Memoria FIO 2013

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Índice Prólogo del Prof. Carlos López Otín Carta del Presidente del Patronato, Prof. Luis Fernández-Vega Sanz Carta del Director de Investigación, Dr. Jesús Merayo Lloves Estructura organizativa de la Fundación de Investigación Oftalmológica Dirección de la Fundación de Investigación Oftalmológica

5 7 9 11 11

Área de investigación

5. Investigación básica y traslacional

15

5.1. UNIDAD DE SUPERFICIE OCULAR Y CÓRNEA

15

Características morfológicas y funcionales de las terminaciones sensoriales corneales: efectos del envejecimiento, de la sequedad ocular y de la lesión quirúrgica

20

PROYECTO 2. Efectos tróficos de los nervios sensoriales sobre el tejido corneal en condiciones de normalidad y tras la lesión. Identificación de nuevos neuropéptidos y sus receptores en la córnea

27

PROYECTO 3. Medicina regenerativa y terapia celular de la córnea: modelos experimentales: medicina regenerativa de la córnea: evaluación de la actividad reparadora del PRGF (Plasma Rich in Growth Factors) in vivo

28

Terapia celular de la córnea: evaluación de la actividad reparadora de las células madre mesenquimales procedentes de lipoaspirados humanos

30

Eficacia de derivados sacarídicos como terapia regenerativa de la córnea (Cacicol, INDREYE y SILCOR)

32

Estudio experimental de Queratocono: modelos experimentales, biomarcadores y fenotipos de queratocitos

32

Activación y modulación farmacológica de receptores de dolor

38

Caracterización de una nueva población de neuronas retinianas

39

Desarrollo de endotelio corneal por ingeniería tisular

41

Desarrollo de córnea por materiales derivados de la seda

43

PROYECTO 11.

Desarrollo de un banco de tejidos y terapias avanzadas oculares

46

PROYECTO 12.

Desarrollo de biomarcadores de patologías de superficie ocular

47

PROYECTO 13. Estudio de las repercusiones oculares en un modelo de hipoxia intermitente en ratón como simulación del Síndrome de Apnea e Hipopnea del Sueño

48

PROYECTO 1.

PROYECTO 4.

PROYECTO 5.

PROYECTO 6.

PROYECTO 7.

PROYECTO 8.

PROYECTO 9.

PROYECTO 10.

2

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

5.2. UNIDAD DE NEUROBIOLOGÍA DE LA RETINA

51

Modo de acción de la luz de longitud de onda corta en células en cultivo

56

Estudios relacionados con rapamicina, REDD1, mTOR y neuroprotección

58

Metales traza en la retina

60

Estudios relacionados a la acción protectora del sulfuro de hidrógeno

61

Desarrollo y estandarización de un modelo animal de glaucoma agudo

63

Publicaciones recientes:

65

5.3. UNIDAD DE GENÉTICA OCULAR

68

Biomarcadores proteicos de glaucoma

70

Biomarcadores genéticos del GPXE: estudio de haplotipos del gen LOXL1 y su relación con el GPXE en la población española

72

Degeneración de la mácula asociada a la edad: metalotioneínas como posibles dianas terapéuticas

74

Colaboraciones: publicaciones derivadas de la actividad investigadora

75

6. Unidad de Investigación Clínica

77

6.1. Grupo de segmento anterior: superficie ocular, córnea, cirugía refractiva y cristalino

77

6.2. Grupo de vítreo-retina

81

6.3. Grupo de glaucoma

82

PROYECTO 1.

PROYECTO 2.

PROYECTO 3.

PROYECTO 4.

PROYECTO 5.

PROYECTO 1.

PROYECTO 2.

PROYECTO 3.

Área de docencia

7. Actividad docente

87

7.1. Estudios de pregrado

88

7.2. Estudios de post-grado

88

7.3. Otros estudios

97

7.4. Otras actividades

98

7.5. Profesorado

99

8. Mecenazgo y participación en proyectos con financiación competitiva

100

8.1. Mecenazgo

100

8.2. Proyectos con financiación competitiva

103

9. Divulgación de la Investigación

110

9.1. Artículos originales

110

9.2. Publicaciones libros

112

9.3. Comunicaciones congreso ARVO 2013

113

9.4. Comunicaciones congresos 2013

115

Comunicaciones presentadas en el congreso ARVO

117

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

1.

Prólogo

Prof. Carlos López Otín Una mirada molecular a la vida El gran Jorge Luis Borges recordaba a menudo que no se enorgullecía de los libros que había escrito sino de aquellos que había leído. La admiración por la obra de los otros, y más si cohabitan espacios próximos, no es una cualidad frecuente entre los humanos. Sin embargo, cuando recreo en mi memoria las obras que he visto crecer en Asturias en los más de 27 años que llevo viviendo en este lugar, puedo decir sin pudor que me siento profundamente orgulloso de la imponente labor que el Profesor Luís Fernández-Vega Sanz y sus muchos colaboradores, han sido capaces de impulsar en nuestro común entorno. Un Instituto Médico que cada año atrae a Asturias a decenas de miles de personas que ponen en las manos de Luís y su brillante equipo multidisciplinar el cuidado de uno de nuestros bienes más sorprendentes y hermosos como es la capacidad de mirar el mundo que nos rodea, debería ser siempre objeto de reconocimiento, gratitud y apoyo.

Con el paso de los años, vi cómo el Instituto Oftalmológico Fernández-Vega iba creciendo armónicamente. Nuevas generaciones de profesionales encontraron aquí su mejor lugar para aprender y también para enseñar, para tratar lo que antes era intratable, y hasta para hacer posible lo que parecía imposible en el ámbito de esta disciplina. En paralelo, y al amparo de este progreso médico, fue desarrollándose una obra social multidimensional en forma de lo que hoy denominamos “empleos indirectos”, pero que no es otra cosa que un enorme beneficio colateral en casi cualquier terreno laboral y profesional que podamos imaginar. Pero Luís, siempre inquieto y siempre curioso, no tenía suficiente, quería explorar otros territorios y aventurarse en la terra incognita de la investigación científica básica y traslacional. Recuerdo muy bien el día que vino a visitarme a nuestro laboratorio para contarme por primera vez sus planes en este sentido. Fue su segunda visita a nuestro pequeño lugar en el mundo científico y parecía difícil que pudiera superar a la primera en cuanto a impacto personal, pues su objetivo entonces no fue otro que cedernos el uso de su propio despacho y de su laboratorio en la Facultad de Medicina de la Universidad de Oviedo, ya que consideraba que nosotros lo necesitábamos más que él en aquel momento. Unos cuantos años y muchos experimentos después de aquel generoso encuentro, Luís se las ingenió para sorprenderme de nuevo, al anunciarme en aquella segunda visita su deseo de dedicar parte de los recursos generados por el Instituto Oftalmológico Fernández-Vega a la construcción de un Centro de Investigación.

Algunas veces los sueños se alcanzan, y tras superar con tenacidad las numerosas dificultades inherentes a las empresas complejas, aquel Centro, que primero existió en la imaginación de Luís y después tuvo realidad física en forma de Fundación de Investigación Oftalmológica, abrió sus puertas. El tiempo avanza deprisa y hoy celebramos el primer lustro de la inauguración de una Fundación cuyo objetivo fundamental era expandir el horizonte científico del Instituto Fernández-Vega, para después intentar trasladar los logros del laboratorio al mejor tratamiento de los pacientes oftalmológicos. La Ciencia camina despacio y hoy, como ayer, mira al futuro. Cinco años no son nada cuando se pretenden estudiar los secretos moleculares más íntimos de la vida, un proceso que lleva latiendo en la Tierra desde hace más de 3.800 millones de años. Tampoco parece mucho tiempo para lograr desvelar las causas de unas enfermedades que son consustanciales a nuestra propia evolución y que comenzaron a gestarse hace más de 800 millones

5

de años cuando los primeros seres pluricelulares irrumpieron en nuestro planeta. Sin embargo, cinco años sí han sido suficientes para atraer a Asturias a investigadores de distintos rincones del mundo que han puesto su talento y su esfuerzo al servicio de la Fundación de Investigación Oftalmológica. Estos cinco últimos años también han servido para ofrecer puestos de trabajo a jóvenes científicos, con excelente formación pero con mínimas oportunidades profesionales, en un momento crítico en el que la investigación parece cotizar a la baja en los mercados políticos.

