzheimer

La EA es la causa más común de demencia. Se caracteriza por la pérdida progresiva de neuronas como resultado de la acumulación de placas extracelulares de beta amiloide (Aß) y ovillos neurofibrilares intracelulares compuestos de proteínas tau hiperfosforiladas [99-101]. Cuando los primeros síntomas cognitivos empiezan a aparecer, ya se habrán producido aproximadamente 20 años de neurodegeneración irreversible [100]. Aunque aún se desconoce la patogénesis exacta, la activación microglial en el cerebro y la retina se ha asociado con la patología de la EA [4,13,21,99-103]. Esto resalta la necesidad insatisfecha de una detección más temprana de la patogénesis de la EA y que la caracterización de la microglía puede ser una posible respuesta a este dilema.

Las investigaciones sobre la enfermedad de Alzheimer en el cerebro han mostrado una microglía más activada en la corteza y el hipocampo en comparación con los controles de la misma edad [99,103]. En concreto, Cao et al. encontraron un grado significativamente mayor de activación microglial en estas áreas de ratones modelados con EA a los 12 meses de edad en comparación con otras edades y en comparación con controles sanos de la misma edad o mayores [99]. Además, ratones de 4- meses de edad con modelo de EA familiar de 5 × mostraron que las placas de Aß estaban rodeadas de microglía activada en la corteza [103]. También se encontró que estas microglías activadas se localizaban conjuntamente con agregados de Aß y, a medida que se acumulaba Aß, se observaba la muerte de las células microgliales [103]. De manera similar, se encontraron placas de Aß rodeadas de microglía retiniana con un cuerpo celular grande y menos ramificaciones y más gruesas, lo que sugiere que se podrían observar observaciones de microglía activada en la retina modelada con EA [100-102].

Algunas fuentes han encontrado microglía retiniana activada en ratones AD transgénicos 3× de tan solo 5 semanas posnatales, lo que sugiere una respuesta microglial inicial en la patología de la EA [102]. Esto sugiere que algunas respuestas microgliales a la EA pueden ocurrir en la retina antes que en el cerebro. A pesar de estos hallazgos, es importante señalar la definición ambigua de microglía activada. Por ejemplo, parte de la literatura se refiere a toda la microglía en reposo como "microglía activada", y algunos pueden usar el término indistintamente con "activación" de la microglía, mientras que la literatura más reciente puede usar el término sobre la descripción morfológica única de la microglía activada.

La microglía de bastones puede tener una participación específica de una región en la patología de la EA [4,21]. Por ejemplo, cuando se examinaron tres regiones del cerebro de autopsias de pacientes con EA, la microglía de bastones solo se observó en la corteza parietal y no en el hipocampo o la corteza temporal [4]. Además, no se observaron observaciones significativas relacionadas con la microglía de bastones en las regiones cerebrales corticales y del hipocampo de pacientes que sufrieron una lesión cerebral traumática [4]. Sin embargo, se encontró que la microglía de bastones era significativamente abundante en la corteza parietal pero no en el hipocampo de los pacientes con EA en comparación con los controles sanos [4]. También se ha observado microglia de bastones en aquellos con C9orf72 mutado, mientras que estaban ausentes en los controles de la misma edad, mientras que, además, una alta densidad de microglia de bastones en la materia gris de aquellos con síndrome de Down AD se correlacionaba con características patológicas más graves en comparación con aquellos que solo tenían ANUNCIO [21].

