Vista e dintorni

Gli scienziati svelano la funzione di un fattore di crescita salva-vista

Cellule amacrine e fotorecettrici trattate con PEDF in coltura. PEDF ha stimolato un’ampia crescita assonale amacrina e ha protetto i fotorecettori dalla morte cellulare, promuovendo contemporaneamente la loro differenziazione. I nuclei delle cellule sono etichettati in rosso e lo scheletro cellulare in verde.
CREDITO
Patricia Becerra, NEI

Lo studio NIH analizza il fattore derivato dall’epitelio pigmentato per capire come protegge e stimola i neuroni retinici

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I ricercatori del National Eye Institute (NEI) hanno determinato come alcuni brevi frammenti proteici, chiamati peptidi, possono proteggere le cellule neuronali che si trovano nello strato di retina sensibile alla luce nella parte posteriore dell’occhio. I peptidi potrebbero un giorno essere usati per trattare le malattie degenerative della retina, come la degenerazione maculare senile (AMD). Lo studio pubblicato oggi sul Journal of Neurochemistry . NEI fa parte del National Institutes of Health.

Un team guidato da Patricia Becerra, Ph.D., capo della sezione NEI sulla struttura e funzione delle proteine, aveva precedentemente derivato questi peptidi da una proteina chiamata fattore derivato dall’epitelio pigmentato (PEDF), che è prodotto dalle cellule epiteliali del pigmento retinico che linea la parte posteriore dell’occhio.

“Nell’occhio, il PEDF protegge i neuroni dalla morte. Previene l’invasione dei vasi sanguigni, previene l’infiammazione, ha proprietà antiossidanti, tutte proprietà benefiche”, ha affermato Becerra, autore senior dello studio. I suoi studi suggeriscono che il PEDF fa parte del meccanismo naturale dell’occhio per mantenere la salute degli occhi. “Il PEDF può avere un ruolo nel trattamento delle malattie degli occhi. Se vogliamo sfruttare la proteina per scopi terapeutici, dobbiamo separare le regioni responsabili delle sue varie proprietà e determinare come funziona ciascuna di esse”.

Il team ha utilizzato un noto sistema modello di coltura cellulare in cui le cellule retiniche immature vengono isolate dagli occhi di ratti appena nati e coltivate in un piatto con pochissime sostanze nutritive. Il sistema include non solo i fotorecettori sensibili alla luce della retina, ma anche altri tipi di neuroni che aiutano l’elaborazione della retina e trasmettono informazioni visive al cervello.

“Il nostro sistema modello, che utilizza cellule isolate dall’animale, ci consente di scoprire i singoli processi e meccanismi alla base degli effetti protettivi del PEDF”, ha affermato Germán Michelis, studente laureato e primo autore dello studio.

La proteina PEDF ha domini funzionalmente distinti. Il laboratorio Becerra ha precedentemente scoperto che ogni dominio può funzionare in modo indipendente. Un’area, chiamata 34-mer perché formata da 34 blocchi di aminoacidi, arresta la crescita dei vasi sanguigni. La crescita aberrante dei vasi sanguigni è fondamentale per le malattie della retina come l’AMD e la retinopatia diabetica. Il secondo dominio PEDF, chiamato 44-mer, fornisce segnali anti-morte ai neuroni retinici. Il 44-mer può anche stimolare i neuroni a far crescere i neuriti, proiezioni simili a dita che aiutano i neuroni a comunicare con i loro vicini. Una versione più corta del 44-mer di soli 17 amminoacidi (17-mer) ha attività identiche.

Michelis e colleghi hanno testato se il 44-mer potesse proteggere le cellule retiniche immature in un piatto. Senza la presenza di proteine ??e altre cellule nel loro normale ambiente retinico, i fotorecettori immaturi muoiono rapidamente ma possono essere preservati con PEDF.

Hanno scoperto che sia il 44-mer che il 17-mer erano in grado di salvare questi fotorecettori quanto il PEDF a lunghezza intera.

I ricercatori hanno anche scoperto che l’attività del PEDF sembra essere più necessaria in un punto specifico dello sviluppo delle cellule dei fotorecettori. Il rilevamento della luce avviene in una parte del fotorecettore noto come segmento esterno, dove sono concentrate le proteine ??dell’opsina sensibili alla luce. Gli scienziati hanno scoperto che quando una cellula fotorecettore sta appena iniziando a creare i suoi segmenti esterni, il PEDF innesca il movimento dell’opsina nel segmento esterno in erba, a cui appartiene.

Insieme ai fotorecettori, la retina è piena di molti altri tipi di neuroni, che lavorano insieme per elaborare i segnali visivi. Attraverso i neuriti, i neuroni amacrine formano connessioni, chiamate sinapsi, alle cellule che trasmettono questi segnali visivi al cervello. Becerra e colleghi hanno scoperto che il PEDF stimola le cellule amacrine a sviluppare neuriti nel loro modello di coltura cellulare e che il 44-mer e il 17-mer erano almeno altrettanto efficaci – o migliori – nello stimolare queste connessioni rispetto alla proteina nativa.

Inoltre, i peptidi 44-mer e 17-mer funzionano legandosi a un recettore proteico (PEDF-R) sulla superficie dei neuroni. PEDF attiva PEDF-R, che elabora molecole come l’acido docosaesaenoico (DHA), un acido grasso omega-3 fondamentale per lo sviluppo dei bambini e per la salute degli occhi. PEDF-R è stato scoperto in precedenza dal laboratorio Becerra.

“Sappiamo da molto tempo che il DHA è importante per la salute della retina. Riteniamo che la segnalazione PEDF potrebbe essere un componente chiave della regolazione degli acidi grassi omega-3 come il DHA, sia durante lo sviluppo degli occhi che nel mantenimento della salute dell’occhio nel tempo”, disse Becerra. “Speriamo di poter sfruttare alcuni di questi effetti protettivi in ??un approccio terapeutico basato su peptidi nel prossimo futuro”.

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Questo studio è stato finanziato dal National Eye Institute Intramural Program e dal National Research Council of Argentina.

Riferimento: Michelis G, German OL, Villasmil R, Soto T, Rotstein NP, Politi L e Becerra SP. “Il fattore derivato dall’epitelio pigmentato (PEDF) e i peptidi derivati ??promuovono la sopravvivenza e la differenziazione dei fotorecettori e inducono la crescita dei neuriti nei neuroni amacrine”. Journal of Neurochemistry. 16 giugno 2021. https:/ doi. org/ 10. 1111/ jnc. 15454

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