Finalmente, este breve periodo de tiempo ha bastado para que todos ellos pusieran en marcha líneas de trabajo imaginativas y competitivas en los distintos ámbitos por los que hoy navega la Ciencia más actual.

En las más de 100 páginas de esta Memoria que tengo el orgullo de prologar, se recogen los logros fundamentales de esta aventura científica, siempre incierta pero siempre apasionante, que pretende ampliar la mirada del ejemplar Instituto Oftalmológico Fernández-Vega hacia un Universo minúsculo formado por células y moléculas. Habitualmente, todos los habitantes de este mundo subcelular conviven en armonía y posibilitan cada instante de vida en cada una de nosotros, pero también son frágiles y nos hacen vulnerables a unas u otras enfermedades, incluyendo las que afectan a nuestros ojos, esas asombrosas y fascinantes estructuras biológicas logradas y perfeccionadas tras millones de años de perseverante evolución. Invito a todos los lectores a adentrarse con paciencia y deleite en esta Memoria de la Fundación de Investigación Oftalmológica que genera admiración y gratitud a partes iguales, pues demuestra una vez más que el estudio cotidiano y la investigación científica son todavía los mejores instrumentos concebidos por la especie humana para progresar por los caminos del conocimiento y ayudarnos a mejorar nuestras propias vidas.

Prof. Carlos López Otín Universidad de Oviedo

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2.

Prólogo del Presidente de la FIO

Prof. Luis Fernández-Vega Sanz Este año cumplimos un lustro desde que, de manera oficial, la Fundación de Investigación Oftalmológica iniciara públicamente sus actividades. En aquel momento se materializaba un proyecto gestado a lo largo de varios años y que ha involucrado desde entonces, de un modo u otro, al personal médico y técnico del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega, y que ha beneficiado a su numerosa y fiel comunidad de pacientes. En los años previos habíamos llevado a cabo el diseño y la construcción de un nuevo edificio para la FIO de más de 3.000 m2, adosado a la también nueva sede de nuestro veterano Instituto, equipándolo con instrumentación científica de última generación. Más importante aún, la puesta en marcha de la FIO convertía en realidad tangible una meditada ilusión: incorporar al trabajo clínico diario la innovación y el rigor que aporta la investigación científica de excelencia, generando un ambiente en el que convivieran y colaboraran los que practican, desde campos profesionales diferentes, ambos aspectos de la Oftalmología moderna.

A la recién creada FIO le tocó pronto vivir tiempos particularmente difíciles y, sin embargo, gracias a la inestimable ayuda e incondicional lealtad de quienes de manera generosa nos habían ayudado desde el principio, pudimos seguir adelante. A todos ellos deseo expresar en este momento mi más profundo y sincero agradecimiento. Hoy, y pese a los vaivenes, podemos afirmar sin triunfalismos que la FIO es una sólida realidad en el panorama nacional e internacional de la investigación ocular, y que ha traído al Instituto Fernández-Vega innovaciones diagnósticas y terapéuticas que no hubiera sido posible desarrollar sin su existencia.

El quinto aniversario que este año celebramos ofrece también una buena oportunidad para reflexionar sobre el camino que la FIO debe seguir en el próximo lustro, las metas a perseguir y los riesgos y dificultades que previsiblemente tendrá que confrontar, en un futuro seguro complicado y lleno de cambios veloces en casi todos los terrenos, ya sean profesionales o personales. En ese futuro, la Medicina en general y la Oftalmología en particular se dirigen hacia una personalización creciente, apoyada en los imparables avances científicos y tecnológicos. El Instituto Oftalmológico Fernández-Vega ha intentado, a lo largo de varias generaciones, aunar la mejor tradición de una medicina humanizada con su actualización continua frente a los rápidos progresos de la Oftalmología en las terapias médicas y quirúrgicas. Entendemos que, en los años venideros, la FIO debe representar el vínculo natural que conecta la investigación científica de frontera, cuyo cuerpo de doctrina crece cada día, con las demandas de los pacientes, que requieren una aplicación rápida de esos conocimientos a sus problemas clínicos. La convivencia entre oftalmólogos en ejercicio e investigadores científicos bajo un mismo techo, compartiendo desafíos e ilusiones desde ópticas diferentes, es posiblemente el modo más certero de lograr esta simbiosis y de pasar de ser meros seguidores a protagonistas del progreso de la Oftalmología moderna.

Quiero dar aquí mis gracias más sinceras a quienes, desde dentro y desde fuera, comparten esta ilusión y hacen posible cada día que la FIO persevere y avance en sus objetivos, que son, finalmente, buenos para todos.

Prof. Luis Fernández-Vega Sanz Catedrático de Oftalmología. Universidad de Oviedo Presidente. Fundación de Investigación Oftalmológica

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

3.

Carta del Director de Investigación

Dr. Jesús Merayo Lloves Ya han pasado cinco años desde que iniciamos la actividad de la FIO.

Ignacio Alcalde llegó en Enero de 2009 y se encargó de supervisar el equipamiento y la puesta en marcha de los laboratorios. Susana del Olmo y Lidia Álvarez le ayudaron con ello a partir de febrero. Fueron los primeros de una lista de jóvenes científicos y técnicos que fue creciendo e incorporándose gradualmente a las nuevas unidades de investigación, al tiempo que lo hacían sus investigadores principales. Todo estaba preparado para la inauguración oficial por los Reyes de España el 16 de Abril de 2009. Para entonces ya estaban operativas la unidad de Superficie Ocular y la de Genética Ocular, mientras que la de Neurobiología de la Retina comenzaba a final de ese año.

La aventura de entonces está ahora consolidada con tres nuevas unidades de investigación que refuerzan a la de investigación clínica, diez programas de formación de postgrado en colaboración con la Universidad de Oviedo, veinte trabajadores propios, investigadores asociados en universidades y centros tecnológicos, y acuerdos de colaboración internacional.

En estos años se ha conseguido una producción científica propia que está siendo publicada en las revistas de máximo impacto de la especialidad, se han desarrollado múltiples actividades de divulgación de la investigación y se ha logrado la presencia regular de la FIO en los foros nacionales e internacionales de actividad científica en oftalmología y ciencias de la visión.

La Unidad de Genética Ocular ha conseguido desarrollar biomarcadores con uso potencial para el diagnóstico precoz del glaucoma -una de las principales causas de ceguera en nuestro medio-, y con posibles implicaciones en nuevos tratamientos para esta enfermedad. Además, esta unidad está abriendo un camino diagnóstico y terapéutico con el análisis de metales en tejidos oculares que permitirá un nuevo abordaje de patologías para las que hasta ahora no hay tratamientos efectivos.

La Unidad de Superficie Ocular ha profundizado en los mecanismos de patologías como el ojo seco, con aportaciones originales en inervación corneal que servirán para mejorar los tratamientos (hasta el momento sólo sintomáticos).

Además, estudia la cicatrización y regeneración de la córnea sana y enferma, con el fin último de evitar la ceguera corneal. Cuenta con modelos experimentales propios por los que ya se ha interesado la industria farmacéutica, sobre los que se profundiza en los mecanismos de las enfermedades, su respuesta a las agresiones (traumatismos, heridas quirúrgicas) y a la aplicación de fármacos conocidos y nuevos.

La Unidad de Neurobiología de la Retina tiene ya producción propia fácilmente trasferible a la cabecera del paciente en cuanto a conocer qué tipo de luz es perjudicial, y qué longitud de onda protege del daño retiniano, con implicaciones en enfermedades como el glaucoma o la degeneración macular asociada a la edad. Asimismo, cuenta con modelos experimentales para poder estudiar fármacos y nuevas medidas terapéuticas en su faceta de neuroprotección.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Como bien señala el presidente de la FIO, se ha puesto en valor la ventaja competitiva de ser un centro de investigación pegado a la actividad clínica del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega, donde se puede romper la separación entre investigadores clínicos y básicos, y realizar la llamada investigación traslacional que tanto beneficia a los pacientes por su rápida incorporación a la actividad médica. La estrecha colaboración entre los grupos de investigación básica y la unidad de investigación clínica ha permitido la transferencia de los resultados de la investigación a productos concretos que ya pueden cubrir necesidades no resultas en diferentes enfermedades oculares.

Así se ha desarrollado un colirio de plasma rico en factores de crecimiento del que ya se benefician los pacientes con enfermedades graves de la superficie ocular. En colaboración con la Coordinación de Trasplantes y el Centro de Tejidos del Principado de Asturias se ha logrado que el material para los trasplantes pueda ser personalizado (aprovechando al máximo tanto el tejido del donante como el del paciente); pueda ser conservado (crioconservación, liofilización) y se pueda cultivar, para que tejidos antes desechados puedan ser viables para su implante en humanos. Se ha realizado innovación tecnológica en lentes intraoculares para la cirugía de cataratas con nuevos diseños. Y por último para los pacientes que padecen queratocono y otras enfermedades ectásicas de la córnea se benefician de prótesis intracorneales y programas para su implantación, que permite evitar cirugías agresivas y proporciona la posibilidad de rehabilitación visual. Todo esto es el resultado del esfuerzo, la dedicación y el trabajo en equipo, aprovechando al máximo los recursos y cobijados bajo el paraguas del IOFV. Toda esta actividad no habría sido posible sin la apuesta decidida por la investigación de la familia Fernández-Vega y la colaboración desinteresada de las instituciones y de los pacientes, que tanto nos han ayudado desde los comienzos de la FIO. Todos ellos nos mueven cada día en la FIO a intentar hacer nuestro trabajo mejor y con mayor responsabilidad y eficiencia.

Muchas gracias a todos los mecenas, instituciones públicas, a la Universidad de Oviedo, a los pacientes y a los alumnos por permitirnos crecer a su lado. Espero que lo alcanzado en el periodo 2009-2013 se quede pequeño cuando se vuelva la vista atrás dentro de otros cinco años.

Jesús Merayo Profesor Titular de la Universidad de Oviedo Director de Investigación y Docencia

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4.

Estructura organizativa de la Fundación de Investigación Oftalmológica Dirección de la Fundación de Investigación Oftalmológica PATRONATO

presidente Prof. Luis Fernández-Vega Sanz secretaria Dña. María Victoria Cueto-Felgueroso Botas vocales D. Álvaro Fernández-Vega Sanz D. Javier Fernández-Vega Sanz

INVESTIGADORES PRE-DOCTORALES

Dña. Ana Fernández D. Omar González Dña. Claudia Núñez Dña. Susana del Olmo BECARIOS PRE-DOCTORALES

D. Federico Bech D. Francisco Javier Colina Dña. Almudena Íñigo Dña. Natalia Vázquez

DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DOCENCIA

Dr. Jesús Merayo Lloves EQUIPO ASESOR, GERENCIA Y GESTIÓN

asesor del presidente: Prof. Carlos Belmonte gerencia: D. Gonzalo Macías D. Guzmán Suárez administración: D. Rogelio Fernández COMISIÓN DE INVESTIGACIÓN

Dr. José F. Alfonso Prof. Carlos Belmonte D. Gonzalo Macías Dr. Jesús Merayo

Investigación básica y traslacional INVESTIGADORES PRINCIPALES

Prof. Carlos Belmonte Prof. Miguel Coca Dr. Álvaro Meana Dr. Jesús Merayo Prof. Neville Osborne INVESTIGADORES POST-DOCTORALES

Dr. Ignacio Alcalde Dra. Lydia Álvarez Dra. Montserrat García Dr. Héctor González

Investigación Clínica y Ensayos Clínicos INVESTIGADORES PRINCIPALES

Dr. José F. Alfonso Dr. Álvaro Fernández-Vega Dra. Beatriz Fernández-Vega Prof. Luis Fernández-Vega Dr. Jesús Merayo Dr. Manuel Riaño Dr. Pedro Pablo Rodríguez INVESTIGADORES COLABORADORES

Dr. José I. Blázquez Dr. Carlos Lisa Dr. Hussein Amhaz Dra. Mónica Fernández-Vega Dra. Eva Villota Dr. Mariano Yllera FARMACÉUTICA

Dña. Ana C. Riestra INFORMÁTICA Y TECNOLOGÍA INFORMACIÓN

D. Miguel A. Álvarez ÓPTICOS-OPTOMETRISTAS

D. Manuel Álvarez D. Alberto Barros

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Dña. Marta Casalvázquez Dña. Silvia García D. Javier Lozano Dña. Andrea Malanda Dña. Henar Morchón Dña. Ana Palacios Dña. Arancha Poo Dña. María Rueda D. Ignacio Serrano Dña. Beatriz Valcárcel ENFERMEROS/AS

D. César Arias D. Francisco Gallego Dña. Montserrat Gancedo Dña. Adriana Gómez Dña. Elena González Dña. Tamara Fernández D. Avelino Ojanguren Dña. María Requejo Dña. Yoana Rodríguez TÉCNICOS/AS

Dña. Carmen Carús Dña. Nadiuska Ferreira Dña. Esther Iglesias Dña. Mirian Merino Dña. Clara Quiroga D. Emilio Tudela TÉCNICAS ADMINISTRATIVAS

Dña. Silvia Canga Dña. Gloria de la Torre

OFERTA FORMATIVA PREGRADO

Formación Práctica Alumnos de la Licenciatura y grado en Medicina Prácticas de Empresas de Estudiantes de Grado OFERTA FORMATIVA POSTGRADO OFICIAL

Colaboración en el Programa de Doctorado en Ciencias de la Salud de la Universidad de Oviedo OFERTA FORMATIVA EN TÍTULOS PROPIOS DE LA UNIVERSIDAD DE OVIEDO GESTIONADOS POR LA FIO

Máster en Superficie Ocular, Córnea, Cristalino y Cirugía Refractiva Máster en Retina y Vítreo Máster en Glaucoma Máster en Optometría Clínica Máster en Enfermería Oftalmológica Máster en Terapias Avanzadas y Medicina Regenerativa Curso de Experto Universitario en Cirugía Aditiva de la Córnea Curso de Experto Universitario en Lentes Fáquicas Epicapsulares Programa de Formación Continuada en Ciencias de la Visión Otros estudios

Servicios Comunes TÉCNICOS DE LABORATORIO

D. Manuel Chacón D. Enol Artime Dña. Paola Braga SECRETARÍA TÉCNICA

Área de Docencia

comunicación: Dña. Elena Díaz

RECURSOS HUMANOS

gestión de proyectos: Dña. Gloria de la Torre

coordinador de docencia Dr. Jesús Merayo profesorado del instituto oftalmológico fernández-vega, de la fundación de investigación oftalmológica, de la universidad de oviedo y profesores invitados

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gestión de ensayos clínicos: Dña. Silvia Canga gestión administrativa: D. Ramón Mayor

ÁREA DE INVESTIGACIÓN

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5.

Investigación básica y traslacional 5.1.

UNIDAD DE SUPERFICIE OCULAR Y CÓRNEA OBJETIVOS La unidad de superficie ocular y córnea tiene como misión investigar los mecanismos fisiopatológicos básicos relacionados con el trofismo, la regeneración, la inflamación y las alteraciones en la inervación de la superficie ocular. Sus disfunciones son el origen de enfermedades como el síndrome de ojo seco (30% de la población) y el dolor ocular (para el que no existe tratamiento efectivo). La comprensión de estos mecanismos es imprescindible para abordar la medicina regenerativa ya sea con la mejora de los transplantes clásicos o con la innovación en medicina regenerativa ocular y las terapias avanzadas como la terapia celular o la ingeniería de tejidos. El fin último del trabajo en esta unidad es encontrar nuevos métodos diagnósticos y de tratamiento médico-quirúrgico que solucionen problemas clínicos no resueltos, y lograr transferir los resultados a la clínica para que se puedan beneficiar los pacientes cuanto antes. Así, ya se ha transferido a la clínica y hay pacientes que se están beneficiando de las aplicaciones oculares del colirio de plasma rico en factores de crecimiento, las nuevas formas de conservación y la personalización de los transplantes de córnea o tratamientos del dolor ocular. En este momento, se encuentran en desarrollo herramientas diagnósticas de patologías de superficie ocular para enfermedades como el queratocono, ojo seco o inflamación ocular.

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INVESTIGADORES PRINCIPALES:

Prof. Carlos Belmonte Catedrático de Fisiología en las Facultades de Medicina de las Universidades de Valladolid y Alicante, ha sido fundador del Instituto de Neurociencias de la Universidad Miguel Hernández y el CSIC. Es Académico de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y de la Academia Europea y Premio Nacional de Investigación Biomédica. Ha participado en el diseño y planificación de las actividades científicas de la Fundación desde su inicio, donde investiga las bases neurobiológicas de la sensibilidad y el dolor oculares.

Dr. Jesús Merayo Lloves Director de Investigación de la FIO e Investigador Principal. Doctor en Medicina y Médico Especialista en Oftalmología. Alta Especialidad (Fellowship) en Inmunología Ocular y Uveitis (Universidad de Harvard, USA) y Cirugía Refractiva (FOSCAL-UNAB, Colombia), Diplomatura en Óptica y Optometría (USP_CEU, Madrid) y Máster en Dirección de Empresas (EAP Madrid), Investigador Experto en Superficie e Inflamación Ocular. Tiene más de 80 publicaciones y un índice H 16. El Dr. Merayo es profesor titular de la Universidad de Oviedo.

Dr. Álvaro Meana Doctor en Medicina, Investigador Experto en Trasplantes de Tejidos y Terapias Avanzadas. Es Director del Centro Comunitario de Tejidos del Principado de Asturias e Investigador de la Universidad de Oviedo en la “Cátedra de Empresa ALCON de Innovación en Cirugía de la Emetropía”.

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INVESTIGADORES POST-DOCTORALES:

Dr. Ignacio Alcalde Licenciado en Ciencias Biológicas por la Universidad de Salamanca y Doctor en Medicina y Cirugía por la Universidad de Valladolid. Experto en Neurobiología y Terapias de Medicina Regenerativa de la córnea.

INVESTIGADORES PRE-DOCTORALES:

Dña. Ana Fernández González Licenciada en Biología y Máster en Investigación en Neurociencias por la Universidad de Oviedo.

Actualmente contratada como investigadora predoctoral y matriculada en el Programa de Doctorado de Morfología y Biología Celular de la Universidad de Oviedo. Su primera publicación en el campo acaba de ser aceptada.

D. Omar González Licenciado en Biología por la Universidad de Oviedo, inició su vinculación con la FIO con su asignatura de “prácticas de empresa”; posteriormente fue contratado como investigador predoctoral, realizando un año de estancia en el Instituto de Neurociencias de Alicante, donde se formó para el registro extracelular de Impulsos Nerviosos Terminales en córnea.

BECARIOS PRE-DOCTORALES:

Dña Almudena Íñigo Portugués Licenciada en Biología y Máster en Biomedicina y Biotecnología por la Universidad de Alicante.

Investigadora predoctoral de la FIO desde 2011. Actualmente está realizando su tesis doctoral en inervación corneal en el programa de Morfología y Biología Celular de la Universidad de Oviedo.

Dña. Natalia Vázquez Licenciada en Biología por la Universidad de Oviedo. Investigadora predoctoral en la Unidad de Superficie Ocular, actualmente está realizando el Master de Terapias Avanzadas y Medicina Regenerativa.

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D. Federico Bech Díaz Graduado en Biología por la Universidad de Oviedo y Máster en Biomedicina y Oncolgía Molecular. Inició su vinculación a la FIO realizando su “Trabajo de Fin de Grado” y continúa colaborando becado como estudiante de Máster”.

D. Francisco J. Colina TÉCNICOS DE LABORATORIO:

D. Manuel Chacón D. Enol Artime Dña. Paola Braga INVESTIGADORES COLABORADORES DE LA UNIVERSIDAD DE OVIEDO:

Prof. Begoña Baamonde Prof. Fernando Vázquez Prof. Luis Quirós Prof. Jorge Arias Dª. Natalia Arias Dra. Belén Joglar Dª. Beatriz García

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Líneas y Proyectos de Investigación La unidad de investigación en superficie ocular y córnea organiza su actividad en 3 líneas de investigación que durante el año 2013 han desarrollado 13 proyectos.

Línea de Investigación de Inervación Ocular

Medicina Regenerativa de la Superficie Ocular

Ingeniería tisular

P1. Características morfológicas (P1.1) y funcionales (P1.2) de las terminaciones sensoriales corneales: efectos del envejecimiento, de la sequedad ocular y de la lesión quirúrgica

P3. Evaluación de la regeneración corneal inducida por Plasma Rico en Factores de Crecimiento (PRGF) y otros –GF

P9. Desarrollo de endotelio corneal por Ingeniería Tisular

P2. Efectos tróficos de los nervios sensoriales sobre el tejido corneal en condiciones de normalidad y tras la lesión.

Identificación de nuevos neuropéptidos y sus receptores en la córnea

P4. Terapia Celular de la Córnea: evaluación de la actividad reparadora de las células madre mesenquimales procedentes de lipoaspirados humanos

P10. Desarrollo de córnea mediante derivados de la seda (Innpacto 2013)

P7. Activación y modulación farmacológica de receptores de dolor

P5. Eficacia de derivados sacarídicos como terapia regenerativa de la córnea (Cacicol, INDREYE y SILCOR)

P11. Desarrollo de un banco de tejidos oculares y terapias avanzadas

P8. Caracterización de una nueva población de neuronas retinianas

P6. Estudio experimental de Queratocono: modelos experimentales, biomarcadores y fenotipos de células de estroma corneal

P12. Desarrollo de Biomarcadores de patologías de superficie ocular

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Proyecto 1

Características morfológicas y funcionales de las terminaciones sensoriales corneales: efectos del envejecimiento, de la sequedad ocular y de la lesión quirúrgica.

PROYECTO 1.1. MORFOLOGÍA Las fibras nerviosas termorreceptoras de la córnea están involucradas en la regulación de la secreción lacrimal y en la aparición de sensaciones de disconfort en animales de avanzada edad.

La córnea es la estructura del organismo que presenta una mayor densidad de terminaciones nerviosas sensitivas. Estas fibras nerviosas reciben estímulos ambientales que son transformados en sensaciones de temperatura, presión, dolor, etc. También recogen información sobre el microambiente celular de la córnea para preservar su homeostasis. Sirven como sistema de alerta ante agresiones externas o estados de enfermedad. La sensación de sequedad ocular en personas de avanzada edad se debe a la alteración de la actividad de un tipo determinado de terminaciones nerviosas. Nuestro grupo descubrió que las terminaciones sensoriales de frío de la superficie ocular contribuyen a la regulación de la hidratación ocular.

La alteración de estas fibras nerviosas podría derivar en la aparición de patologías relacionadas con la falta de lágrima en la superficie corneal, como la enfermedad de ojo seco.

El ojo seco es la enfermedad ocular más prevalente, que afecta a cerca del 5% de la población, con una alta incidencia en personas de edad avanzada. Se caracteriza por la incapacidad para producir una película lacrimal que permita la adecuada lubricación y protección de la superficie corneal. Los síntomas de esta enfermedad multifactorial implican: malestar y dolor, problemas con la agudeza visual, inflamación y elevada susceptibilidad de infección. El ojo seco evaporativo es el tipo más común de los desórdenes acuosos del ojo seco y se ve agravado con la edad.

La simple evaporación de la lágrima de la córnea produce leves descensos de temperatura en la superficie ocular que son detectados por los terminales nerviosos de las neuronas sensibles al frío. Estas neuronas presentan en sus membranas plasmáticas unos canales iónicos llamados TRPM8 que se activan en respuesta a temperaturas decrecientes y también con compuestos químicos que producen sensación de frescor, como el mentol. Se ha establecido que el canal TRPM8 es el sensor molecular de frío del organismo. Las neuronas y las terminaciones nerviosas que lo contienen actúan como sensores específicos para el frío. En situaciones patológicas, como la enfermedad de ojo seco o lesiones de la córnea, estas fibras pueden comportarse de manera anómala y evocar sensaciones dolorosas o participar en procesos de inflamación.

Podemos estudiar los procesos degenerativos asociados a la enfermedad de ojo seco utilizando como modelo experimental un ratón transgénico en el que se ha unido la proteína fluorescente verde (GFP o Green Fluorescent Protein) al canal TRPM8 mediante ingeniería genética.

De esta manera, podemos estudiar la morfología de la población de fibras nerviosas que responden al frío en la córnea y los cambios que sufren a lo largo del tiempo.

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A medida que aumenta la edad, la morfología y el número de estas fibras sufren grandes cambios. Hemos descubierto que estos cambios están directamente relacionados con la disminución en la producción de lágrima y pueden producir la aparición de sensación de malestar en la córnea, siendo un modelo muy útil en el estudio experimental del ojo seco.

Gracias a nuestras investigaciones, hoy sabemos que existen dos poblaciones diferentes de fibras que responden al frío, y no una como se creía hasta el momento. Durante 2013 hemos conseguido completar el patrón neuroquímico de cada uno de los dos tipos neuronales mediante métodos de inmunohistoquímica y microscopía de fluorescencia avanzada. Así, hemos podido determinar que una de las poblaciones es la responsable de la percepción de frío no intenso, mientras que la otra registra temperaturas más bajas, y estaría involucrada en la percepción de sensaciones dolorosas.

Hemos investigado la evolución de las fibras de frío en ratones de avanzada edad. Las diferencias encontradas entre los animales jóvenes y los de mayor edad apuntan, por un lado, a una regulación de la secreción lacrimal mediada por las fibras de frío, y, por otro lado, a que la desaparición selectiva de uno de los tipos de fibras de frío podría contribuir a la aparición de sensaciones de dolor en la córnea. Estos resultados se presentarán en la publicación: Implication of TRPM8 corneal cold sensory nerves in the development of dry eye symptoms in aged mice Alcalde I, Íñigo-Portugués A, Fernández O, González-Coto AF, Alonso-Ron C, Artime E, Gallar J, Merayo-Lloves J, Belmonte C. (En preparación)

Se ha realizado un exhaustivo estudio de las características neuroquímicas de las neuronas del ganglio trigémino que inervan la córnea. Hemos empleado trazadores neuronales retrógrados para observar la conexión existente entre los terminales sensoriales de la superficie ocular y sus somas situados en el ganglio.

Fibras sensoriales de frío en la superficie corneal de un ratón TRPM8 normal (A) y de un ratón TRPM8 KO (B).

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Neuronas del ganglio trigémino responsables de la sensación de frío en la superficie corneal (en verde). Se distinguen dos poblaciones diferentes de neuronas de respuesta al frío. Cada una de ellas presenta propiedades neuroquímicas distintas. Uno de los tipos (a la izquierda) se encargaría principalmente de la regulación de la secreción lacrimal, mientras que el otro (imagen de la derecha) colocaliza con marcadores relacionados con dolor y podrían contribuir a las sensaciones dolorosas de la superficie ocular. En azul, neuronas que inervan directamente la córnea identificadas con el trazador Fast Blue.

Se han iniciado los experimentos sobre un modelo animal de cirugía refractiva utilizando ratones transgénicos TRPM8-EYFP y knock-out para TRPM8 (KO TRPM8) para evaluar la contribución de las fibras nerviosas corneales en el proceso de cicatrización corneal y la aparición de dolor neuropático postquirúrgico y síndrome de ojo seco (ver P8) Paralelamente, estudiamos un sistema de análisis in vitro de neuronas trigeminales sensibles a frío para evaluar los procesos moleculares asociados a TRPM8 que estén implicados en la aparición del dolor ocular y en la inflamación neurogénica. Gracias a la caracterización neuroquímica exhaustiva realizada sobre secciones histológicas de ganglios trigéminos de ratón, podemos estudiar el comportamiento en cultivo de las neuronas de frío bajo distintos parámetros experimentales. Durante el año 2013 hemos encontrado dianas moleculares relacionadas con la modulación de los mecanismos moleculares de los procesos inflamatorios y relacionados con el dolor.

Los estudios derivados de esta línea de investigación forman parte de un proyecto subvencionado por el Ministerio de Economía y Competitividad en su convocatoria de 2011 (MICINN), coordinado por la Dra. Juana Gallar y que cuenta con el asesoramiento del Prof.

Carlos Belmonte.

Bases neurales fisiopatológicas del ojo seco: canales iónicos implicados en la alteración de la actividad de los nervios sensoriales y las sensaciones oculares anormales Ministerio de Economía y Competitividad. Proyectos de Investigación Fundamental no Orientada. SAF2011-22500 Investigador principal: Dra. Juana Gallar Martínez

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Secuencia de fotografías en las que la flecha marca una neurona TRPM8 (sensible al frío y mentol). La micrografía A corresponde con el momento 0s; la micrografía B con 9 segundos después de la adición de mentol; la micrografía C corresponde con el momento 18s y la adición de BCTC (inhibidor de la actividad de TRPM8). La micrografía D corresponde a 30 segundos después, cuando se recupera la situación inicial.

Cultivo de neuronas de ganglio trigémino entre las que hay neuronas TRPM8 (visualizadas en verde). La exposición de los cultivos a determinados factores diseñados contra las dianas que hemos caracterizado produce efectos notables en la capacidad de crecimiento de sus neuritas (imagen de la derecha).

Además, parte de estas investigaciones están financiadas desde 2012 por un proyecto de colaboración con Caja Rural de Asturias, que dota una beca de investigación predoctoral disfrutada por Dña. Almudena Íñigo Portugués.

Regeneración nerviosa y reparación corneal Caja Rural de Asturias. Convenio de colaboración. Investigadores principales: Jesús Merayo, José Alfonso e Ignacio Alcalde.

Los nuevos hallazgos en las características morfológicas y neuroquímicas de este modelo de estudio de ojo seco han sido presentados en congresos internacionales y nacionales.

Innervation of the Ocular Surface. Experimental Models and Clinical Applications Jesús Merayo-Lloves, Ignacio Alcalde, Carlos Belmonte, Juana Gallar. 10th ISOPT Congress (International Symposium on Ocular Pharmacology and Therapeutics). París (Francia), marzo de 2013.

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Characterization of two populations of TRPM8 cold sensory neurons innervating the cornea. Roles in pain and tearing regulation A. Íñigo Portugués, I. Alcalde, E. Artime, J. Gallar, J. Merayo-Lloves, C. Belmonte. XV Congreso de la Sociedad Española de Neurociencia (SENC). Oviedo, septiembre de 2013.

Para finalizar los proyectos de morfología de la innervación corneal, en el año 2013 se ha publicado un artículo sobre los preceptores TRPV1, en relación con dolor corneal. Este trabajo se ha realizado en colaboración con el Departamento de Biología Celular, Histología y Farmacología de la Universidad de Valladolid, con la financiación del proyecto CENIT-CEYEC de oftalmología personalizada en el marco de las actividades de la empresa Sylentis: Differential expression and localization of transient receptor potential vanilloid 1 in rabbit and human eyes. Histol Histopathol. 2013 Martínez-García MC, Martínez T, Pañeda C, Gallego P, Jiménez AI, Merayo J. Nov; 28(11): 1507-16. Epub 2013 May 27. PubMed PMID: 23709255.

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PROYECTO 1.2. FUNCION Estudio electrofisiológico de la inervación sensorial corneal.

Para llevar a cabo este proyecto, la Unidad de Superficie Ocular está dotada en el laboratorio II de un sistema de registro electrofisiológico de terminaciones sensoriales únicas (“single nerve terminal recording”) originalmente descrito por el Prof. Carlos Belmonte y cedido por el Instituto de Neurociencias de Alicante a la Fundación de Investigación Oftalmológica. Mediante este sistema de registro neuroelectrofisiológico se han llevado a cabo los siguientes proyectos.

Se trata de un proyecto a cuatro años donde se realizan las siguientes actividades.

1.2.1.

Efecto de los cambios de osmolaridad sobre las terminales sensoriales de la córnea y su importancia en la génesis de sensaciones de sequedad ocular.

Los termo-receptores corneales de frío parecen jugar un papel esencial en el mantenimiento de la secreción basal de la lágrima, como nuestro grupo de investigación demostró recientemente en colaboración con el Instituto de Neurociencias de Alicante (Parra et al., Nature Medicine, 2010).

Recientemente, hemos obtenido datos conjuntos que sugieren también que los receptores corneales de frío median la sensación de sequedad en el ojo (véase proyecto 1). Dado que en el ojo seco se ha detectado un aumento de la osmolaridad de la lágrima que se considera crítico para el inicio de la inflamación ocular en el ojo seco, hemos estudiado si este cambio de osmolaridad constituye un estímulo adicional de los receptores sensoriales corneales, que inervan la córnea, contribuyendo como estímulo adicional a la génesis de las sensaciones de incomodidad y sequedad ocular típicas de esta enfermedad. En este estudio (en colaboración con el Dr. Andrés Parra) hemos obtenido datos experimentales que demuestran la existencia de una modulación de la actividad de las terminales corneales de frío por las variaciones de osmolaridad, de modo que soluciones de NaCl con osmolaridad entre 300-360mOs/L aumentan marcadamente las descargas de los termorreceptores de frío. Por el contrario, el registro en nociceptores polimodales de la córnea de ratón ha mostrado que éstos solo son estimulados por osmolaridades superiores a los 600mOsm/L. De ello se deduce que los termorreceptores de frío participan de modo más importante en la génesis de las sensaciones de dolor en el ojo seco.

Se han finalizado los experimentos y se han enviado para su publicación los siguientes manuscritos: Tear film hyperosmolality increases nerve impulse activity of cold thermoreceptor endings of the cornea. Pain (in the press). IF= 5.644 Parra A.*, González O., Gallar J., Belmonte C.

Influence of osmolarity on corneal sensory receptors (Submitted Invest Ophthal Vis Sci. 2013) Parra A., González O., Gallar J., Merayo J., Belmonte C.

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1.2.2.

Caracterización funcional de las terminaciones sensoriales de la córnea y de sus mecanismos de transducción.

El registro de terminaciones receptoras polimodales en la córnea de ratón había sido imposible hasta el momento. Durante el año 2013 D. Omar González ha realizado la caracterización funcional y ha iniciado el estudio de los canales iónicos que sustentan la transducción de los diferentes tipos de estímulo en esta población de receptores de dolor, con la ventaja que representa la posibilidad de uso de ratones modificados genéticamente. Hoy en día se están registrando tanto los termo-receptores como los nociceptores polimodales en la córnea de ratón salvaje y en distintos animales modificados genéticamente (TRPV1, TRPA1, TRPM8).

1.2.3.

Estudio del papel de la Ih en el patrón de disparo de las terminales termo-receptoras de frío de mamíferos.

En colaboración con el Dr. Patricio Orio y el Instituto de Neurociencias de Alicante, se ha realizado una publicación sobre la corriente activada hiperpolarización (Ih), llevada a cabo por los canales HCN1, y su influencia en el patrón de disparo de las terminales sensoriales de frío que fue objeto de las siguientes publicaciones: Role of Ih in the firing pattern of mammalian cold thermoreceptor endings. J. Neurophysiol. 108:3009-3023. IF = 3.301 Orio P., Parra A., Madrid R., González O., Belmonte C., Viana F. (2012)

1.2.4.

Estudio de los efectos del anestésico cloroformo sobre el canal TRPM8, expresado en las terminales corneales de frío.

El TRPM8 es un canal iónico, presente en las terminaciones sensoriales de frío de la córnea, que determina de modo crítico su sensibilidad a las bajas temperaturas y a algunos agentes que producen sensaciones de frío (por ejemplo, el mentol). Dentro de la colaboración que mantenemos en el estudio electrofisiológico de los receptores de frío con el Instituto de Neurociencias de Alicante, hemos analizado los determinantes de la activación de este canal.

Los resultados de este trabajo han sido presentados en pósters en el año 2012 y se prepara la publicación: Cold-activated TRPM8 channels are activated by the volatile anaesthetic chloroform. Manenschijn J.A., Parra A., González O., Morenilla C., Belmonte C., Viana F. (J. Physiol., en preparación)

1.2.5.

Estudio de la actividad de las terminaciones sensoriales en córneas humanas Con la colaboración del grupo con el Prof. Luis Fernández-Vega y los Dres. Álvaro Meana y José Alfonso, se están realizando los intentos de registro de las terminales nerviosas corneales en ojo humano. De conseguirse, se caracterizan por vez primera los receptores sensoriales de la superficie ocular en humanos, lo que abre numerosas posibilidades para el conocimiento de sus patologías y para nuevas aplicacionales terapéuticas en el tratamiento del dolor y las molestias que se originan en la superficie ocular.

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Proyecto 2

Efectos tróficos de los nervios sensoriales sobre el tejido corneal en condiciones de normalidad y tras la lesión. Identificación de nuevos neuropéptidos y sus receptores en la córnea.

Los péptidos de origen sensorial o neuropéptidos más abundantes en la córnea y en otros muchos tejidos (además de ser los principales mediadores de la inflamación neurogénica) son la sustancia p (SP), el péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP) y la neurokinina A (NKA). El más estudiado de ellos en su papel durante los procesos reparativos de la córnea (además de ser uno de los mayoritarios) es la sustancia P, aunque sus mecanismos de acción no están muy claros por el momento. En la Unidad de Superficie Ocular, Dña. Ana Fernández ha detectado un efecto antagónico entre la sustancia P y el factor de crecimiento epidérmico (EGF, un factor secretado comúnmente por todos los epitelios, incluido el corneal, para regular su trofismo y reparación) este efecto se ha detectado tanto en una línea celular derivada del epitelio de la córnea central, como en células primarias de la córnea periférica. También se ha estudiado el efecto de los otros dos péptidos sensoriales mayoritarios en la córnea, i.e. CGRP y NKA, sobre células primarias de la córnea periférica.

Tras un análisis exhaustivo de la expresión de genes de córneas humanas, el equipo investigador se ha centrado además (por su relación funcional y evolutiva) en la expresión de dos péptidos clásicamente estudiados en el aparato digestivo: la colecistoquinina (CCK) y la gastrina (GAST). Dicho interés estuvo determinado también en parte por las recientes descripciones de funciones de estas dos hormonas en el sistema nervioso central y periférico.

Primeramente, se confirmó la expresión de ambos genes tanto en la línea celular derivada como en células primarias del epitelio de córnea central humana. Posteriormente, se describió la expresión de CCK, GAST y sus receptores celulares tanto en el epitelio corneal como en los cuerpos neuronales de las terminaciones nerviosas que lo inervan, presentes en el ganglio trigémino, en el modelo experimental de ratón.

Fruto de este trabajo Dña. Ana Fernández, dirigida por el Dr. Merayo, presentó el proyecto de grado de Máster en Investigación en Neurociencias por la Universidad de Oviedo “Expresión de colecistoquinina y gastrina en el epitelio corneal” y está preparando sobre este tema su tesis doctoral.

Recientemente, se ha finalizado la identificación y el contaje de las poblaciones neuronales del ganglio trigémino de ratón cuyas ramificaciones inervan la córnea y que expresan CCK, GAST y sus receptores. Este trabajo se ha publicado en la revista de ARVO: Expression of cholecystokinin, gastrin and their receptors in the mouse cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014; Feb 27 IF: Fernández-González A., Alonso-Ron C., Alcalde I., Gallar J., Meana A., Merayo-Lloves J., Belmonte C.

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Proyecto 3

Medicina regenerativa y terapia celular de la córnea: modelos experimentales: medicina regenerativa de la córnea: evaluación de la actividad reparadora del PRGF (Plasma Rich in Growth Factors) in vivo.

El avance exponencial de la investigación en nuevas terapias regenerativas encaminadas a incrementar la reparación de lesiones en el organismo hace necesario el desarrollo de modelos de experimentación para testar la eficacia de las técnicas. Esta línea de investigación comenzó a funcionar desde los primeros momentos de la actividad investigadora de la FIO. La superficie ocular, como toda superficie externa del cuerpo, está expuesta a las agresiones de los factores ambientales, a traumatismos laborales, a procesos infecciosos y a los efectos degenerativos de la edad. La evolución clínica de las patologías oculares suele estar bien documentada gracias a la extensa experiencia de los profesionales de la salud. Sin embargo, los procesos histopatológicos y moleculares subyacentes siguen siendo bastante desconocidos.

Los eventos registrados en sistemas experimentales in vitro no siempre se corresponden con lo observado in vivo. En nuestro grupo hemos desarrollado y estandarizado un modelo experimental de cicatrización corneal adaptado al ratón. Se eligió como modelo de lesión corneal la cirugía fotorrefractiva con láser excímer (PRK) por la uniformidad de la lesión corneal producida. De esta manera disponemos de una herramienta útil para la evaluación temporal de los eventos celulares sucedidos durante la cicatrización corneal y que sirve como patrón para la evaluación de estrategias terapéuticas en la superficie ocular.

Sobre esta herramienta experimental podemos testar la eficacia de diferentes tratamientos para la reparación de la superficie ocular. Así, este modelo nos ayuda a desarrollar la utilidad en clínica oftalmológica de terapias de medicina regenerativa basadas en la aplicación de diferentes derivados hemáticos (por ejemplo, el PRGF o el suero autólogo); el uso de células madre para la reparación de lesiones corneales; o para evaluar la tolerancia y la eficacia de fármacos que están siendo desarrollados por la industria.

Durante 2013 continuamos avanzando en la colaboración que iniciamos hace unos años con la empresa biotecnológica BTI (Biotechnology Institute) de Vitoria, dirigida por el Dr. Eduardo Anitúa. El objetivo es trasladar a la superficie ocular una terapia regenerativa probada con éxito en otras disciplinas.

Tradicionalmente, la tecnología de PRGF (Plasma Rich in Growth Factors, desarrollada por la empresa BTI) se ha empleado con éxito en implantología y cirugía maxilofacial. En los últimos años se ha convertido en una terapia de referencia en medicina deportiva y traumatología, y recientemente se aplica en tratamientos de belleza.

En algunos casos de gran dificultad clínica en los que los pacientes no responden a un tratamiento convencional, se ha empleado el suero autólogo del paciente para tratar patologías

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de la superficie ocular como el ojo seco severo o las úlceras herpéticas. Recientemente en nuestra clínica se ha iniciado la implantación del PRGF como terapia de medicina regenerativa para la superficie ocular. Antes de trasladar la aplicación a la clínica, utilizamos nuestro modelo animal de lesión corneal por cirugía PRK en ratón para evaluar la capacidad del PRGF para mejorar el proceso de cicatrización y la conservación de la transparencia corneal.

Nuestros resultados indican que el PRGF, en formulaciones especiales para el uso en la clínica oftalmológica, incrementa la velocidad de la regeneración corneal y mejora las cualidades ópticas de la córnea durante la reparación de una úlcera corneal. La cantidad de elementos cicatriciales durante la regeneración está disminuida significativamente tras la aplicación del tratamiento PRGF. Este hecho se traduce en una mejora en la transparencia de la córnea.

La investigación básica sobre este sistema de derivados hemáticos ha dado como resultado la transferencia a la clínica de una nueva estrategia de terapéutica que se está empezando a

WP

Evolución temporal de la cicatrización epitelial de una úlcera corneal tratada con diferentes derivados hemáticos.

Control

emplear con resultados satisfactorios en nuestro centro.

F3

Time 0

1 day

2 days

3 days

7 days

Fruto de estos ensayos experimentales, este año se han publicado los siguientes artículos: Plasma rich in growth factors (PRGF-Endoret) stimulates corneal wound healing and reduces haze formation after PRK surgery. Exp Eye Res. 2013 115:153-61 IF: Anitua E., Muruzábal F., Alcalde I., Merayo-Lloves J., Orive G.

Biological Stability of Plasma Rich in Growth Factors Eye Drops After Storage of 3 Months. Cornea. 2013 Aug 22.

[Epub ahead of print] PubMed PMID: 23974892.

Anitua E., Muruzábal F., Pino A., Merayo-Lloves J., Orive G.

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Effects of heat-treatment on plasma rich in growth factors-derived autologous eye drop. Exp Eye Res. 2014 Feb;119:27-34. doi: 10.1016/j. exer.2013.12.005. Epub 2013 Dec 15. PubMed PMID: 24345372.

Anitua E., Muruzábal F., De la Fuente M., Merayo-Lloves J., Orive G.

En esta misma línea de investigación también se ha publicado durante el año 2013 un artículo sobre regeneración corneal empleando factor de crecimiento neural: Nerve growth factor promotes corneal epithelial migration by enhancing expression of matrix metalloprotease-9 IF: Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Jun 4;54(6):3880-90. doi: 10.1167/iovs.12-10816. PubMed PMID: 23640040.

Blanco-Mezquita T, Martínez-García C, Proença R, Zieske JD, Bonini S, Lambiase A, MerayoLloves J.

Proyecto 4

Terapia celular de la córnea: evaluación de la actividad reparadora de las células madre mesenquimales procedentes de lipoaspirados humanos.

Los trabajos realizados en el ámbito de la colaboración con el Dr. Marco Zeppieri, investigador del Hospital Universitario S.M. Misericordia de Udine (Italia), están encaminados al estudio de la utilización de las células madre en la reparación de lesiones de la córnea.

Las células madre mesenquimales derivadas del tejido adiposo son capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares en respuesta a su ambiente tisular y a señales celulares externas.

Son capaces de originar, por ejemplo, células de tejido óseo, muscular o fibroblastos. Se ha conseguido diferenciarlas experimentalmente a fenotipos celulares muy semejantes en función y estructura a los queratocitos de la córnea. La aplicación exógena de estas células sobre la córnea dañada podría incrementar la velocidad de recuperación de la lesión. Esta técnica presenta la ventaja de que la fuente de estas células es autóloga, del mismo paciente, con lo que se evitan complicaciones de rechazo inmunológico. Además, pueden ser extraídas fácilmente y en gran cantidad mediante un lipoaspirado convencional.

Nuestro grupo utilizó el modelo de lesión corneal por cirugía refractiva en ratón para evaluar la eficacia de las células madre mesenquimales procedentes de lipoaspirados para acelerar la reparación corneal. El análisis de la viabilidad de las células trasplantadas y su implicación en la reparación tisular se ha evaluado con técnicas inmunohistoquímicas. Para comprobar que el efecto regenerativo era debido a la presencia de células madre, tuvimos que diseñar un método para identificar las células implantadas en la córnea del animal receptor. Desarrollamos un método para introducir un marcador fluorescente en las células madre que nos permitiese controlar su integración en el tejido. Este compuesto no debía ser tóxico ni para las células madre ni para el tejido receptor.

Pudimos comprobar que las células trasplantadas se integran funcionalmente en la córnea lesionada y contribuyen a la regeneración del tejido estromal y a la correcta disposición de las

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células epiteliales. Los resultados preliminares de estos estudios se han publicado recientemente en la revista Current Eye Research.

Durante los primeros meses de 2014 se pretende enviar una segunda publicación resultante de la segunda fase de estudios experimentales en animales realizados enteramente en la FIO. En los procesos experimentales participaron los Dres. Marco Zeppieri e Ignacio Alcalde, D. Manuel Chacón y D. Enol Artime.

Publicación: Human adipose derived stem cells for the treatment of chemically burned rat cornea: Preliminary results IF Curr Eye Res (2013) 38(4): 451-463 (ISSN: 0271-3683 (print), 1460-2202 (electronic).

Marco Zeppieri, Maria L. Salvetat, Antonio Beltrami, Daniela Cesselli, Natascha Bergamin, Rossella Russo, Federica Cavaliere, Giuseppe Pasquale Varano, Ignacio Alcalde, Jesús Merayo, Paolo Brusini, Carlo Alberto Beltrami and Pier Camillo Parodi.

A)

B)

C)

D)

Marcadas con un trazador vital verde, células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo humano integradas en el tejido corneal en regeneración de una rata.

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Proyecto 5

Eficacia de derivados sacarídicos como terapia regenerativa de la córnea (Cacicol, INDREYE y SILCOR) En 2013 se ha llevado a cabo un proyecto de investigación en terapias regenerativas gracias a la colaboración con los Laboratorios Théa (Clermont-Ferrand, Francia) sobre la eficacia de un derivado del Heparán Sulfato (Cacicol) como material regenerativo de la superficie ocular.

El tratamiento se aplicó sobre nuestro modelo experimental de lesión corneal y cicatrización en ratón.

Los resultados de este estudio serán presentados en el congreso mundial de ARVO que se celebrará en Orlando (EEUU) en mayo de 2014.

Effectiveness of regenerative drops (CACICOL) on corneal ulcers (post PRK) in an experimental animal model.

Ana Cristina Riestra, Almudena Íñigo-Portugués, Enol Artime, Paola Braga, Jesús MerayoLloves, Ignacio Alcalde 2014 Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) Annual Meeting.

Orlando, FL (EEUU), mayo de 2014.

Enviado informe final a los Laboratorios Thea y pendiente de autorización (propiedad industrial) por parte del laboratorio su publicación.

Además, el grupo de investigación colabora en los proyectos SILCOR e INDREYE financiados mediante el programa INNPACTO, del Ministerio de Economía y Competitividad, del año 2012 al 2015 que estudian otros derivados sacarídicos en la superficie ocular empleando el modelo experimental.

Proyecto 6

Estudio experimental de Queratocono: modelos experimentales, biomarcadores y fenotipos de queratocitos.

QUERATOCONO Una de las patologías incapacitantes que frecuentemente se presentan en la consulta de superficie ocular es el queratocono. Sus causas son heterogéneas y de su origen y evolución se conoce bastante poco. El debilitamiento de la matriz estromal de la córnea parece estar relacionado con la alteración de la acción de determinadas metaloproteasas. En este sentido se inició un estudio sobre botones corneales humanos con queratocono procedentes de donaciones del IOFV y de muestras seleccionadas del servicio de Anatomía Patológica del HUCA. Los hallazgos histopatológicos se podrán relacionar con las medidas biofísicas y de estesiometría recogidas de pacientes del IOFV diagnosticados de queratocono.

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Micrografía de una región de una córnea humana con queratocono mostrando dos puntos de alteración en la membrana de Bowmann y un aumento de la celularidad en el estroma superior.

En estas investigaciones, financiadas desde 2012 por un proyecto del Instituto de Salud Carlos III (Ministerio de Economía y Competitividad), intervienen Dña. Almudena Íñigo Portugués, el Prof. Luis Quirós, del Departamento de Biología Funcional de la Universidad de Oviedo, D. Federico Bech Díaz y el Dr. Ignacio Alcalde.

Esta línea de investigación cuenta también con la generosa financiación de la Fundación La Caixa en base a un convenio de colaboración firmado en 2013.

Desarrollo, caracterización y modulación de un modelo experimental de ectasia (queratocono) que permita el tratamiento regenerativo del tejido corneal.

Instituto de Salud Carlos III. Subdirección General de Evaluación y Fomento de la Investigación. Ministerio de Economía y Competitividad.

Convocatoria de Ayudas de Proyectos de Investigación en Salud. PI11/02886.

Investigador principal: Dr. Jesús Merayo Lloves.

Caracterización del queratocono mediante el estudio de inervación corneal e inmunohistoquímica de marcadores corneales. Estudio clínico y experimental.

Convenio de colaboración con la Fundación La Caixa.

Los estudios actuales se centran en la caracterización de marcadores específicos de queratocono. Hemos descrito que la córnea queratocónica carece de un tipo determinado de receptor de neurotrofinas y que sobreexpresa una enzima concreta relacionada con la

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degradación de la matriz extracelular. Además, hemos encontrado una alteración en una proteína presente en el epitelio corneal y que se relaciona con la comunicación celular. La alteración de este marcador implica cambios organizativos en las células epiteliales e induce cambios en su fenotipo y en sus relaciones con las células vecinas. Hemos podido comprobar que la disminución de dicho marcador implica la desorganización del epitelio en las regiones de máximo adelgazamiento de la córnea patológica. Este marcador, junto con el expresado en la matriz extracelular, parece ser exclusivo del queratocono.

Una parte de estas investigaciones fue desarrollada por D. Francisco Javier Colina Ruiz como parte de su Trabajo de Fin de Grado.

En las imágenes superiores de microscopía de fluorescencia se puede apreciar cómo se distribuye la β-catenina a lo largo de las membranas plasmáticas de células epiteliales sanas (marcaje verde) formando un patrón reticular. La MMP 9 (marcaje rojo) presenta una expresión baja en córneas sanas (punta de flecha). En la fi la de abajo se muestran córneas humanas con queratocono. Se pueden observar claras alteraciones en cuanto a la distribución de la β-catenina y la MMP 9 con respecto a las córneas control. La β-catenina desaparece de la membrana plasmática de las células basales del epitelio y presenta una distribución anormal en las células superficiales (asterisco). Además, se puede observar un claro aumento de la expresión de MMP 9 sobre todo en las regiones basales del epitelio (puntas de flecha). Estas zonas coinciden con áreas donde la β-catenina no está presente.

Estos resultados fueron presentados en el congreso anual de la Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO), celebrado en Seattle (EEUU) en mayo de 2013. Se está preparando una publicación que recogerá parte de estas observaciones.

Remodeling Processes in Keratoconic Epithelium.

Jesús Merayo-Lloves, Almudena Íñigo-Portugués, Enol Artime, Francisco J. Colina, Federico Bech, José F. Alfonso, Luis M. