L'adattamento alla luce non previene le anomalie precoci della retina nei ratti diabetici

Scientific Reports volume 6, numero articolo: 21075 (2016) Citare questo articolo

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L’eziologia della retinopatia diabetica (DR), la principale causa di cecità nel mondo sviluppato, rimane controversa. Un’ipotesi sostiene che l’ipossia retinica, esacerbata dall’elevato consumo di O2 dei bastoncini fotorecettori al buio, sia una causa primaria di DR. Sulla base di questa previsione abbiamo studiato se le anomalie retiniche precoci nei ratti diabetici indotti da streptozotocina vengono alleviate impedendo ai bastoncelli di adattarsi al buio. I ratti diabetici e i loro fratelli non diabetici sono stati alloggiati in un fotociclo di luce fioca di 12:12 ore (30 lux durante il giorno e 3 lux durante la notte). La progressione delle anomalie retiniche precoci nei ratti diabetici è stata valutata monitorando l'onda b dell'ERG e i potenziali oscillatori, la gliosi reattiva delle cellule di Müller e la morte delle cellule neuronali, come analizzato mediante colorazione TUNEL e spessore retinico a 6 e 12 settimane dopo l'induzione del diabete. Mantenere gli animali diabetici in una luce fioca non ha rallentato la progressione di questi cambiamenti neuronali e gliali rispetto ai ratti diabetici mantenuti in un fotociclo luce-buio standard di 12:12 ore (30 lux durante il giorno e 0 lux durante la notte). I nostri risultati indicano che le anomalie neuronali e gliali nelle fasi iniziali del diabete non sono esacerbate dal consumo di O2 dei bastoncini fotorecettori al buio.

La retinopatia diabetica (DR) è una grave complicanza del diabete di tipo 1 e di tipo 2 e una delle principali cause di deficit visivo e cecità1. Con l’attuale epidemia di diabete di tipo 2, la DR diventerà un problema sanitario ancora più serio nei prossimi decenni.

I passi iniziali che portano alla DR non sono stati completamente chiariti. Un'ipotesi sull'eziologia della DR sostiene che la compromissione del flusso sanguigno nelle fasi iniziali della malattia provoca ipossia retinica. Sebbene l’evidenza dell’ipossia nella DR sia controversa, alcuni studi supportano l’ipotesi. Negli esperimenti psicofisici su pazienti diabetici, la ridotta sensibilità al contrasto e la ridotta percezione della visione dei colori vengono ripristinate quando i pazienti respirano il 100% di O22,3. Nei modelli animali di diabete, la marcatura del pimonidazolo4, l'espressione del fattore 15 inducibile dall'ipossia e i profili PO2 intraretinici nei gatti diabetici da 6 anni6 indicano tutti ipossia retinica.

GB Arden ha suggerito che l'elevata richiesta metabolica dei fotorecettori al buio esacerba l'ipossia retinica e potrebbe essere una causa primaria di DR7. Ha proposto che impedire ai bastoncelli fotorecettori di adattarsi al buio, riducendo significativamente la loro richiesta metabolica, potrebbe ridurre l'ipossia e rallentare la progressione della DR. A sostegno di questa ipotesi, Arden ha riscontrato in studi preliminari su pazienti diabetici che l'esposizione alla luce durante la notte per evitare che i bastoncelli si adattino all'oscurità determina un miglioramento della funzione visiva e la regressione dell'edema maculare nei pazienti diabetici8,9.

La retinopatia diabetica è stata tradizionalmente considerata una malattia del sistema vascolare retinico. Tuttavia, vi sono prove evidenti che la disfunzione neuronale e gliale preceda le lesioni vascolari evidenti e svolga un ruolo nello sviluppo del DR10. Sia nei pazienti che nei modelli animali di diabete si verifica una perdita di neuroni retinici nelle prime fasi della progressione della malattia11. La disfunzione neuronale si riflette in alterazioni dell'elettroretinogramma (ERG)12,13. Inoltre, in risposta all'ipossia retinica, le cellule Müller (le principali cellule gliali della retina) vengono attivate e sovraregolano i fattori proangiogenici e di permeabilità vascolare come il fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF)10,14, che può contribuire allo sviluppo di sintomi clinici della retinopatia.

Abbiamo ora valutato se la prevenzione dell’adattamento al buio riduce i primi cambiamenti neuronali e gliali nella retina diabetica in un modello di ratto con diabete di tipo 1. Abbiamo scoperto che prevenire l’adattamento al buio mantenendo i ratti diabetici in penombra durante la notte non rallenta la progressione delle anomalie retiniche precoci, come valutato dai cambiamenti nell’ERG, dalla gliosi reattiva delle cellule di Müller e dalla morte delle cellule neuronali, analizzati mediante colorazione TUNEL e spessore retinico.