Fenotipado de modelos animales de degeneración retiniana y su aplicabilidad a la investigación oftalmológica
- Autores: Santiago Milla Navarro
- Directores de la Tesis: Pedro de la Villa Polo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Pedro Lax Zapata (presid.), Francisco José Germain Martínez (secret.), Luis Alarcon Martinez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias de la Visión por la Universidad Complutense de Madrid; la Universidad de Alcalá; la Universidad de Murcia; la Universidad de Navarra; la Universidad de Santiago de Compostela y la Universidad de Valladolid
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
Introducción: La creación y caracterización de nuevos modelos de experimentación animal es una necesidad acuciante hoy en día. Dichos modelos, pueden ser válidos como herramienta para el estudio de las enfermedades que afectan al ser humano, así como para la evaluación de nuevos agentes terapéuticos. En el ámbito de las ciencias de la visión, los modelos de degeneración retiniana son uno de los pilares básicos de la investigación, permitiendo el estudio de los mecanismos fisiopatológicos de diversas enfermedades que afectan al sistema visual.
Hipótesis y objetivos: ¿Es posible la creación de modelos animales con distinto grado de ceguera, espejo de enfermedades oculares que afectan al ser humano? Bien sea a través de modificaciones genéticas o bien induciendo lesiones que puedan evolucionar en una degeneración, en este trabajo, se caracterizarán nuevos modelos animales, comprobando su uso potencial como herramientas de investigación de patologías que cursan con neurodegeneración de las células de la retina. Así mismo, se procederá al estudio de nuevas moléculas con capacidades terapéuticas mediante el uso de estos modelos animales.
Materiales y métodos: Mediante el retrocruzamiento de animales de experimentación, mutantes o manipulados genéticamente, se ha generado un modelo animal completamente ciego (Opn4-/- x Rd10). Mediante la inyección intraocular de diversos agentes excitotóxicos (NMDA/KA) o con potente efecto oxidativo (yodato sódico), se ha inducido una lesión degenerativa en la retina que va desde una afectación sutil, hasta una ceguera total. Se ha procedido a la caracterización funcional de dichos modelos animales, valiéndonos del uso de diferentes técnicas conductuales, electrofisiológicas y estructurales. Una vez caracterizados, algunos de dichos modelos han sido utilizados para el estudio de moléculas con efecto farmacológico.
Resultados: Mediante el uso de diversas técnicas conductuales se pudo demostrar la afectación de diversas funciones visuales en los diversos modelos animales. Su capacidad para detectar espacios iluminados, la agudeza visual o incluso el reflejo pupilar evidenciaron el grado de disfunción debidas al curso de las diferentes lesiones neurodegenerativas. Las pruebas electrofisiológicas corroboraron los resultados obtenidos por las pruebas conductuales. Generalmente se observaron disminuciones en las diversas ondas del Electrorretinograma de flash, así como disfunción en la capa de células ganglionares mediante el Electrorretinograma de pattern o incluso a nivel de corteza visual primaria, mediante el registro de potenciales evocados visuales.
El marcaje inmunohistoquímico permitió mostrar daños celulares en las capas externas de la retina en el modelo mutante (Opn4-/- x Rd10) y tras la administración del agente de estrés oxidativo (yodato sódico), mientras que los daños del modelo inducido por inoculación de agentes excitotóxicos (NMDA/KA), mostro graves daños en las capas internas de la retina. Finalmente, dos nuevas moléculas con capacidades farmacológicas fueron estudiadas usando de base los modelos de degeneración de la retina externa Opn4-/- x Rd10 y yodato sódico), comprobando mediante varias pruebas conductuales y electrofisiológicas, su efecto funcional sobre estos animales.
Conclusiones: Los resultados obtenidos combinando toda la batería de pruebas realizada a cada modelo, tanto de naturaleza genética como de lesión inducida, validan los modelos animales descritos como herramientas prometedoras para el estudio de futuros agentes terapéuticos en enfermedades degenerativas de la retina.
- English
Introduction: The creation and characterisation of new experimental animal models is a pressing need today. These models can be valid as a tool for the study of human diseases, as well as for the evaluation of new therapeutic agents. In the field of vision sciences, retinal degeneration models are one of the basic pillars of research, allowing the study of the physiopathological mechanisms of diseases which affect the visual system.
Hypothesis and objectives: Is it possible to create animal models with different degrees of blindness who mimic the human’s eye diseases? Whether through genetic modifications or by inducing lesions that can evolve into degeneration, this work will characterise new animal models, testing their potential use as research tools for pathologies involving neurodegeneration of retinal cells. Likewise, new therapeutic molecules will be studied using these animal models.
Methods: On the one hand, by backcrossing genetically manipulated experimental animals, a completely blind animal model (Opn4-/- x Rd10) has been generated. On the other hand, by intraocular injection of various excitotoxic agents (NMDA/KA) or chemicals with a potent oxidative effect (sodium iodate), a degenerative lesion in the retina has been induced, ranging from a subtle affectation to total blindness. The functional characterisation of these animal models has been carried out using different behavioural, electrophysiological and structural techniques. Once characterised, some of these models have been used to study molecules with pharmacological effects.
Results: Using some behavioural techniques, it was possible to demonstrate the impairment of various visual functions in the different animal models. Their ability to detect illuminated spaces, visual acuity or even the pupillary reflex showed a huge dysfunction due to the course of the different neurodegenerative lesions. Electrophysiological tests corroborated the results obtained by the behavioural tests. Generally, decreases were observed in the amplitude of the waves recorded by flash electroretinogram, as well as a dysfunction in the ganglion cell layer recorded by pattern electroretinogram or even at the level of the primary visual cortex, by recording visual evoked potentials.
Immunohistochemical labelling showed cell damage in the outer retinal layers in the mutant model (Opn4-/- x Rd10) and after administration of the oxidative stress agent (sodium iodate), while severe damage in the inner retinal layers was observed in the model induced by inoculation with excitotoxic agents (NMDA/KA). Finally, two new molecules with pharmacological capabilities were studied using the outer retinal degeneration models (Opn4-/- x Rd10 and sodium iodate), verifying their functional effect on these animals using several behavioural and electrophysiological tests.
Conclusions: The results obtained by combining the entire battery of tests performed on each model, both genetic and chemical damaged, validate the animal models described as promising tools for the study of future therapeutic agents in retinal degenerative diseases.
- español
