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Regulation of dystrophin Dp71 during Müller glial cells
edema in mouse retina
Lourdes Montserrat Siqueiros Marquez
To cite this version:
Lourdes Montserrat Siqueiros Marquez. Regulation of dystrophin Dp71 during Müller glial cells
edema in mouse retina. Sensory Organs. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI; Centro de
Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Mexico), 2017. English.
�NNT : 2017PA066361�. �tel-01739690�
U n iv e rs i t é Pi er r e et M a ri e Cu r i e
C e n t ro d e I n v e s t ig a ció n y d e E s tu di o s Av a n za do s d el
I n s t i tu t o P o l i té c n ico N a ci o na l
E D 3 9 4 : E c o l e D o c t o r a l e P h y s i o l o g i e , P h y s i o p a t h o l o g i e e t t h é r a p e u t i q u e
“Regulation of dystrophin Dp71 during Müller
glial cells edema in mo use retina”
P a r :
L o u r d e s M o n t s e r r a t S i q u e i r o s M á r q u e z
T h è s e d e d o c t o r a n t d e :
V i s i o n - P h y s i o p a t h o l o g i e
D i r i g é e p a r :
D r . F l o r i a n S e n n l a u b e t D r . S i l v i a C e c i l i a I r e n e M o n t a ñ e z O j e d a
P r é s e n t é e e t s o u t e n u e p u b l i q u e m e n t l e 3 0 n o v e m b r e 2 0 1 7 à 1 6 h
D e v a n t u n j u r y c o m p o s é d e :
D r . V a i l l e n d C y r i l l e R a p p o r t e u r
D r . E s t r a d a M e n a F r a n c i s c o J a v i e r R a p p o r t e u r
D r . R o m o Y a ñ e z J o s é R a p p o r t e u r
P r . H a r d i n P o u z e t H é l è n e E x a m i n a t e u r
D r . B e r m ú d e z C r u z R o s a M a r í a E x a m i n a t e u r
D r . R e n d o n A l v a r o P r é s i d e n t e d u j u r y
J e d é d i e c e t t e t h è s e à m a f a m i l l e q u i a t o u j o u r s é t é a v e c
m o i e t s a n s q u i j e n e s e r a i s p a s a r r i v é e n c e m o m e n t
P o u r v o t r e a m o u r , s o u t i e n e t c o m p a g n i e t o u s l e s j o u r s d e
m a v i e ; p a r c e q u e p e u i m p o r t e o ù n o u s s o m m e s , v o u s ê t e s
t o u j o u r s a v e c m o i
L o s A M O
A c kn o w le d g m en ts
J e s o u h a i t e r e m e r c i e r e n p r e m i e r l i e u t o u s l e s m e m b r e s d u j u r y q u i m e
f o n t l ’ h o n n e u r d ’ é v a l u e r c e t r a v a i l . J e r e m e r c i e t r è s s i n c è r e m e n t M .
C y r i l l e V a i l l e n d , M . J a v i e r E s t r a d a e t M . J o s e R o m o p o u r a v o i r a c c e p t é
d ’ ê t r e r a p p o r t e u r s d e c e t r a v a i l e t p o u r y c o n s a c r e r u n t e m p s p r é c i e u x .
J ’ a d r e s s e é g a l e m e n t m e s s i n c è r e s r e m e r c i e m e n t s à M m e H é l è n e H a r d i n
-P o u z e t p o u r m e f a i r e l ’ h o n n e u r d ’ ê t r e p r é s i d e n t e d e c e j u r y .
G r a c i a s a m i s a s e s o r e s y r e v i s o r e s e n M é x i c o , D r a . R o s a M a . B e r m ú d e z
y D r . L u i s Á l v a r e z p o r s u a p o y o y c o n s e j o s a l o l a r g o d e e s t e t r a b a j o ,
p o r s u s v a l i o s a s c o n t r i b u c i o n e s d e s d e e l d e s a r r o l l o d e m i t r a b a j o h a s t a
l a r e a l i z a c i ó n d e l m a n u s c r i t o f i n a l .
J e s o u h a i t e r e m e r c i e r p a r t i c u l i è r e m e n t M . F l o r i a n S e n n l a u b q u i a
a c c e p t é d ' ê t r e m o n d i r e c t e u r d e t h è s e e t m ' a s o u t e n u t o u t a u l o n g d e m o n
s é j o u r à l ' I D V .
U n a g r a d e c i m i e n t o e s p e c i a l a l a D r a . C e c i l i a M o n t a ñ e z p r i m e r o p o r
a c e p t a r m e e n s u l a b o r a t o r i o , p e r o e s p e c i a l m e n t e p o r s u g u í a , a p o y o y
c o n s e j o s d u r a n t e t a n t o s a ñ o s e n s u l a b o r a t o r i o . G r a c i a s p o r c o n f i a r e n
m í y p o r s u a p o y o i n c o n d i c i o n a l p a r a r e a l i z a r m i m e t a d e e s t u d i a r e n e l
e x t r a n j e r o .
J e t i e n s à r e m e r c i e r M . X a v i e r G u i l l o n n e a u e t M m e . D e n i z D a l k a r a p o u r
v o t r e s o u t i e n e t v o t r e c o l l a b o r a t i o n d a n s c e t r a v a i l , p o u r a v o i r c o n s a c r é
l e u r t e m p s à c e p r o j e t e t p a r t a g é v o t r e c o n n a i s s a n c e a v e c m o i .
M . A l v a r o R e n d o n , u n r e m e r c i e m e n t n e s u f f i t p a s à e x p r i m e r l a
g r a t i t u d e q u e j ' a i , v o u s a c r u e n m o i e t a p a r t i c i p é à m a f o r m a t i o n
p r o f e s s i o n n e l l e e n c o n s a c r a n t d u t e m p s e t d e s e f f o r t s . C e p e n d a n t , n o n
p a r c e q u e s a c o n t r i b u t i o n à m o n t r a v a i l a é t é m o i n d r e , m a i s e n r a i s o n d e
l ' é n o r m e g r a t i t u d e q u e j ' a i p o u r v o u s e n p l u s d ' a v o i r é t é a u m o m e n t l e
p l u s d i f f i c i l e d e m o n s é j o u r à P a r i s , p o u r s e s c o n s e i l s e t s o n s o u t i e n à
t o u t m o m e n t j e n e p e u x p a s p l u s r e m e r c i e r l ' é n o r m e f o r t u n e d e v o u s
a v o i r r e n c o n t r é . C h e r A l v a r o , m u c h a s g r a c i a s .
J e t i e n s à r e m e r c i e r M . J o s é - A l a i n S a h e l p o u r m ’ a v o i r a c c u e i l l i e d a n s
u n t r è s a g r é a b l e e n v i r o n n e m e n t d e t r a v a i l à l ’ I D V
M e r c i à t o u s m e s c o l l è g u e s e t a m i s a l ’ I D V : M a r c e l a , W i l l i a m , F a n n y ,
K e v i n , P a u l - H e n r i , C o r e n t i n , E l r i c , L a u r e , A n n a … . S a n s v o u s m o n
s é j o u r à l ' I D V n ' a u r a i t p a s é t é p a r e i l , m e r c i p o u r l e s r e p a s , l e s j e u d i s ,
l e s p i q u e - n i q u e s , p o u r m ' a v o i r p a r l é e n f r a n ç a i s ! ! e t d é c h i f f r a n t m e s
r é p o n s e s . V o u s e s l e m e i l l e u r b u r e a u o ù j e p o u r r a i s ê t r e . M e r c i W i l l i a m
p o u r t o u s l e s d é t a i l s q u e v o u s a v e z e u a v e c m o i v o u s ê t e s u n g r a n d a m i ,
j ' e s p è r e v o u s v o i r b i e n t ô t .
H u g o m o n p a r t e n a i r e à l ' I D V e t à P a r i s , m e r c i p o u r t o u t e v o t r e a i d e d a n s
l ' I D V , p o u r l e s m i l l i e r s d ' h e u r e s q u e n o u s a v o n s p a r t a g é e s e n f a i s a n t d e l a
s c i e n c e . M e r c i d e m ' a v o i r a p p r i s à s u r v i v r e à P a r i s . H u g o , t u a b e a u c o u p
c o m p t é p o u r m o i c e s d e r n i è r e s a n n é e s e t p u i s q u e j e s a i s q u e t u p a r l e s
m i e u x l ' e s p a g n o l q u e m o i . . . G r a c i a s p o r l o s s e c r e t o s , l a s s a l i d a s , l o s
c o n s e j o s , l a s r i s a s , l o s a b r a z o s , l a s l a r g a s n o c h e s y l a s m a ñ a n a s e n e l I D V ,
p o r d e j a r m e c o n o c e r a t u f a m i l i a y c o m p a r t i r c o n m i g o e l P a r i s y l a v i d a
r e a l d e u n p a r i s i n o , g r a c i a s p o r t a n t o . T e q u i e r o ! S e q u e e n c o n t r é a u n
g r a n a m i g o .
M a r y e t O p h e l i e , m i l l e g r â c e s p o u r t o u t , v o u s m ' o n t t o u j o u r s a c c o m p a g n é ,
v o u s m ’ a v e z d o n n é v o t r e t e m p s p o u r m ' a p p r e n d r e e t m e s o u t e n i r t o u t l e
t e m p s , m e r c i p o u r l e s c â l i n s e t l e s b o n s m o m e n t s q u e n o u s p a r t a g e o n s .
