Visão perfeita, mas cego para a luz

11 de Junho de 2008

Visão perfeita, mas cego para a luz

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11 de Junho de 2008

La Jolla, CA – Mamíferos têm dois tipos de detectores sensíveis à luz na retina. Conhecidas como bastonetes e cones, ambas são necessárias para retratar seu ambiente. No entanto, pesquisadores do Salk Institute for Biological Studies descobriram que a eliminação de um terceiro sensor – células que expressam um fotopigmento chamado melanopsina que mede a intensidade da luz recebida – torna o relógio circadiano cego para a luz, mas deixa a visão normal intacta.

“É perfeitamente possível que, em muitas pessoas idosas, a perda desse sensor de luz não esteja associada à perda de visão, mas, em vez disso, pode levar à dificuldade de adormecer na hora certa”, diz. Satchidananda Panda, Ph.D., professor assistente no Laboratório de Biologia Reguladora, que liderou o estudo.

Compreender como a melanopsina faz seu trabalho pode um dia permitir que os cientistas reajustem o relógio biológico do corpo com uma pílula para aliviar os sintomas associados ao jet lag, mudanças nos horários de trabalho, mudanças sazonais na duração do dia e distúrbios como insônia e depressão, dizem os pesquisadores. Suas descobertas foram publicadas na edição de 11 de junho de 2008 da PLoS ONE.

O processamento visual começa quando os fótons que entram no olho atingem um ou mais dos 125 milhões de células nervosas sensíveis à luz na retina na parte posterior de cada olho. Os bastonetes usam rodopsina para captar luz fraca, enquanto os cones dependem de fotopigmentos relacionados para discriminar cores. Essa primeira e mais externa camada de células converte as informações em sinais elétricos e os envia para uma camada intermediária, que por sua vez retransmite os sinais ao nervo óptico. A melanopsina é diferente das clássicas opsinas de bastonetes e cones, que nos ajudam a ver.

“Ele funciona como um medidor de luz em uma câmera, mas faz mais do que ajustar nosso relógio biológico”, explica Panda. “As informações recebidas sobre a intensidade da luz também são usadas para ajustar a abertura ou o tamanho da pupila, regular a síntese de melatonina e a atividade física.”

Ao contrário dos milhões de bastonetes e cones que transmitem visão, a melanopsina está presente apenas em cerca de 2,000 células, conhecidas como células ganglionares da retina que expressam melanopsina ou mRGCs. Incorporadas na retina interna, essas células aracniformes sinalizam diretamente para o relógio circadiano humano, um aglomerado de células com menos da metade do tamanho de uma borracha de lápis, que fica logo acima do ponto onde os nervos ópticos se cruzam.

Por meio desses sinais, o relógio sincroniza os ritmos diários do corpo com o nascer e o pôr do sol. Diz ao corpo quando é hora de dormir, quando deve ter fome, quando deve acordar e nos faz sentir completamente fora de sincronia quando cruzamos vários fusos horários.

Embora se soubesse que camundongos cegos sem bastonetes e cones funcionais ainda podem usar mRGCs para ajustar seu relógio biológico, a abertura de suas pupilas e a atividade dependente de luz - coletivamente conhecidas como respostas visuais sem formação de imagem - camundongos sem melanopsina não foram completamente cego para a luz.

Uma vez que camundongos se desenvolvendo sem melanopsina podem compensar durante seu desenvolvimento a falta de informações recebidas sobre a intensidade da luz, resultando em resultados confusos, a pesquisadora de pós-doutorado e primeira autora Megumi Hatori, Ph.D., desenvolveu um sistema que lhe permitiu desligar de forma específica e eficiente todas as células que expressam melanopsina, deixando a retina intacta.

Ela modificou camundongos geneticamente para tornar seus mRGCs suscetíveis à toxina da difteria, que ela explorou para matar células que expressam melanopsina às oito semanas de idade. “Descobrimos que matar as células que expressam melanopsina torna o relógio circadiano do camundongo completamente cego à luz”, diz Hatori, “mas esses camundongos ainda podem realizar tarefas visuais normais de formação de imagens perfeitamente bem”.

O sistema de cronometragem dos mamíferos depende de informações da melanopsina – e, em menor grau, de bastonetes e cones – para coletar informações sobre a intensidade da luz. Os experimentos dos pesquisadores do Salk identificaram os mRGCs como o local onde todas as informações recebidas sobre o brilho da luz ambiente são integradas e encaminhadas para o relógio circadiano.

“Uma vez que toda a informação passa por mRGCs, essas células emergiram como um alvo celular único para intervenção terapêutica em distúrbios relacionados ao relógio circadiano”, diz Panda, que começou a rastrear pequenas moléculas por sua capacidade de ajustar as propriedades de detecção de luz da melanopsina e, assim, desacelerar ou melhorando a redefinição do nosso relógio biológico.

Os pesquisadores que também contribuíram para este trabalho incluem os pesquisadores Hiep Le, Christopher Vollmers, Sheena Racheal Keding e Nobushige Tanaka, Ph.D., no laboratório Panda, Christian Schmedt, Ph.D., Diretor Associado de Genética do Instituto de Genômica do Novartis Research Foundation, San Diego, e professor assistente Timothy Jegla, Ph.D., no The Scripps Research Institute, La Jolla.

O Salk Institute for Biological Studies em La Jolla, Califórnia, é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada a descobertas fundamentais nas ciências da vida, à melhoria da saúde humana e ao treinamento de futuras gerações de pesquisadores. Jonas Salk, MD, cuja vacina contra a poliomielite praticamente erradicou a doença incapacitante poliomielite em 1955, abriu o Instituto em 1965 com uma doação de terras da cidade de San Diego e o apoio financeiro da March of Dimes.