Un artículo publicado en la revista Journal of Pineal Research reveló que la enzima Arilalquilamina N-acetiltransferasa (AANAT), encargada de la producción y liberación de melatonina en el cerebro, cumple un rol importante en la supervivencia de células neuronales y la regulación del estrés oxidativo. La investigación, realizada por Maximiliano Ríos, becario doctoral de CONICET con sede en el Centro de investigaciones Químicas Biológicas de Córdoba (CIQUIBIC), también detectó que esta proteína de la retina, normalmente situada en el citoplasma, se relocaliza a través de las distintas capas intracelulares pasando al núcleo ante el estímulo de la luz azul.
La AANAT tiene un marcado ritmo circadiano, esto significa que está regulada por el reloj biológico con cambios de 24 horas que responden a la luz y a la oscuridad. Esta proteína es clave en la conversión de serotonina en melatonina, una hormona que tiene un rol principal en el sueño, entre otros procesos fisiológicos. En los vertebrados la melatonina aparece únicamente por la noche y a unos niveles indetectables durante el día. Para que tenga lugar su producción es condición necesaria, aunque no suficiente, que haya oscuridad.
Ríos explica que “la retina está compuesta por diferentes capas celulares que se organizan en distintos niveles. Una de estas capas es la de fotorreceptores, que son los encargados de captar la información visual. Otra es la nuclear interna, donde se encuentran las neuronas que se conectan con los fotorreceptores y procesan la información. Por último, tenemos la de células ganglionares, en la cual también se centra nuestro estudio, junto con la capa nuclear interna. En conjunto, estas células forman la retina, que es un tejido sensible a la luz encargado de detectarla”.
El estudio realizado por Ríos contó con la dirección del doctor Mario Guido, actualmente a cargo del CIQUIBIC, quien aseguró que “lo que muestra la investigación es que, contrario al dogma de que la AANAT se produce solamente de noche, nosotros la observamos de día, en la fase de luz y que no se inhibe por su exposición como sí pasa en la melatonina. Lo cual implica que está funcionando de día, en presencia de luz. Esta producción diurna ocurre en la retina interna. Esto implica que podría estar actuando no solo como un marcador de la luz, sino también como un agente neuroprotector de la retina interna”.
Relocalización de la proteína
Los experimentos, aprobados por el Comité Institucional para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio o Experimentación (CICUAL), involucraron el uso de embriones de pollo en diferentes etapas de desarrollo embrionario y en el primer día después del nacimiento. El ensayo consistió en el uso de explantes, fragmentos de tejidos de la retina que se cultivan in vitro, que fueron sometidos a la luz azul durante una hora e inmediatamente después se sometían a una hora de oscuridad antes de proceder a la medición.
A partir del estudio, el equipo de investigación encontró que la AANAT muestra un cambio en su ubicación dentro de las células de la retina cuando se la estimula con la luz azul. Después de los 15 minutos de exposición, la enzima se concentra en los puntos nucleares, que son áreas dentro del núcleo de la célula, cuando normalmente se sitúa en el citoplasma. Este cambio en la ubicación de la enzima se puede observar incluso después de que se apaga la luz.
Antes del estudio de Ríos, se sabía por investigaciones previas que la proteína se expresa en los fotorreceptores de la retina durante la noche y se produce melatonina. Sin embargo, durante el día, esta molécula orgánica se expresa en las células ganglionares de la retina y no se produce melatonina. A partir de detectar una alta concentración de la enzima activa en el núcleo, los investigadores se preguntaron qué función cumple.
La AANAT en mamíferos diurnos
Actualmente, Ríos se encuentra a la espera de la aceptación de la beca posdoctoral del CONICET para continuar en la línea de investigación de la enzima AANAT en roedores diurnos. Para esto, han desarrollado un plan de trabajo para experimentos en cobayos. La idea es poder extrapolar las observaciones en aves diurnas como el pollo a otros mamíferos diurnos. Según indica el doctor Guido, “esto permitirá indagar qué capacidad tiene esta molécula de proteger a la retina y con un potencial terapéutico impresionante”.
Habitualmente, los modelos convencionales para todas estas investigaciones son ratas y ratones, pero sucede que en este tipo de animales la proteína casi no se detecta y no tiene una oscilación durante el día. Además, en estos animales la sensibilidad de la retina es diferente. Por eso están poniendo a punto el modelo para reproducir los resultados obtenidos en cultivos y expandirse a otros animales mamíferos diurnos como el cobayo.
Segunda etapa de investigación
Para responder a la pregunta acerca de qué función cumple la AANAT durante el día en animales diurnos, en una segunda etapa de la investigación, se propusieron evaluar qué efecto tenía bloquear la producción de la enzima en las células de la retina. Para esto se utilizaron las denominadas técnicas de silenciamiento que consiste en sacar la enzima de la célula para observar qué ocurre ante su ausencia.
“Cuando disminuimos la expresión de la enzima en estos cultivos hemos visto que las células son más susceptibles a la muerte celular, independientemente de la luz. También hallamos altos niveles de estrés oxidativo que es básicamente un daño que se da por la acumulación de especies reactivas de oxígeno”, expresó Ríos.
El equipo de investigación se plantea nuevas preguntas sobre otras posibles funciones de esta proteína en la retina. Algunas enzimas pueden tener una función dual, es decir, realizar otras actividades aparte de su función principal. Por lo que no descartan que la AANAT esté produciendo melatonina dentro del núcleo celular, o esté modificando el ADN. Por eso Ríos continuará investigando al respecto en otros animales diurnos.