M u c h a s g r a c i a s ! L a s q u i e r o ! .
G r a c i a s a m i s a m i g o s y c o l e g a s e n e l C I N V E S T A V : A l e , J o r g e , V i c t o r ,
C l e m e n h a n h e c h o q u e m i e s t a n c i a e n e l l a b o r a t o r i o s e a r e c o r d a d a c o m o m i
s e g u n d a c a s a , a d e m á s d e s u a p o y o y c o n s e j o s p a r a e s t e t r a b a j o h a n s i d o
m á s q u e c o l e g a s p a r a m í , G r a c i a s ! ! .
C o z t l i , I r a i s , M a y r a m , S a n d y , P a b l o , C h a n o , K a r i n a , C e s a r q u i e r o
a g r a d e c e r l e s p o r q u e l a v i d a e s m á s q u e c i e n c i a y s i n u s t e d e s n o h a b r í a
p o d i d o h a c e r e s t o q u e t a n t o m e g u s t a , g r a c i a s p o r m a n t e n e r m e e n f o c a d a e n
e l t r a b a j o y p o r i n v i t a r m e a d i s t r a e r m e c u a n d o e r a n e c e s a r i o . H o y s o n m á s
q u e m i s c o l e g a s d e l a b o r a t o r i o , s o n m i s a m i g o s y l o s q u i e r o m u c h o !
A m i f a m i l i a q u e e s t a y e s t u v o y e s t a r á s i e m p r e c o n m i g o s i n i m p o r t a r
n a d a , g r a c i a s p o r s u a p o y o , m e n s a j e s , c o m p a ñ í a p o r h a c e r m e s a b e r q u e
s i e m p r e e s t á n a h í … . S i n u s t e d e s n a d a h a b r í a s i d o p o s i b l e , l o s A M O .
A b u e l i t o s g r a c i a s p o r t o d o l o q u e h a n h e c h o p o r q u e r e r m e t a n t o q u e n o
i m p o r t a n a d a m á s . P a p i s , g r a c i a s p o r T O D O p o r q u e s i n u s t e d e s n o e s t a r í a
a q u í , g r a c i a s p o r t a n t a s m u e s t r a s d e a p o y o y c a r i ñ o y o s e l o a f o r t u n a d a
q u e s o y d e c o n t a r c o n d o s p e r s o n a s q u e m e a m a n t a n t o , q u e s i e m p r e
c o n f í a n e n m í y q u e s i e m p r e e s t á n d i s p u e s t a s a h a c e r m e s a b e r q u e p u e d o
l o g r a r l o L o s A M O
G r a c i a s G a b y M o r a , s i n t u a y u d a y p a c i e n c i a t o d o h a b r í a s i d o m u y d i f í c i l .
E n f i n , j e t i e n s à r e m e r c i e r E C O S - N o r d p o u r s o n s o u t i e n f a v o r i s a n t n o t r e
c o l l a b o r a t i o n e n t r e d e s l a b o r a t o i r e s a u M e x i q u e e t F r a n c e s u r u n p r o j e t
c o m m u n . Q u i e r o i g u a l m e n t e a g r a d e c e r a l C I N V E S T A V y a C O N A C y T p o r
e l b r i n d a r m e e l a p o y o e c o n ó m i c o n e c e s a r i o p a r a l a r e a l i z a c i ó n d e e s t e
t r a b a j o t a n t o e n M é x i c o c o m o e n P a r i s .
- 1 -
I n d e x
I n d e x _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1
P r e f a c e _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4
A b b r e v i a t i o n s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6
I n t r o d u c t i o n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9
R e t i n a _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9
O v e r v i e w _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9
S t r u c t u r e _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1
M ü l l e r G l i a l C e l l s ( M G C ) _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 3
A s t r o c y t e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 4
H o m e o s t a s i s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 7
A n g i o g e n e s i s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 7
I n f l a m m a t i o n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 8
O c u l a r d i s e a s e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 0
T r e a t m e n t s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 1
D y s t r o p h i n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 2
O v e r v i e w _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 2
D y s t r o p h i n D p 7 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 6
D y s t r o p h i n D p 7 1 i s o f o r m s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2 7
D p 7 1 f u n c t i o n s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 0
D p 7 1 i n R e t i n a _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 1
D p 7 1 i n t h e B r a i n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 4
C e l l j u n c t i o n s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 5
G e n e r a l o b j e c t i v e _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 7
F i r s t p a r t o b j e c t i v e s : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 7
S e c o n d p a r t o b j e c t i v e s : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 7
- 2 -
M e t h o d s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 8
A n i m a l s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 8
E x p e r i m e n t a l M o d e l s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 8
-1 . L e n s s u r g e r y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 8
-2 . R e t i n a l E x p l a n t s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3 9
-3 . C e l l s c u l t u r e _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 0
D N A e x t r a c t i o n a n d P C R _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 1
P r o t e i n e x t r a c t i o n a n d W e s t e r n b l o t a s s a y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 1
I m m u n o f l u o r e s c e n c e a s s a y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 3
P C 1 2 c e l l s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 3
M ü l l e r G l i a l c e l l s s t a i n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 3
F l a t m o u n t e d r e t i n a s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 4
Q u a n t i t a t i v e R T P C R a n a l y s i s o f r e t i n a l R N A _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 5
Q u a n t i f i c a t i o n a n d m e a s u r e m e n t o f c e l l s g r o u p s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 6
S t a t i s t i c a l A n a l y s i s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 6
F I R S T P A R T _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 7
-“ M o l e c u l a r a l t e r a t i o n s i n m o u s e M ü l l e r g l i a l c e l l s d u r i n g c e l l u l a r
e d e m a a n d t r e a t m e n t a c t i o n m e c h a n i s m a n a l y s i s ” _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 7
B a c k g r o u n d _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 7
R e s u l t s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5 3
-1 .
A s t r o c y t e s m o r p h o l o g y a f t e r L e n s s u r g e r y _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5 3
-2 .
E f f e c t o f d e x a m e t h a s o n e i n j e c t i o n s p o s t - s u r g e r y o n D p 7 1 ,
A Q P 4 , a n d K i r 4 . 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5 6
-3 .
D p 7 1 , K i r 4 . 1 a n d A Q P 4 e x p r e s s i o n i n r e t i n a l e x p l a n t m o d e l
a n d D e x e f f e c t _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6 1
-4 .
D e x a m e t h a s o n e , T r i a m c i n o l o n e a n d F l u o c i n o l o n e e f f e c t i n
h y p o t o n i c p l u s B a r i u m r e t i n a l e x p l a n t m o d e l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6 5
-5 .
E f f e c t o f p r o s t a g l a n d i n s a n d l e u k o t r i e n e p a t h w a y i n h i b i t o r s o n
D p 7 1 a n d H S F 1 e x p r e s s i o n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6 8
D i s c u s s i o n a n d p e r s p e c t i v e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7 0
- 3 -
C o n c l u s i o n s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7 6
S E C O N D P A R T _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7 7
-“ R o l e o f D p 7 1 a n d
ε- S G in t h e i n t e r c e ll u la r j un c t io n s o f P C 1 2 c e l l s . ” -
7 7
B a c k g r o u n d _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7 7
P C 1 2 c e l l s m o d e l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8 2
R e s u l t s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8 4
-1 .
C o l o c a l i z a t i o n o f D p 7 1 d i s o f o r m s w i t h
ε S G _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8 4
-2 .
C o l o c a l i z a t i o n o f D p 7 1 d i s o f o r m s w i t h a d h e s i o n m o l e c u l e s 8 6
-3 .
E f f e c t o f t h e o v e r e x p r e s s i o n o f D p 7 1
Δ7 1
a n d D p 7 1
Δ7 1 - 7 4
o n c e l l t o
c e l l a d h e s i o n i n P C 1 2 c e l l s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8 9
D i s c u s s i o n a n d p e r s p e c t i v e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9 0
C o n c l u s i o n s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9 3
R e f e r e n c e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9 4
A n n e x e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 0 7
L i s t o f f i g u r e s _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 0 8
R é s u m é _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1 0
A b s t r a c t _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1 1
R e s u m e n _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 1 3
- 4 -
P r e fa c e
D y s t r o p h i n D p 7 1 , t h e m a i n D M D p r o d u c t e x p r e s s e d i n c e n t r a l n e r v o u s
s y s t e m h a s b e e n h i g h l y s t u d i e d d u e t o i t s f u n c t i o n a l i m p l i c a t i o n i n
d i f f e r e n t c e l l p r o c e s s e s s u c h a s : n e u r o n a l p l a s t i c i t y , c e l l a d h e s i o n , r e t i n a l
h o m e o s t a s i s , c e l l d i f f e r e n t i a t i o n , c e l l p r o l i f e r a t i o n , a c t i n - c y t o s k e l e t o n
r e m o d e l i n g a n d n u c l e a r e n v e l o p e - a s s o c i a t e d f u n c t i o n . R e m a r k a b l y ,
m u t a t i o n s i n D p 7 1 h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h a l t e r a t i o n s i n t h e f u n c t i o n i n g
o f t h e c e n t r a l n e r v o u s s y s t e m , s p e c i f i c a l l y i n t h e m e n t a l i m p a i r m e n t
o b s e r v e d i n p a t i e n t s w i t h D M D . I n r e t i n a , D p 7 1 i s a s s o c i a t e d w i t h t h e
c o r r e c t e x p r e s s i o n a n d l o c a l i z a t i o n o f A Q P 4 a n d K i r 4 . 1 c h a n n e l s i n M ü l l e r
G l i a l C e l l s ( M G C ) , a d d i t i o n a l l y , i n r e t i n a l a s t r o c y t e s D p 7 1 p a r t i c i p a t e s
r e g u l a t i n g t h e a s t r o c y t e m o r p h o l o g y a n d d e n s i t y a n d i s a s s o c i a t e d w i t h t h e
s u b s e q u e n t n o r m a l b l o o d v e s s e l d e v e l o p m e n t .
T h e b l o o d - r e t i n a l b a r r i e r ( B R B ) p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e r e g u l a t i o n
o f t h e h o m e o s t a t i c a n d t h e m i c r o e n v i r o n m e n t i n t h e r e t i n a . T h e i n t e r n a l
B R B i s f o r m e d b y t i g h t j u n c t i o n s b e t w e e n t h e e n d o t h e l i a l c e l l s o f t h e
r e t i n a l c a p i l l a r i e s . M G C , a s t r o c y t e s a n d p e r i c y t e s c o n t r i b u t e t o t h e
f u n c t i o n i n g o f t h e i n t e r n a l B H R . B r e a k d o w n o f t h e i n n e r b l o o d – r e t i n a l
b a r r i e r ( i B R B ) o c c u r s i n m a n y r e t i n a l d i s o r d e r s a n d m a y c a u s e r e t i n a l
e d e m a o f t e n r e s p o n s i b l e f o r v i s i o n l o s s . A s d y s t r o p h i n D p 7 1 i s i n v o l v e d i n
t h e c o r r e c t f u n c t i o n i n g o f b o t h , a s t r o c y t e s a n d M G C , a n d o n t h e o t h e r
h a n d t h e i m p o r t a n c e o f t h e f o r m a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f B R B , i t i s o f
g r e a t i n t e r e s t t o s t u d y t h e r o l e o f D p 7 1 a s w e l l a s t h e c h a n g e s i n i t s
e x p r e s s i o n d u r i n g a p a t h o l o g i c a l p r o c e s s p r e s e n t i n d i f f e r e n t r e t i n a l
d i s e a s e s s u c h a s e d e m a .
I n t h i s w o r k , w e s t u d i e d t h e r o l e o f d y s t r o p h i n D p 7 1 d u r i n g t h e e d e m a
f o r m a t i o n a n d r e s o l u t i o n , t h e m o l e c u l a r c h a n g e s a s s o c i a t e d w i t h t h i s
e d e m a , t h e p a t h w a y l e a d i n g t o t h e e d e m a f o r m a t i o n a n d w h e r e a r e t h e
d e x a m e t h a s o n e ( D e x ) t a r g e t s a n d t h e u s e o f l o w e r d o s e s o f d i f f e r e n t
- 5 -
g l u c o c o r t i c o i d s ( G C s ) t o p r e v e n t t h e m o l e c u l a r c h a n g e s a s s o c i a t e d w i t h
M G C e d e m a .
D u e t o t h e r e l e v a n c e o f t i g h t j u n c t i o n s i n t h e c o r r e c t f u n c t i o n i n g o f B R B
a n d t h e p r e v i o u s k n o w l e d g e r e g a r d i n g t h e p r e s e n c e o f s p e c i f i c i s o f o r m s o f
D p 7 1 a n d ε - S G i n t h e c o n t a c t s i t e s b e t w e e n P C 1 2 c e l l s , w e a l s o
i n v e s t i g a t e d t h e p o s s i b l e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n D p 7 1 i s o f o r m s a n d ε - S G i n
t h e i n t e r c e l l u l a r r e g i o n .
T h e w o r k w a s p e r f o r m e d i n t w o i n s t i t u t i o n s i n w h i c h t h e r e t i n a a n d P C 1 2
c e l l s a r e b e i n g s t u d i e d : I n s t i t u t e d e l a V i s i o n i n P a r i s a n d C e n t r o d e
I n v e s t i g a c i ó n y d e E s t u d i o s A v a n z a d o s d e l I P N i n M e x i c o . T h e t w o g r o u p s
i n v o l v e d i n t h i s w o r k a r e e x p e r t s i n t h e s t u d y o f D p 7 1 f u n c t i o n i n t h e
n e r v o u s s y s t e m . D u e t o t h e q u e s t i o n s a n s w e r e d i n t h i s t h e s i s , t h e
m a n u s c r i p t h a s b e e n s t r u c t u r e d i n t w o p a r t s : t h e f i r s t o n e i n v o l v e s t h e r o l e
o f D p 7 1 i n t h e f o r m a t i o n a n d r e s o l u t i o n o f r e t i n a l e d e m a a s w e l l a s t h e
s t u d y o f D e x m e c h a n i s m o f a c t i o n a n d t h e u s e o f o t h e r G C s a s t h e r a p e u t i c
a l t e r n a t i v e s a n d t h e s e c o n d p a r t r e f e r s t o t h e p a r t i c i p a t i o n o f D p 7 1 a n d ε
-S G i n t h e i n t e r c e l l u l a r i n t e r a c t i o n s i n P C 1 2 c e l l s .
- 6 -
A b b r e v ia t io n s
A A : A r a c h i d o n i c a c i d
A T P : A d e n o s i n e t r i p h o s p h a t e
B a2 +
: B a r i u m
B R B : B l o o d - R e t i n a l B a r r i e r
B r o m o : 4 - B r o m o f e n a c i l b r o m i d e
C a2 +
: C a l c i u m
C N S : C e n t r a l N e r v o u s s y s t e m
C O X : C y c l o o x y g e n a s e
C - t e r m i n a l : C a r b o x y - t e r m i n a l
C x 4 3 : C o n n e x i n 4 3
D A P C : D y s t r o p h i n A s s o c i a t e d P r o t e i n C o m p l e x
D A P s : D y s t r o p h i n A s s o c i a t e d P r o t e i n s
D e x : D e x a m e t h a s o n e
D M D : D u c h e n n e M u s c u l a r D y s t r o p h y
D o x : D o x y c y c l i n e
E I U : E n d o t o x i n - i n d u c e d u v e i t i s
F G F : F i b r o b l a s t G r o w t h F a c t o r s
F l u o : F l u o c i n o l o n e a c e t o n i d e
G C : G l u c o c o r t i c o i d s
G C L : g a n g l i o n c e l l l a y e r
G F A P : G l i a l f i b r i l l a r y a c i d i c p r o t e i n
- 7 -
G S : G l u t a m i n e s y n t h e t a s e
H B E : H u m a n B r o n c h i a l E p i t h e l i u m
H E : H e m a t o x y l i n - E o s i n e
H E T E : H y d r o x y e i c o s a t e t r a e n o i c a c i d s
H P E T E s : H y d r o p e r o x y e i c o s a t e t r a e n o i c a c i d s
B R B : B l o o d - R e t i n a l B a r r i e r
i B R B : i n n e r B l o o d - R e t i n a l B a r r i e r
I L M : i n n e r l i m i t i n g m e m b r a n e
I n d o : I n d o m e t h a c i n
I N L : i n n e r n u c l e a r l a y e r
I P L : i n n e r p l e x i f o r m l a y e r
K+
: P o t a s s i u m
L O X : L i p o x y g e n a s e
L T s : L e u k o t r i e n e s
L X s : L i p o x i n s
M G C : M ü l l e r G l i a l C e l l s
m R N A : m e s s e n g e r R i b o n u c l e i c A c i d
N G F : N e u r o n a l G r o w t h F a c t o r
n N O S : n e u r o n a l N i t r i c O x i d e S y n t h a s e s
N - t e r m i n a l : A m i n o - t e r m i n a l
O L M : o u t e r l i m i t i n g l a y e r
O N L : o u t e r n u c l e a r l a y e r
P G s : P r o s t a g l a n d i n s
P L A 2 : P h o s p h o l i p a s e A 2
R T - q P C R : Q u a n t i t a t i v e r e v e r s e t r a n s c r i p t i o n P C R
T G F : T r a n s f o r m i n g G r o w t h F a c t o r
- 8 -
T J : T i g h t j u n c t i o n
T N F : T u m o r N e c r o s i s F a c t o r
T r i a m : T r i a m c i n o l o n e
V E G F : V a s c u l a r G r o w t h F a c t o r
- 9 -
I n tr o d u c tio n
R e t in a
O v e r v i e w
T h e v i s i o n c o m p r i s e s t h e a c q u i s i t i o n o f l u m i n o u s s t i m u l u s i n t h e a n t e r i o r
s e g m e n t o f t h e e y e , t h e n t h e t r a n s d u c t i o n a n d t r a n s m i s s i o n o f t h e
i n f o r m a t i o n b y t h e r e t i n a t o t h e v i s u a l a r e a s o f t h e b r a i n t h r o u g h t h e
o p t i c a l n e r v e . T h e r e t i n a i s t h e i n n e r m o s t l a y e r o f t h e e y e t h a t a l l o w s t h e
r e c e p t i o n a n d t r a n s m i s s i o n o f v i s u a l i n f o r m a t i o n t o s p e c i a l i z e d c e r e b r a l
s t r u c t u r e s . I n t h e r e t i n a , t h e c o m p l e x n e u r a l c i r c u i t r y c o n v e r t s t h e
p h o t o r e c e p t o r s e l e c t r i c a l a c t i v i t y i n t o a c t i o n p o t e n t i a l s t h a t t r a v e l t o t h e
b r a i n . T h e n , t h e r e t i n a i s c o n s i d e r e d a n e x t e n s i o n o f t h e c e n t r a l n e r v o u s
s y s t e m ( P u r v e s , D a l e e t a l . , 2 0 0 1 ) .
R e t i n a l f u n c t i o n c o n s i s t s o f e a r l y d e t e c t i o n a n d a n a l y s i s o f v i s u a l
i n f o r m a t i o n ; i t i s a n i n t e g r a t e d p a r t o f t h e v i s u a l a n a l y s i s a p p a r a t u s
p r e s e n t i n t h e t h a l a m u s , c o r t e x a n d o t h e r a r e a s o f t h e c e n t r a l n e r v o u s
s y s t e m . T h e r e t i n a , l o c a t e d i n t h e p o s t e r i o r p a r t o f t h e e y e , b e t w e e n t h e
v i t r e o u s a n d t h e c h o r o i d c o n s i s t s o f v a s c u l a r c e l l s ( e n d o t h e l i a l c e l l s a n d
p e r i c y t e s ) , m a c r o g l i a ( M ü l l e r c e l l s a n d a s t r o c y t e s ) , m i c r o g l i a , n e u r o n s
( p h o t o r e c e p t o r s , b i p o l a r c e l l s , a m a c r i n e c e l l s , h o r i z o n t a l c e l l s a n d
g a n g l i o n c e l l s ) , p i g m e n t e d e p i t h e l i u m a n d m i c r o g l i a ( r e s i d e n t
m a c r o p h a g e s ) .
I n t o t h e r e t i n a , t h e c e l l b o d i e s a n d p r o c e s s e s f r o m t h e s e c e l l s a r e
o r g a n i z e d i n t o e i g h t l a y e r s : t h e n e r v e f i b e r , t h e c e l l u l a r g a n g l i o n l a y e r ,
t h e i n n e r p l e x i f o r m l a y e r , t h e i n n e r n u c l e a r l a y e r , t h e o u t e r p l e x i f o r m
l a y e r , t h e o u t e r n u c l e a r l a y e r , t h e p h o t o r e c e p t o r l a y e r ( c o n e s a n d r o d s ) a n d
r e t i n a l p i g m e n t e p i t h e l i u m (F i g . 1) ( D y e r a n d C e p k o , 2 0 0 1 ; R u n k l e a n d
A n t o n e t t i , 2 0 1 1 ) . T h e p r o c e s s e s a n d s y n a p t i c c o n t a c t s a r e l o c a t e d i n t h e
i n n e r p l e x i f o r m a n d o u t e r p l e x i f o r m l a y e r s ; t h e m a j o r r o u t e o f i n f o r m a t i o n
f l o w g o e s t h r u p h o t o r e c e p t o r c e l l s t o b i p o l a r c e l l s t o g a n g l i o n c e l l s t o
o p t i c n e r v e .
- 1 0 -
T h e c e l l b o d i e s a n d p r o c e s s e s o f t h e s e n e u r o n s a r e s t a c k e d i n a l t e r n a t i n g
l a y e r s , w i t h t h e c e l l b o d i e s l o c a t e d i n t h e i n n e r n u c l e a r , o u t e r n u c l e a r , a n d
g a n g l i o n c e l l l a y e r s , a n d t h e p r o c e s s e s a n d s y n a p t i c c o n t a c t s a r e l o c a t e d i n
t h e i n n e r p l e x i f o r m a n d o u t e r p l e x i f o r m l a y e r s (F i g . 1) . A d i r e c t t h r e e
n e u r o n c h a i n — p h o t o r e c e p t o r c e l l t o b i p o l a r c e l l t o g a n g l i o n c e l l — i s t h e
m a j o r r o u t e o f i n f o r m a t i o n f l o w f r o m p h o t o r e c e p t o r s t o t h e o p t i c n e r v e .
I t h a s b e e n p r o v e d t h a t t h e i s o l a t e d r e t i n a h a s m u l t i p l e a d v a n t a g e s t o s t u d y
i n t e r a c t i o n s i n i n t a c t n e r v o u s s y s t e m . T h e r e t i n a c a n b e d i s s e c t e d i n t a c t ,
c a n b e c o n s e r v e d , a c t i v a t e d a n d m o n i t o r e d i n c u l t u r e c o n d i t i o n s ( N e w m a n ,
2 0 0 4 ) .
F i g u r e 1 . - C e l l u l a r o r g a n i z a t i o n i n t h e r e t i n a .
A . T h e i n c i d e n t l i g h t e n t e r s t h e e y e t h r o u g h t h e c o r n e a , c r o s s
t h e p u p i l a n d t h e l e n s ; o n t h e b a c k o f t h e e y e , t h e l i g h t r e a c h e s
t h e r e t i n a , h e r e i s a b s o r b e d b y t h e c o n e a n d r o d p h o t o r e c e p t o r s
a f t e r t r a v e r s i n g s e v e r a l r e t i n a l l a y e r s B . c e l l u l a r o r g a n i z a t i o n
i n t h e r e t i n a . O b s e r v e d r e t i n a l p i g m e n t e p i t h e l i u m ( 1 ) f o l l o w e d
b y p h o t o r e c e p t o r l a y e r ( 2 ) r o d s a n d c o n e s , t h e e x t e r n a l l i m i t i n g
m e m b r a n e ( 3 ) p h o t o r e c e p t o r c e l l b o d i e s a r e f o u n d i n t h e o u t e r
n u c l e a r l a y e r ( 4 ) , t h e a x o n s o f t h e p h o t o - r e c e p t o r s e n d u p i n
t h e o u t e r p l e x i f o r m l a y e r ( 5 ) , t h e s y n a p s e w i t h t h e h o r i z o n t a l
- 1 1 -
a n d b i p o l a r c e l l s h a p p e n i n t h e i n n e r n u c l e a r l a y e r ( 6 ) , t h e
M ü l l e r g l i a l c e l l s a n d a m a c r i n e c e l l s a r e a l s o f o u n d . B i p o l a r
c e l l s t r a n s m i t s i g n a l s t h r o u g h s y n a p s e s t o t h e a m a c r i n e a n d
g a n g l i o n c e l l s i n t h e i n n e r p l e x i f o r m l a y e r ( 7 ) . T h e g a n g l i o n
c e l l l a y e r ( 8 ) . T h e a x o n s o f g a n g l i o n c e l l s e x t e n d t h r o u g h t h e
o p t i c n e r v e a n d c a r r y t h e s i g n a l t o t h e b r a i n . T h e e n d f e e t o f t h e
M ü l l e r g l i a l c e l l s o f f o r m s p a r t o f t h e e x t e r n a l a n d i n t e r n a l
l i m i t i n g m e m b r a n e s . h t t p : / / o p e n . l i b . u m n . e d u / i n t r o p s y c / a n d
( K o e p p e n B r u c e M a n d S t a n t o n B r u c e A , 2 0 0 8 ) .
S t r u c t u r e
T h e h u m a n r e t i n a i s a t h i n s t r u c t u r e , b e i n g t h i c k e r n e a r t h e o p t i c a l d i s c
( 0 . 5 6 m m ) a n d d e c r e a s i n g t o 0 . 1 m m i n f r o n t o f t h e e q u a t o r i a l l i n e ,
c o n t i n u i n g i n t h i s t h i c k n e s s u p t o t h e o r a s e r r a t a . T h e o p t i c p a r t o f t h e
r e t i n a e x t e n d s f r o m t h e o p t i c d i s c t o t h e o r a s e r r a t a , i s s o f t , t r a n s l u c e n t
a n d p u r p l e d u e t o t h e p r e s e n c e o f r h o d o p s i n ( v i s u a l p u r p l e ) , b u t b e c o m e s
o p a q u e a n d w h i t i s h a s s o o n a s i t i s e x p o s e d t o l i g h t . N e a r t h e c e n t e r o f t h e
r e t i n a a r e g i o n o f 5 - 6 m m d i a m e t e r c o n t a i n t h e m a c u l a l u t e a , a n e l l i p t i c a l
a r e a o f y e l l o w i s h c o l o r ; i t s c o l o r i s d u e t o t h e p r e s e n c e o f x a n t h o p h y l l
d e r i v a t i v e s . T h e m a c u l a l u t e a h a r b o r s a c e n t r a l d e p r e s s i o n , t h e c e n t r a l
f o v e a o r f o v e o l a , w h e r e t h e v i s u a l r e s o l u t i o n i s h i g h e r ( S t a n d r i n g , S u s a n
e t a l . , 2 0 0 8 ; T r a t t l e r W i l l i a m e t a l . , 2 0 1 2 ) .
A l l t h e s p e c i a l i z e d c e l l s t h a t c o n f o r m t h e l a y e r e d s t r u c t u r e o f t h e r e t i n a ,
a r e i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h s y n a p s e s . T h e l i g h t t h a t e n t e r s t h e e y e i s
c a p t u r e d b y t h e p h o t o - r e c e p t o r c e l l s ( r o d s a n d c o n e s ) t h a t a r e i n t h e
o u t e r m o s t l a y e r o f t h e r e t i n a , t h i s i n i t i a t e s a c a s c a d e o f n e u r o n a l s i g n a l s
t h a t r e a c h e s t h e g a n g l i o n c e l l s w h o s e a x o n s f o r m t h e o p t i c n e r v e ; t h i s
s p e c i a l i z e d t i s s u e i s r e s p o n s i b l e f o r c o n v e r t i n g v i s i b l e l i g h t i n t o a
n e u r o c h e m i c a l s t i m u l u s t h a t i s i n t e r p r e t e d b y t h e b r a i n a s v i s i o n
( S t a n d r i n g , S u s a n e t a l . , 2 0 0 8 ) .
T h e v a s c u l a r s t r u c t u r e t h a t s u p p o r t s t h e r e t i n a p r o v i d e s t h e n e c e s s a r y
n u t r i e n t s f o r c o r r e c t f u n c t i o n i n g , m u s t e x e r t m i n i m a l i n t e r f e r e n c e o n t h e
- 1 2 -
l i g h t s i g n a l m a k i n g n e c e s s a r y t h e p r e s e n c e o f a b a r r i e r t h a t m a i n t a i n s t h e
n e u r a l e n v i r o n m e n t ( R u n k l e a n d A n t o n e t t i 2 0 1 1 , L o n d o n , B e n h a r e t a l . ,
2 0 1 3 ) . O x y g e n a n d n u t r i e n t s a r e p r o v i d e d b y t w o d i s t i n c t v a s c u l a r s y s t e m s
w h i c h a r e t h e c h o r o i d a l a n d r e t i n a l n e t w o r k . T h e c h o r o i d a l v a s c u l a r
n e t w o r k f o r m s a s e t o f c a p i l l a r i e s u n d e r t h e r e t i n a l p i g m e n t e p i t h e l i u m
c a l l e d c h o r i o c a p i l l a r i s . T h i s c h o r o i d a l n e t w o r k f e e d s t h e e x t e r n a l r e t i n a ,
w h i c h i n c l u d e s t h e p h o t o r e c e p t o r s a n d i s c h a r a c t e r i z e d b y f e n e s t r a t e d
b l o o d v e s s e l s t h a t a l l o w s t r a n s i t o f p r o t e i n s w i t h d i v e r s e m o l e c u l a r m a s s .
T h e r e t i n a l v a s c u l a r n e t w o r k i s s u b d i v i d e d i n t o t w o u p p e r a n d l o w e r
b r a n c h e s , t h a t s u p p o r t t h e s u p p l y o f m e t a b o l i c n e e d s t o t h e i n t e r n a l l a y e r s
o f t h e r e t i n a . T h e r e t i n a l c a p i l l a r i e s a r e n o t f e n e s t r a t e d ( S t a n d r i n g , S u s a n
e t a l . , 2 0 0 8 ) .
T h e B R B s h o u l d b e r e g a r d e d a s c o n s i s t i n g o f 2 m a j o r c o m p o n e n t s , t h e
e n d o t h e l i u m o f t h e r e t i n a l b l o o d v e s s e l s ( i n n e r B R B ) a n d t h e r e t i n a l
p i g m e n t e p i t h e l i u m ( R P E ) ( o u t e r B R B ) ( C u n h a - V a z , 2 0 1 7 ) . T h e s p a c e s
b e t w e e n t h e e n d o t h e l i a l c e l l s a r e s e a l e d b y t i g h t j u n c t i o n s (F i g . 2) ,
r e s u l t i n g i n a r e s t r i c t e d p a r a c e l l u l a r p e r m e a b i l i t y . B e c a u s e t h e n e u r o
r e t i n a i s h i g h l y v u l n e r a b l e , c h a n g e s t h a t l e a d t o r e d u c e B R B p r o p e r t i e s c a n
a f f e c t v i s u a l f u n c t i o n ( K l a a s s e n e t a l . , 2 0 1 3 ) .
- 1 3 -
F i g u r e 2 . - B l o o d R e t i n a B a r r i e r
S c h e m a t i c r e p r e s e n t a t i o n o f t h e b l o o d r e t i n a l b a r r i e r ( B R B ) .
L e f t p a n e l , c r y o s e c t i o n o f h u m a n r e t i n a s t a i n e d f o r c l a u d i - 5
( r e d ) . U p p e r p a n e l , e n d o t h e l i a l c e l l s f o r m s t h e i n n e r B R B ; t h e
p i g m e n t e p i t h e l i a l c e l l s f o r m t h e o u t e r B R B s u r r o u n d e d b y
p e r i c y t e s a n d g l i a l c e l l f o o d p r o c e s s e s ( K l a a s s e n e t a l . , 2 0 1 3 ) .
M ü l l e r G l i a l C e l l s ( M G C )
M ü l l e r g l i a l c e l l s ( M G C ) a r e t h e m a y o r m a c r o g l i a l c e l l s i n v e r t e b r a t e ’ s
r e t i n a . M ü l l e r c e l l s a r e s p e c i a l i z e d g l i a l c e l l s t h a t s p a n t h e e n t i r e
t h i c k n e s s o f t h e n e u r o n a l r e t i n a f r o m t h e v i t r e o u s s u r f a c e t o t h e s u b r e t i n a l
s p a c e . M G C f o r m a n a n a t o m i c a l l i n k b e t w e e n t h e n e u r o n s a n d t h e s p a c e s
w h e r e t h e e x c h a n g e o f m o l e c u l e s t o m a i n t a i n t h e r e t i n a l h o m e o s t a s i s a n d
e n v i r o n m e n t t a k e s p l a c e ( B r i n g m a n n e t a l . , 2 0 0 6 ; R e i c h e n b a c h a n d
B r i n g m a n n , 2 0 1 3 ) . M G C f e e d s f o r m s t h e i n n e r b o r d e r o f t h e r e t i n a a n d
- 1 4 -
t h e y e x t e n d t h e i r a p i c a l p r o c e s s e s i n t o t h e p h o t o r e c e p t o r l a y e r ( N e w m a n ,
2 0 0 4 ) .
M G C a r e e x t r e m e l y i m p o r t a n t f o r r e t i n a l f u n c t i o n a s m o s t o f t h e n u t r i e n t s ,
i o n s , w a t e r , w a s t e m o l e c u l e s a m o n g o t h e r m o l e c u l e s a r e t r a n s p o r t e d
t h r o u g h M G C l o c a t e d b e t w e e n r e t i n a l v e s s e l s a n d r e t i n a l n e u r o n s . T o
a c h i e v e t h e i r f u n c t i o n s M G C a r e s u p p l i e d w i t h d i f f e r e n t i o n s c h a n n e l s ( K i r
f a m i l y c h a n n e l s , C a2 +
- d e p e n d e n t K+
c h a n n e l s , t a n d e m - p o r e ( T A S K )
c h a n n e l s , l i g a n d r e c e p t o r s ( i n s u l i n - l i k e g r o w t h f a c t o r 1 ) , t r a n s m e m b r a n e
t r a n s p o r t e r s a n d e n z y m e s ( g l u t a m i n e s y n t h e t a s e ) . I n h e a l t h y r e t i n a M G C
a r e i n v o l v e d i n g l u c o s e m e t a b o l i s m , r e g u l a t i o n o f r e t i n a l b l o o d f l o w ,
f o r m a t i o n a n d m a i n t e n a n c e o f r e t i n a l b l o o d b a r r i e r , m a i n t a i n i n g t h e i o n
a n d w a t e r h o m e o s t a s i s , n e u r o n a l s i g n a l i n g p r o c e s s e s b y u p t a k e a n d
r e c y c l i n g o f n e u r o t r a n s m i t t e r s a s w e l l a s r e l e a s e a n d r e c y c l i n g o f o t h e r
f a c t o r s ( B r i n g m a n n e t a l . , 2 0 0 6 ; G o l d m a n , 2 0 1 4 ; R e i c h e n b a c h a n d
B r i n g m a n n , 2 0 1 3 ) .
A s t r o c y t e s
T h e a s t r o c y t e s h a v e a s t e l l a t e s h a p e c e l l s a l m o s t e x c l u s i v e l y c o n f i n e d t o
t h e i n n e r m o s t r e t i n a l l a y e r s ; a s t r o c y t e s m a k e e x t e n s i v e c o n t a c t s . L i k e
M G C , a s t r o c y t i c p r o c e s s e s c o v e r t h e b l o o d v e s s e l s f o r m i n g t h e r e t i n a l
b l o o d b a r r i e r a n d t h e y h a v e a s i g n i f i c a n t r o l e i n t h e i o n h o m e o s t a s i s .
A m o n g t h e f u n c t i o n s i n w h i c h t h e a s t r o c y t e s p a r t i c i p a t e i n t h e b r a i n i s t h e
v a s c u l a r d e v e l o p m e n t b a s e d o n t h e p r i n c i p l e o f a n g i o g e n e s i s . I n t h e
c e n t r a l n e r v o u s s y s t e m , i t h a s b e e n s h o w n t h a t a p r e - e s t a b l i s h e d a s t r o c y t e
n e t w o r k i s c r u c i a l f o r v a s c u l a r d e v e l o p m e n t . A p o t e n t i a l l y d i r e c t r o l e o f
a s t r o c y t e s i n t h e p r o m o t i o n o f c e r e b r a l a n g i o g e n e s i s b y i n t e r a c t i o n w i t h
v e s s e l e x p a n s i o n s b l o o d a n d e n d o t h e l i a l c e l l s h a s b e e n s u g g e s t e d ( M a e t
a l . , 2 0 1 2 ; V e c i n o e t a l . , 2 0 1 6 ) .
I n d e e d , t h e c o n d i t i o n a l g e n e t i c i n h i b i t i o n o f a s t r o g l i o g e n e s i s d u r i n g t h e
p e r i n a t a l p e r i o d , b y i n h i b i t i o n o f a g l i a l o r c 3 p r o g e n i t o r ( a g e n e n e c e s s a r y
f o r D N A r e p l i c a t i o n ) r e d u c e d d r a m a t i c a l l y t h e n u m b e r o f g l i a l p r o g e n i t o r
c e l l s i n t h e s u b - v e n t r i c u l a r z o n e , a n d t h e n u m b e r o f a s t r o c y t e s i n t h e e a r l y
- 1 5 -
p o s t n a t a l c e r e b r a l c o r t e x d e l a y i n g t h e a s t r o g l i o g e n e s i s . T h i s r e s u l t s i n a
d e c r e a s e o f t h e d e n s i t y a n d b r a n c h i n g o f c o r t i c a l b l o o d v e s s e l s . T h e s e
e l e m e n t s c o r r e s p o n d t o a d e l a y e d g r o w t h o f t h e v e s s e l s w i t h o u t r e g r e s s i o n
o f t h e v a s c u l a r d e n s i t y . C o n c o m i t a n t l y , e n d o t h e l i a l c e l l p r o l i f e r a t i o n ,
e n l a r g e m e n t o f v e s s e l l u m e n , a n d i n c r e a s e d e x p r e s s i o n o f p e r i c y t e
c y t o s k e l e t a l g e n e s w e r e o b s e r v e d , s u g g e s t i n g c o m p e n s a t o r y m e c h a n i s m s .
T h e s e r e s u l t s s h o w t h e i m p o r t a n c e o f c e r e b r a l a s t r o c y t e s i n p r o m o t i n g
c e r e b r a l v a s c u l a r g r o w t h d u r i n g d e v e l o p m e n t ( M a e t a l . , 2 0 1 2 ) .
I n o u r l a b o r a t o r y , w e h a v e s h o w n t h a t i n r e t i n a D p 7 1 p l a y a r o l e i n t h e
r e g u l a t i o n o f a s t r o c y t e d e n s i t y a n d m o r p h o l o g y ( G i o c a n t i - A u r e g a n e t a l . ,
2 0 1 6 ) . I n t h i s s t u d y w h e r e t h e p o s t n a t a l r e t i n a l v e s s e l d e v e l o p m e n t w a s
c o m p a r e d b e t w e e n W T a n d D p 7 1 - n u l l m i c e ; t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t W T
m i c e d e v e l o p m e n t o f t h e i n n e r v a s c u l a t u r e r e p r e s e n t e d 3 % o f t h e t o t a l
r e t i n a l s u r f a c e , w i t h p r o g r e s s i v e g r o w t h o f t h e f i r s t v e s s e l l a y e r c o v e r i n g
2 3 % a t P 3 a n d 6 5 % a t P 6 . I n D p 7 1 - n u l l m i c e , t h e v a s c u l a t u r e r e p r e s e n t e d
2 % o f t h e e n t i r e r e t i n a a n d 1 6 % o f t h e w i l d - t y p e r e t i n a l s u r f a c e w a s
c o v e r e d , c o r r e s p o n d i n g t o a s u b t l e , b u t s i g n i f i c a n t , d e l a y i n a n g i o g e n e s i s .
M o r e o v e r , a t P 6 t h i s d i f f e r e n c e i n c r e a s e d , s h o w i n g a d r a m a t i c r e d u c t i o n i n
v a s c u l a r n e t w o r k s p r e a d i n g b y 3 7 % i n D p 7 1 - n u l l m i c e a n d 6 5 % i n W T
m i c e . T h e d e e p p l e x u s d e v e l o p e d l a t e r w i t h a h i g h l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e
a t P 1 2 . H o w e v e r , d e s p i t e t h e d i f f e r e n c e i n v a s c u l a t u r e d e v e l o p m e n t , t h e
r e t i n a l s u r f a c e a p p e a r e d t o t a l l y c o v e r e d b y v e s s e l s i n a d u l t D p 7 1 - n u l l m i c e
(F i g . 3) ( G i o c a n t i - A u r e g a n e t a l . , 2 0 1 6 ) .
- 1 6 -
F i g u r e 3 . - A s t r o c y t e s m o r p h o l o g y o f W T a n d D p 7 1 - n u l l m i c e
r e t i n a .
V i s u a l i z a t i o n o f t h e a s t r o c y t e n e t w o r k l a b e l e d w i t h a n t i - G F A P
a n t i b o d y ( g r e e n ) a n d o f t h e v a s c u l a r n e t w o r k l a b e l e d w i t h l e c t i n
G S ( r e d ) a t p o s t - n a t a l d a y 6 A . a n d a t t h e a d u l t a g e B . ( s c a l e
b a r s 5 2 5 µ m ) . C . H i g h e r m a g n i f i c a t i o n o f a s t r o c y t e n e t w o r k
a r o u n d m a j o r v e s s e l s i n a d u l t W T a n d D p 7 1 - n u l l m o u s e r e t i n a s .
F l a t - m o u n t r e t i n a s l a b e l e d w i t h l e c t i n G S ( r e d ) a n d a n t i - G F A P
a n t i b o d y ( g r e e n ) . N o t e t h e c h a n g e s i n m o r p h o l o g y o f r e t i n a l
a s t r o c y t e s i n A a n d B i n D p 7 1 - n u l l m i c e c o m p a r e d w i t h c o n t r o l .
I n C , t h e w h i t e a r r o w s p o i n t t h e d i f f e r e n t m o r p h o l o g y o f t h e
a s t r o c y t e e n d f e e t . D , E . Q u a n t i f i c a t i o n o f t h e a s t r o c y t e s
p r o c e s s e s n u m b e r , o f t h e i r l e n g t h a n d o f t h e i r i n t e r s e c t i o n
n u m b e r o n i m a g e s s u c h a s A f o r P 6 ( n = 5 – 7 ) a n d B f o r a d u l t s
( n = 3 ) w a s o b t a i n e d , u s i n g A n a l y z e S k e l e t o n p l u g i n o f F i j i
( G i o c a n t i - A u r e g a n e t a l . , 2 0 1 6 )
- 1 7 -
H o m e o s t a s i s
A s t r o c y t e s a n d M G C s e e m t o p l a y a k e y r o l e i n r e t i n a l i o n h o m e o s t a s i s
n e e d e d f o r c o m m u n i c a t i o n w i t h i n a n d b e t w e e n n e u r o n s . G l i a l c e l l s a r e
r e s p o n s i b l e f o r p o t a s s i u m ( K+
) h o m e o s t a s i s , n e u t r a l i z i n g t h e p o t a s s i u m
v a r i a t i o n s r e s u l t e d f r o m n e u r o n a l a c t i v i t y i n t h i s p r o c e s s , t h e g l i a l c e l l s
d i s s i p a t e l o c a l K+
g r a d i e n t s b y t r a n s f e r r i n g t h e K+
i o n s f r o m a r e a s o f h i g h
c o n c e n t r a t i o n t o t h o s e w i t h l o w c o n c e n t r a t i o n . I n M G C , K+
c o n d u c t a n c e
w a s d e t e r m i n e d t o b e a s y m m e t r i c a l l y d i s t r i b u t e d t o t h e i r e n d f e e t a n d
p e r i v a s c u l a r p r o c e s s e s . ( K o f u j i a n d C o n n o r s , 2 0 0 3 ; N e w m a n e t a l . , 1 9 8 4 ) .
N e w m a n c o n c l u d e d t h a t “ i n v a s c u l a r i z e d r e t i n a s , e x c e s s o f K+
i s
t r a n s f e r r e d i n t o r e t i n a l c a p i l l a r i e s a s w e l l a s i n t o t h e v i t r e o u s ” ( N e w m a n ,
1 9 8 7 ) .
I n n o r m a l c o n d i t i o n s , w a t e r i s a c c u m u l a t e d i n t h e r e t i n a d u e t o : a n
e n d o g e n o u s a n d c o n t i n u o u s p r o d u c t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e s y n t h e s i s o f
A T P , t h e i n f l o w o f w a t e r f r o m b l o o d v e s s e l s
A n g i o g e n e s i s
A n g i o g e n e s i s i s t h e p h y s i o l o g i c a l p r o c e s s o f f o r m a t i o n o f n e w v e s s e l s
f r o m a p r e e x i s t i n g v a s c u l a r n e t w o r k ; w h i c h i s e s s e n t i a l f o r e m b r y o n i c
d e v e l o p m e n t a n d h e a l i n g . A d e r e g u l a t i o n o f a n g i o g e n e s i s i s i n v o l v e d i n
p a t h o l o g i c a l p r o c e s s e s s u c h a s c a n c e r , i s c h e m i a a n d c e r t a i n r e t i n a l
p a t h o l o g i e s .
A n g i o g e n e s i s u n d e r p h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n s i s c o n t r o l l e d b y p r o
-a n g i o g e n i c m o l e c u l e s s u c h -a s f i b r o b l -a s t g r o w t h f -a c t o r s ( F G F ) ( F o l k m -a n
a n d S h i n g , 1 9 9 2 ) , v a s c u l a r g r o w t h f a c t o r ( V E G F ) ( F e r r a r a e t a l . , 1 9 9 2 )
a n g i o g e n i n ( F e t t e t a l . , 1 9 8 5 ) , t r a n s f o r m i n g g r o w t h f a c t o r ( T G F ) ( D e r y n c k ,
1 9 9 0 ) , i n t e r f e r o n ( B r e m e t a l . , 1 9 9 3 ) , t u m o r n e c r o s i s f a c t o r ( T N F ) ( B e u t l e r
a n d C e r a m i , 1 9 8 6 ) p l a t e l e t - d e r i v e d g r o w t h f a c t o r ( I s h i k a w a e t a l . , 1 9 8 9 ) .
- 1 8 -
I n f l a m m a t i o n
I n f l a m m a t i o n i s a h o s t r e s p o n s e t o i n j u r y o r i n f e c t i o n i n w h i c h i s
n e c e s s a r y t o r e s t o r e t h e h o m e o s t a s i s w i t h t h e s u c c e s s f u l e l i m i n a t i o n o f t h e
i n j u r i o u s a g e n t . T h e i n n a t e a n d t h e a d a p t i v e i m m u n e s y s t e m w o r k t o g e t h e r
d u r i n g i n f l a m m a t o r y r e s p o n s e . I t i s i n i t i a t e d b y t h e r e s i d e n t c e l l s w h i c h
r e l e a s e p r o - i n f l a m m a t o r y m e d i a t o r s w h i c h i n c r e a s e t h e c a p i l l a r y
p e r m e a b i l i t y a n d c e l l u l a r m i g r a t i o n i n t o i n j u r e d t i s s u e . S u c c e s s f u l
i n f l a m m a t i o n p r o c e s s i s a h i g h l y r e g u l a t e d p r o c e s s . I f t h e i n j u r y s t i m u l u s
p e r s i s t , t h e i n f l a m m a t i o n b e c o m e c h r o n i c a l , i n v o l v i n g a d e r e g u l a t i o n o f
t h e h e a l i n g r e s p o n s e l e a d i n g t o a n e x c e s s i v e r e s p o n s e a n d d e s t r u c t i v e
i n f l a m m a t i o n ( C o u t i n h o a n d C h a p m a n , 2 0 1 1 ) .
T h e r e t i n a l i n f l a m m a t i o n c h a r a c t e r i s t i c a l l y p r e s e n t s a n i n c r e a s e e x p r e s s i o n
o f i n f l a m m a t o r y f a c t o r s , a n i n c r e a s e d v a s c u l a r p e r m e a b i l i t y a n d a
l e u c o c y t e s r e c r u i t m e n t a s s o c i a t e s w i t h a r e t i n a l c a p i l l a r i e s d e g e n e r a t i o n .
G l u c o c o r t i c o i d s i n h i b i t v a s o d i l a t i o n , s o m e p r o - i n f l a m m a t o r y c h e m o k i n e s ,
e n z y m e s , c y t o k i n e s , a n d a d h e s i o n m o l e c u l e s a r e i n h i b i t e d , i t a l s o i n d u c e s
e x p r e s s i o n o f s o m e g e n e s l i k e a n n e x i n 1 , β 2 - a d r e n e r g i c r e c e p t o r a n d
s e v e r a l c y t o k i n e r e c e p t o r s , d e c r e a s e l e u k o c y t e m i g r a t i o n i n t o i n f l a m e d
s i t e s , a l t e r c e l l u l a r d i f f e r e n t i a t i o n d u e t o t h e t r a n s c r i p t i o n a l e f f e c t o f G R ,
b o t h u p a n d d o w n ( A s h w e l l e t a l . , 2 0 0 0 ; P e r r e t t i a n d A h l u w a l i a , 2 0 0 0 ) .
C e l l m e m b r a n e s a r e c o m p o s e d o f f a t t y a c i d s a r r a n g e d i n p h o s p h o l i p i d
b i l a y e r s ; t h e a r a c h i d o n i c a c i d ( A A ) i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t a s p r e c u r s o r
o f m a n y b i o a c t i v e l i p i d s t h a t r e g u l a t e d d i f f e r e n t p r o c e s s e s l i k e
i n f l a m m a t i o n . A A i s r e l e a s e d f r o m m e m b r a n e b y p h o s p h o l i p a s e A 2 ( P L A 2 )
a c t i v i t y . O n e g r o u p o f t h e s e b i o a c t i v e l i p i d s i s t h e n a m e d c l a s s I w h i c h
i n c l u d e s e i c o s a n o i d s d e r i v e d f r o m A A : p r o s t a g l a n d i n s ( P G s ) , l e u k o t r i e n e s
( L T s ) a n d l i p o x i n s ( L X s ) . E i c o s a n o i d s h a v e r o l e s i n p h y s i o l o g i c a l
p r o c e s s e s l i k e : r e g u l a t i o n o f s m o o t h m u s c l e t o n e , v a s c u l a r p e r m e a b i l i t y
a n d p l a t e l e t a g g r e g a t i o n ; t h e y a l s o p a r t i c i p a t e s i n i n f l a m m a t i o n ,
a u t o i m m u n i t y , a l l e r g i c d i s e a s e s a n d c a n c e r ( H a r i z i e t a l . , 2 0 0 8 ; W y m a n n
a n d S c h n e i t e r , 2 0 0 8 ) .
- 1 9 -
T h e s y n t h e s i s o f t h e s e i n f l a m m a t o r y m e d i a t o r s a r e g e n e r a t e d t h r o u g h
e i t h e r c y c l o o x y g e n a s e ( C O X ) o r l i p o x y g e n a s e ( L O X ) a c t i v i t i e s ; C O X
p a t h w a y c a t a l y z e t h e f o r m a t i o n o f P G G 2 a n d P G H 2 w h i c h a r e s u b s e q u e n t l y
t r a n s f o r m e d i n P G s a n d t r o m b o x a n e s ; m e a n w h i l e , L O X p a t h w a y l e a d s t h e
f o r m a t i o n o f d i v e r s e h y d r o p e r o x y e i c o s a t e t r a e n o i c a c i d s ( H P E T E s ) a n d
h y d r o x y e i c o s a t e t r a e n o i c a c i d s ( H E T E s ) L T s ; 5 - H E T E i s c o n v e r t e d i n t o t h e
l e u k o t r i e n e L T A 4 , w h i c h i s t h e p r e c u r s o r o f L T B 4 , c y s t e i n y l - L T s
( C y s L T s ) a n d L X s (F i g . 4) ( B u r g e r m e i s t e r e t a l . , 2 0 0 3 ; H a r i z i e t a l . , 2 0 0 8 ;
W y m a n n a n d S c h n e i t e r , 2 0 0 8 ) .
E i c o s a n o i d s b i n d t o m e m b r a n e r e c e p t o r s ; t h i s c a n t r i g g e r a n i n c r e a s e o r
d e c r e a s e i n t h e r a t e o f c y t o s o l i c s e c o n d m e s s e n g e r g e n e r a t i o n ( c A M P o r
C a 2 + ) , a c t i v a t i o n o f a s p e c i f i c p r o t e i n k i n a s e o r a c h a n g e i n m e m b r a n e
p o t e n t i a l . E i c o s a n o i d s s e e m t o h a v e a n i m p o r t a n t r o l e i n
i m m u n o p a t h o l o g y , t h e y h a v e b e e n i m p l i c a t e d i n p a t h o b i o l o g y o f c a n c e r
a n d i n f l a m m a t o r y r e l a t e d d i s o r d e r s ; t h e i m m u n o l o g y f u n c t i o n c o n t i n u o u s
t o b e i n v e s t i g a t e d a s w e l l a s t h e p o s s i b i l i t y t o u s e P L A 2 i n h i b i t o r s a s
p r e v e n t i v e o r t h e r a p e u t i c a g e n t s ( H a r i z i e t a l . , 2 0 0 8 ; Y a r l a e t a l . , 2 0 1 6 ) .
- 2 0 -
F i g u r e 4 . - E i c o s a n o i d b i o s y n t h e s i s f r o m a r a c h i d o n i c a c i d
A r a c h i d o n i c a c i d d e r i v e d e i c o s a n o i d p a t h w a y t h r o u g h t h e c e l l
m e m b r a n e p h o s p h o l i p i d s t r a n s f o r m e d i n A A b y p h o s p h o l i p a s e A 2
a n d i t s u b s e q u e n c e s t r a n s f o r m a t i o n a c c o r d i n g w i t h t h e d i f f e r e n t
e n z y m e a c t i v i t i e s . T h e f i n a l p r o d u c t s , p r o s t a g l a n d i n s ,
l e u k o t r i e n e s a n d l i p o x i n s a r e s h o w n ( H a r i z i e t a l . , 2 0 0 8 ).
O c u l a r d i s e a s e s
M a n y e y e d i s e a s e s p r e s e n t c h a r a c t e r i s t i c o f n e u r o d e g e n e r a t i v e d i s o r d e r s ,
t h i s c a n b e e x p l a i n e d b y t h e s i m i l a r i t i e s b e t w e e n t h e e y e a n d t h e b r a i n
i n c l u d i n g s t r u c t u r e , c e l l i n t e r a c t i o n s a n d i m m u n e s y s t e m . T h e s e
s i m i l a r i t i e s m a k e t h e e y e a c o n v e n i e n t m o d e l f o r c e n t r a l n e r v o u s s y s t e m
s t u d i e s d u e t o i t s r e l a t i v e l y a c c e s s i b l e m a n i p u l a t i o n a n d a d m i n i s t r a t i o n s
( i n t r a v i t r e o u s o r s u b r e t i n a l i n j e c t i o n ) a s w e l l a s t h e r e t i n a l l a y e r
o r g a n i z a t i o n , w h i c h a l l o w t h e i d e n t i f i c a t i o n o f n e u r o n s a n d t h e i r
i n t e r a c t i o n s ( L o n d o n e t a l . , 2 0 1 2 ) . G l a u c o m a , a g e - r e l a t e d m a c u l a r e d e m a ,
r e t i n a l v e i n o c c l u s i o n , u v e i t i s a n d d i a b e t i c r e t i n o p a t h y a r e d i s e a s e s i n
- 2 1 -
w h i c h a n i n c r e a s e i n v a s c u l a r p e r m e a b i l i t y i s i n v o l v e d ; t h e s m a l l s o l u t e s
c a n d i f f u s e t h r o u g h t h e v a s c u l a r w a l l i n c r e a s i n g t h e p r o t e i n c o n c e n t r a t i o n
i n t h e i n t e r s t i t i a l a n d c o n t r i b u t e t o i n c r e a s e t h e t i s s u e o s m o t i c p r e s s u r e
l e a d i n g t o e d e m a f o r m a t i o n ( K l a a s s e n e t a l . , 2 0 1 3 ) .
A f t e r i n t r a o c u l a r s u r g e r y , a m a c u l a r e d e m a m a y o c c u r ; s u r g i c a l d a m a g e t o
t h e i r i s / c i l i a r y b o d y o r l e n s i n d u c e s t h e s y n t h e s i s o f p r o s t a g l a n d i n s , w h i c h
r e s u l t s i n a c c u m u l a t i o n o f o t h e r i n f l a m m a t o r y m e d i a t o r s b y t h i s p o i n t , t h e
B R B i s d i s r u p t e d . V a s c u l a r l e a k a g e i s t h e m a y o r c a u s e o f v i s i o n l o s s .
T r e a t m e n t s
G l u c o c o r t i c o i d s ( G C s ) a r e a d r e n a l c o r t e x - d e r i v e d s t e r o i d s t h a t d r i v e s
d i f f e r e n t p h y s i o l o g i c f u n c t i o n s ; t h e y h a v e b e e n w i d e l y u s e d a s e f f e c t i v e
t r e a t m e n t s t o c o n t r o l i n f l a m m a t o r y a n d a u t o i m m u n e d i s e a s e s . I m p o r t a n t l y
f o r t h i s w o r k , t h e G C s h a v e a r o b u s t e f f e c t o n B R B b y a l t e r i n g m a n y
p a t h o p h y s i o l o g i c a l p a t h w a y s . T h e y h a v e a p o w e r f u l a n t i - i n f l a m m a t o r y r o l e
a n d a l s o i m p r o v e t h e b a r r i e r p r o p e r t i e s b y i n c r e a s i n g t h e i n t e g r i t y o f t i g h t
j u n c t i o n s b e t w e e n e n d o t h e l i a l c e l l s ( B a r n e s , 2 0 0 6 , 2 0 1 1 ; C r o n s t e i n e t a l . ,
1 9 9 2 ; K e i l e t a l . , 2 0 1 3 ) . O c c l u d i n a n d C l a u d i n a r e t r a n s m e m b r a n e
c o m p o n e n t s o f t h e t i g h t j u n c t i o n s c o n t r i b u t i n g t o b a r r i e r p r o p e r t i e s . T h e s e
t w o p r o t e i n s a l s o p l a y a k e y r o l e i n t h e b r a i n . I n d e e d , d e l e t i o n o f c l a u d i n
g e n e l e a d s t o a n i n c r e a s e i n p e r m e a b i l i t y o f t h e b l o o d b r a i n b a r r i e r ( B B B )
a n d d e a t h s h o r t l y a f t e r b i r t h ( R u n k l e a n d A n t o n e t t i , 2 0 1 1 ) . C o r t i c o s t e r o i d s
h a v e b e e n u s e d f o r d e c a d e s i n t h e t r e a t m e n t o f e d e m a c e r e b r a l t u m o r s
( K e i l e t a l . , 2 0 1 3 ) a c t i n g b y r e d u c i n g t h e V E G F - d e p e n d e n t s i g n a l a n d b y
i n c r e a s i n g t h e p r o p e r t i e s o f b a r r i e r . A t t h e r e t i n a l l e v e l , c o r t i c o s t e r o i d s
h a v e b e e n s h o w n t o b e e f f e c t i v e i n c l i n i c a l p r a c t i c e o n t h e r e s o r p t i o n o f
m a c u l a r e d e m a , l i n k e d t o v e n o u s o c c l u s i o n s , u v e i t i s a n d d i a b e t e s ( L a m e t
a l . , 2 0 1 5 ) . T h e r o l e o f o c c l u d i n i n t i g h t j u n c t i o n s i s c o m p l e x , s i n c e
p h o s p h o r y l a t i o n a n d u b i q u i t i n a t i o n o f o c c l u d i n a r e n e c e s s a r y f o r t h e
p e r m e a b i l i t y o f B R B i n d u c e d b y V E G F ( M u r a k a m i e t a l . , 2 0 1 2 ) . T h e
g l u c o c o r t i c o i d t r e a t m e n t l e a d s t o i n c r e a s e d t r a n s c r i p t i o n o f o c c l u d i n a n d
c l a u d i n - 5 ( A n t o n e t t i e t a l . , 2 0 0 2 ; F e l i n s k i e t a l . , 2 0 0 8 ) . A d e c r e a s e i n
- 2 2 -
o c c l u d i n p h o s p h o r y l a t i o n , l e a d s t o a n i n c r e a s e i n t h e s e a l i n g o f t h e t i g h t
j u n c t i o n s a n d a r e d u c t i o n o f p a r a c e l l u l a r l e a k s ( A n t o n e t t i e t a l . , 2 0 0 2 ) .
T h e c o r t i c o s t e r o i d a c t i o n w i n d o w i s 2 4 t o 4 8 h o u r s . T h e r a p y w i t h G C s a l s o
h a v e u n w a n t e d e f f e c t s l i k e d i a b e t e s - l i k e s y n d r o m e a n d h y p e r t e n s i o n ,
e s p e c i a l l y a f t e r c h r o n i c u s e .
T h e r e i s a t p r e s e n t n o f o r m a l p r o o f i n t h e l i t e r a t u r e o f a d i r e c t e f f e c t o f
D e x a m e t h a s o n e ( a s y n t h e t i c G C ) o n t h e e x p r e s s i o n o f t h e D p 7 1 p r o t e i n .
T h e r e a r e , h o w e v e r , e l e m e n t s i n f a v o r o f t h i s h y p o t h e s i s , s i n c e t h e
e x p r e s s i o n o f t h e H S F 1 p r o t e i n , w h i c h w a s r e c e n t l y d i s c o v e r e d a s o n e o f
t h e t r a n s c r i p t i o n f a c t o r s r e g u l a t i n g t h e e x p r e s s i o n o f D p 7 1 ( T a n e t a l . ,
2 0 1 5 ) . I n a m u r i n e m o d e l o f H u n t i n g t o n ' s d i s e a s e , a s s o c i a t e d w i t h a
d e c r e a s e i n e x p r e s s i o n o f H S F 1 i n m i c e b r a i n , d a i l y s u b c u t a n e o u s
a d m i n i s t r a t i o n o f D e x a m e t h a s o n e h e l p s r e s t o r e H S F 1 l e v e l s s i m i l a r t o
h e a l t h y c o n t r o l ( M a h e s h w a r i e t a l . , 2 0 1 4 ) .
D y s t r o p h in
O v e r v i e w
T h e d y s t r o p h i n p r o t e i n i s e n c o d e d b y t h e D M D g e n e , d i s c o v e r e d i n 1 9 8 7 .
T h i s g e n e i s l o c a t e d a t t h e X p 2 1 l o c u s ( K o e n i g e t a l . , 1 9 8 7 ) , a n d i t i s t h e
l a r g e s t g e n e d e s c r i b e d i n h u m a n s w i t h a p p r o x i m a t e l y 2 . 5 M b . D M D g e n e i s
c o m p o s e d o f 7 9 e x o n s w h o s e t r a n s c r i p t i o n g e n e r a t e s a 1 4 K b m R N A t h a t
t r a n s l a t e s i n t o a p r o t e i n o f a p p r o x i m a t e l y 4 2 7 k D . T h i s p r o t e i n c o r r e s p o n d
t o t h e f u l l - l e n g t h d y s t r o p h i n a l s o c a l l e d D p 4 2 7 ( B l a k e e t a l . , 2 0 0 2 ;
R o b e r t s e t a l . , 1 9 9 3 ) .
T h e e x p r e s s i o n o f d y s t r o p h i n D p 4 2 7 i s r e g u l a t e d b y t h r e e i n d e p e n d e n t
t i s s u e - s p e c i f i c p r o m o t e r s : b r a i n , m u s c l e a n d P u r k i n j e p r o m o t e r s ( B l a k e e t
a l . , 2 0 0 2 ) . D M D g e n e p o s s e s s e s a t l e a s t f o u r i n t e r n a l p r o m o t e r s t h a t l e a d s
t h e e x p r e s s i o n o f d y s t r o p h i n s : D p 2 6 0 ( D ’ S o u z a e t a l . , 1 9 9 5 ) , D p 1 4 0