Recientemente, Grimaldi et al. investigó la patología retiniana en las retinas de pacientes con EA post-mortem [15]. Estas muestras también tenían placas de Aß y ovillos de tau fosforilados, con signos de degeneración neuronal retiniana evidenciados por una mayor expresión de caspasa 3, un marcador de neurodegeneración asociada a la EA [15]. Además, los cortes de retina con EA examinados tenían una densidad significativamente mayor de células microgliales positivas para iba-1 que también expresaban niveles más altos del marcador DAM, IL-1ß, en comparación con las muestras sanas [15]. TREM2 también es un marcador asociado a DAM, aunque esto no estaba regulado positivamente en la microglía AD iba-1-positiva [15]. A pesar de esto, las retinas con EA expresaron niveles más altos de ARNm de TREM2 en comparación con los controles sanos [15]. Esta tendencia inesperada en la microglia retiniana de la EA puede deberse a la evidencia histórica de muestras de retina post mortem con depósitos de Aß que expresan TREM2 regulado negativamente [15]. Las investigaciones que observan otros marcadores DAM retinianos en paralelo a los parámetros morfológicos pueden proporcionar información útil para dilucidar las patologías retinianas de la EA.

4.2. Enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson (EP) es el segundo tipo más común de enfermedad neurodegenerativa y afecta a más de 10 millones de personas en todo el mundo [104,105]. Su característica patológica consiste en agregados de cuerpos de Lewy (LB) compuestos de alfa-sinucleína (-syn) que se acumulan dentro de los cuerpos celulares neuronales y los axones [104,105]. A esto le sigue la neurodegeneración gradual de las neuronas dopaminérgicas en regiones del SNC, como la importante niágra (SN) pars compacta [6,106,107]. Cuando comienzan a aparecer los síntomas clínicos iniciales, como temblor, rigidez, acinesia y estabilidad postural, ya se han perdido entre el 50 y el 80% de las neuronas dopaminérgicas [107,108]. Al igual que la EA, la investigación de la EP ha revelado muchos mecanismos potenciales de patogénesis, incluida la neuroinflamación como resultado de la activación microglial [6,105,109]. Estudios recientes también han revelado que hasta el 80% de los pacientes con EP pueden experimentar alguna disfunción visual al menos una vez durante la progresión de la enfermedad [105]. Además, algunos estudios han informado que estos cambios en la retina ocurren antes que en el cerebro [110]. Teniendo en cuenta estos factores, explorar las características de la microglia retiniana puede servir como un punto de partida ideal para identificar biomarcadores tempranos de la EP.

Un estudio investigó las características de la SN y la microglía del hipocampo en tres grupos de participantes: pacientes con EP, participantes sanos emparejados y participantes con EP prodrómica (p-PD), y se realizaron análisis emparejados por edad (rango de edad de 56 a 96 años) [111 ]. Si bien casi no se encontraron -syn y LB en ambas regiones del cerebro de los controles sanos, hubo algunos en las muestras de pacientes con p-PD y significativamente más en los pacientes con EP [111]. Además, los controles sanos tenían significativamente más microglía ramificada en comparación con los grupos p-PD y PD, p-PD tenía significativamente más microglía ameboide en comparación con los participantes sanos, y los pacientes con EP también tenían significativamente más que p-PD [111]. La microglía "preparada" o activada se observó de manera destacada en p-PD en comparación con cualquier otro grupo de participantes. Esto sugiere que la microglía activada puede ser un indicador temprano, mientras que la microglía ameboide está asociada con la patología de la EP.

De manera similar, las retinas sanas estaban libres de -syn, mientras que había algunas en retinas de 5-meses de edad de ratones transgénicos (TgM83) modeladas para la EP y significativamente más en la OPL de muestras de retina TgM83 de 8-meses de edad. [112]. Sólo las retinas de ratones de 8- meses indicaron activación microglial debido a aumentos significativos en la expresión de CD68 (marcador de activación microglial) y la observación visual de la microglía ameboide, mientras que esto no se observó en otros grupos experimentales [112]. Esto sugiere que puede haber una expresión diferencial de marcadores microgliales activados y cambios morfológicos durante las etapas tempranas e intermedias de la patología de la EP. Sin embargo, otros estudios muestran que, si bien hubo acumulación de OPL -syn en ratones modelados para enfermedades dependientes de -syn (Plp- -syn), se encontró principalmente microglía ramificada en muestras de retina montadas enteramente sin signos de activación microglial. para todos los grupos de edad investigados [113]. Esto puede deberse a diferencias en los modelos de enfermedad utilizados, los grupos de edad investigados y los métodos de análisis.

4.3. Glaucoma

El glaucoma es una de las principales causas de ceguera en todo el mundo y se estima que afectará a más de 120 millones de personas en 2040 [114]. Se caracteriza por la pérdida gradual de CGR y, al igual que la EA y la EP, ya se habría producido una neurodegeneración significativa antes de que comiencen a aparecer los síntomas clínicos [114]. Se han desarrollado numerosos métodos para detectar la actividad del glaucoma, incluida la presión intraocular elevada y un mayor número de células retinianas moribundas, que se miden mediante la detección de células retinianas apoptóticas (DARC) [115,116]. Además, la activación microglial también puede desempeñar un papel en la patogénesis del glaucoma.

La activación de la microglía se ha identificado como uno de los primeros eventos en el daño neural glaucomatoso, que puede ocurrir antes de la muerte de las CGR [117,118]. Por ejemplo, cuando se modeló a ratones albinos suizos con el modelo de glaucoma de hipertensión ocular unilateral (OHT), hubo activación microglial [108]. Esto se observó en forma de aumento del tamaño del cuerpo celular y retracción de los procesos celulares tan pronto como 1-día después de la cirugía (PS) y aumento de la densidad celular en 3 días PS. Ramírez et al. Además, descubrieron que la microglía retiniana era P2RY12+ al día 1 PS [108]. Esta expresión disminuyó a los 3 y 5 días PS, que luego volvió a los niveles normales a los 15 días PS [108]. Además, el grado de neurodegeneración también podría correlacionarse con cambios microgliales tempranos, incluida la microgliosis o la activación microglial, como se evidencia en las retinas de ratones transgénicos Cx3cr1GFP/+ DBA/2J modeladas para glaucoma pigmentario [117]. Además, en otro modelo experimental de glaucoma, el tratamiento con minociclina o con una dosis alta de irradiación redujo la activación microglial, lo que resultó en una menor muerte de las CGR [119,120].

La microglia de bastones también se ha asociado con varios estados patológicos. En un modelo de degeneración progresiva de las CGR en ratas, se ha demostrado que la sección del nervio óptico (ONT) inducía la formación de microglia de los bastones de la retina [23]. Esto fue observable dentro de los primeros 7 días, alcanzando su punto máximo a los 14 días y desapareciendo después de 2 meses [23]. Estas tendencias periódicas se reflejaron de manera interesante en las tendencias de muerte de RGC inducida por ONT. Además, se descubrió que estas microglías de bastones retinianos se orientan a lo largo del axón y el cuerpo celular de las CGR, lo que sugiere su papel activo en la neurodegeneración asociada a ONT [23].

4.4. Enfermedad ocular hereditaria: retinitis pigmentosa

Otra causa importante de ceguera irreversible hereditaria es la retinitis pigmentosa (RP). Afecta aproximadamente a 1 de cada 4.000 personas en el mundo. Por lo general, los pacientes pueden sufrir pérdida de células bastoncillos de la retina, mientras que los casos más avanzados pueden ser causados ​​por pérdida de células conos. Aunque el mecanismo exacto de la RP aún no está claro, hay evidencia de que la activación temprana de la microglía de la retina ocurre inicialmente en el proceso de degeneración de los fotorreceptores [121]. Por ejemplo, Di Pierdominico et al. observó ratas P23H-1, un modelo de degeneración hereditaria de fotorreceptores [121]. Se produjo una reducción en las filas de núcleos de fotorreceptores entre P10-21 con una mayor reducción entre P15-21 [121]. Esto ocurrió simultáneamente con cambios en la morfología microglial de la microglia ameboide, observados a través de análisis histológicos de corte transversal de la retina que muestran que la microglia iba-1 positiva con procesos más cortos en P15, mientras que la densidad total de la microglia retiniana fue significativamente mayor en P23H-1 ratas en comparación con controles entre P15-45 [121]. El mismo estudio investigó ratas del Royal College of Surgeons (RCS), otro modelo de degeneración hereditaria de fotorreceptores, para encontrar una tendencia similar. La degeneración de fotorreceptores más significativa se produjo entre P33-60, mientras que la microglía retiniana adquirió la apariencia ameboide en P21-33 [121]. Estas microglia también migraron a las capas externas de la retina entre P21-60. Las retinas RCS tenían una densidad de microglia significativamente mayor en comparación con los controles P21-60, mientras que hubo una disminución significativa entre P45-60 [121].

5. Microglía perivascular

La investigación de la microglia que reside en o alrededor de la región perivascular (PM) se ha convertido en un campo de investigación popular debido a las asociaciones que se han hecho entre las respuestas inmunes a condiciones neurológicas y la red vascular del SNC [122]. Estas asociaciones se observan en pacientes con retinopatía diabética que tenían un número significativamente elevado de células de microglía PM retiniana hiperramificadas en comparación con las de sujetos normales [34]. Además, se dice que la microglía PM sigue de cerca cualquier compuesto entrante desde fuera de la barrera hematoencefálica a través de los vasos hasta el SNC [95]. Por ejemplo, el agotamiento de la microglia PM inducido por fármacos en ratones con EA experimental resultó en una acumulación cardiovascular de placas amiloides [122]. Otras investigaciones también encontraron que los ratones modelados con glaucoma (modelo de hipertensión ocular inducida por láser) presentaban microglía de bastones tanto en el PM retiniano como adyacente a los axones retinianos [22]. Esto indica que los morfotipos de microglia no son específicos de las regiones perivasculares.

6. Imágenes de microglía retiniana

El establecimiento de un método sólido para obtener imágenes de la microglía retiniana tanto de forma no invasiva como in vivo proporcionaría una vía invaluable para rastrear patologías de la microglía retiniana asociadas a enfermedades. De hecho, existen ratones transgénicos, por ejemplo, CX3CR-1GFP, que se crían especialmente para tener una expresión mejorada de la proteína verde fluorescente (GFP) en el gen del receptor de quimiocina 1 (CX3CR-1) [123-125 ]. Como resultado, se pueden utilizar oftalmoscopios láser de barrido (SLO) y sistemas OCT para obtener imágenes no invasivas de la microglía retiniana fluorescente con resolución celular, para investigar su forma, distribución espacial y densidad en tiempo real [37,124-126]. Cada uno de estos estudios podría utilizar métodos distintivos con sistemas SLO/OCT únicos, incluido SLO confocal multicolor para detectar múltiples marcadores fluorescentes [124], imágenes de autofluorescencia de campo amplio [125] e imágenes de fluorescencia de 488 nm utilizando dispositivos SLO/OCT comerciales [126]. . Aunque esto revela la versatilidad de las imágenes de los ratones Cx3CR-1GFP, las modificaciones genéticas a menudo tienen efectos adversos indeseables y actualmente no son traducibles clínicamente.

A pesar de esto, también ha habido informes de intentos de métodos de obtención de imágenes in vivo y no invasivos en humanos [127,128]. Por ejemplo, Liu et al. desarrolló un sistema de óptica adaptativa (AO) multimodal que combinaba sistemas SLO y OCT [127]. También se utilizaron diodos superluminiscentes para producir los haces de imágenes de cada uno de los AOSLO y AOOCT con la adición de espejos colocados precisamente para que se dirijan al ojo, lo que permite obtener imágenes de la retina. Aunque pudieron obtener imágenes de la microglía en la membrana limitante interna (MLI), estas se identificaron mediante interpretación visual subjetiva y los autores enfatizan la necesidad de mejorar debido al largo proceso (1 hora hasta la imagen) [127]. Aunque los AOOCT pueden producir imágenes celulares y de alta resolución, esto se ve comprometido por una reducción de ~6- veces en el campo de visión en comparación con una máquina comercial [128]. Por ejemplo, Castaños et al. utilizaron imágenes OCT frontales de dominio espectral en el modo de reflectancia (OCT-R) para obtener imágenes más grandes de la retina [128]. Al examinar la ILM en participantes sanos, se observaron células similares a macrófagos ramificadas distribuidas uniformemente [128]. En pacientes con retinopatía diabética, oclusión de la vena central de la retina y glaucoma de ángulo abierto, estas células parecían ameboides y no eran uniformes [128]. A través de estas características morfológicas y distributivas, los autores interpretan estas células como microglía o hialocitos. Aunque esto revela la posibilidad de obtener imágenes in vivo no invasivas de la retina humana, los autores reconocen las limitaciones de su tecnología, incluidas las interpretaciones subjetivas manuales de la morfología celular y la distinción indefinida del tipo de célula [128].

7. Hallazgos contradictorios: razones y limitaciones

Aunque los estudios antes mencionados tenían objetivos similares de encontrar características densitométricas o morfológicas de la microglía, hubo algunos que produjeron resultados contradictorios. Esto puede deberse a que muchos de los métodos de análisis utilizados fueron subjetivos, variados e incluso ambiguos. Estos aspectos podrían haberse modificado para permitir resultados más consistentes, representativos y menos sesgados. Por ejemplo, cuando se han investigado regiones específicas del SNC, como el cuerpo estriado, el SN, el hipocampo o la retina, se analizan "secciones" o "rebanadas" elegidas al azar [86,111,129]. Además, algunas investigaciones tomaron medidas subjetivas para distinguir las células "ramificadas" y "ameboides" al mismo tiempo que utilizaban métodos de conteo manual [99]. De hecho, existen otros métodos que ciertamente pueden usarse para reducir el impacto de estas técnicas subjetivas y no representativas. Por ejemplo, se pueden lograr métodos de obtención de imágenes más extensos y eficientes escaneando toda la retina en lugar de sectores e incluyendo pilas z de todas las capas y proyecciones de máxima intensidad [24]. De esta manera, se pueden analizar exhaustivamente las observaciones de toda la retina y todas sus capas. Además, se pueden utilizar algoritmos que automatizan el recuento de células para cuantificar los parámetros densitométricos [24].

A la luz de futuras investigaciones alentadoras, ya se ha evitado con éxito la categorización subjetiva de los morfotipos de microglia utilizando cambios en 15 parámetros definidos a lo largo del curso de la inflamación microglial, lo que permite realizar análisis morfométricos mediante software automatizado (Fraclac; ImageJ) [130]. Sin embargo, es importante señalar que Fernández-Arjona et al. seleccionaron manualmente las células de microglia para analizarlas basándose en un conjunto de criterios que consistían en un cuerpo celular completamente visible y procesos que no se superponen con partes de otras células adyacentes [130 ]. Por lo tanto, los datos resultantes no fueron completamente representativos ni estuvieron libres de sesgos, aunque esto demuestra el principio de utilizar datos cuantitativos para determinar los diferentes morfotipos.

Los ensayos clínicos y preclínicos suelen tener sólo sujetos masculinos [60,91]. Esto puede tener como objetivo reducir los efectos de diferencias fisiológicas, como el ciclo ovárico, que confunden los resultados del ensayo o experimento. Sin embargo, se conocen dimorfismos sexuales para las diferencias estructurales y funcionales en las respuestas microgliales al envejecimiento y las enfermedades, incluida la EM [131]. Esto puede deberse a los cromosomas X que expresan la mayor cantidad de genes relacionados con el sistema inmunológico en todo el genoma humano y a influencias epigenéticas y ambientales [131,132].

Han et al. También sugieren que las diferencias hormonales pueden influir en que los hombres tengan una microglía más activada en las etapas de desarrollo, lo que los pone en mayor riesgo de enfermedad, mientras que en las mujeres esto ocurre durante la edad adulta [131]. Otras investigaciones sobre la mediación de la hipersensibilidad al dolor han demostrado la participación de la microglía en ratones macho, mientras que en las hembras se requieren otras células inmunitarias, como las células T [133,134]. Aunque no hay informes que investiguen las diferencias sexuales en las características morfológicas de la microglía de la retina en la EM, los análisis de micromatrices de transcriptomas de ratones machos y hembras de dos grupos de edad (3 o 24 meses) han demostrado que los cambios asociados con la edad de las células de la microglía de la retina. La expresión genética específica es sexualmente dimórfica [135]. El diseño de estudios de ensayo/experimentales basados ​​en un sexo puede limitar la capacidad de identificar diferencias patológicas asociadas al sexo en la EM, una enfermedad más común en las mujeres [60]. En cambio, utilizar análisis estratificados en investigaciones que incluyan a ambos sexos beneficiaría la comprensión de las diferencias patológicas entre diferentes subconjuntos de pacientes dentro de la población heterogénea de EM. Esto también permitiría investigar grupos de pacientes más grandes en colaboraciones de investigación multicéntricas más grandes con, en consecuencia, mayor impacto y generalización.

También ha habido un interés reciente en el uso de visión por computadora y algoritmos de aprendizaje automático para permitir el reconocimiento y/o categorización automatizados de "células" o "regiones de interés" en datos de neuroimagen. En la investigación biomédica se utilizan comúnmente las máquinas de vectores de soporte (SVM), consideradas técnicas de aprendizaje automático supervisadas que pueden categorizar datos y realizar análisis de regresión [136]. Las SVM lineales pueden utilizar los datos de "entrenamiento" de entrada para cada categoría para extraer características que pueden usarse para definir cada categoría [137]. Luego, utiliza los datos de "entrenamiento" de entrada para categorizar efectivamente cada punto de datos examinando dichas características definitorias [137]. Esto se logra identificando automáticamente el hiperplano óptimo que permite distinguir cada punto de datos en una categoría de los de otra. Estos algoritmos de aprendizaje automático ya se han implementado en investigaciones en un esfuerzo por predecir la demencia en pacientes utilizando datos de resonancias magnéticas de alta resolución e incluso puntuaciones de evaluación del estado mental [136]. Aunque estos estudios aún no producen algoritmos que tengan un 100% de exactitud y precisión, el concepto de utilizar algoritmos automatizados compartibles se presenta como un excelente punto de partida para mejorar el procesamiento y análisis de datos biomédicos [136].

8. Observaciones finales

En conclusión, la microglía ofrece una vía apasionante para la investigación de trastornos neurodegenerativos, incluida la EM. También existe cada vez más evidencia que muestra algunos cambios microgliales retinianos tempranos en respuesta a enfermedades, lo que respalda aún más la idea de utilizar biomarcadores retinianos como un método más temprano de detección de enfermedades. Además, existe un número creciente de estudios que investigan la microglía de la retina y el cerebro en relación con sus características morfológicas, genéticas y moleculares. Sin embargo, la clave para comprender su papel es la capacidad de realizar análisis cuantitativos precisos y consistentes de los cambios dinámicos en la estructura, ya que los morfotipos pueden estar estrechamente relacionados con la función de la microglía. Fomentaríamos el desarrollo de diseños experimentales estandarizados y algoritmos de análisis de datos validados, ya que son necesarios para delinear de manera integral el papel que tienen estas importantes células en la patogénesis y la gravedad de las enfermedades.

Contribuciones de autor:

Redacción: planificación, SC, LG y MFC; redacción: preparación del borrador original, SC; redacción: revisión y edición, SC, LG y MFC; visualización—SC; supervisión: LG y MFC Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Fondos:

Esta investigación no recibió financiación externa.

Conflictos de interés:

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses. Los financiadores no tuvieron ningún papel en la redacción del manuscrito.

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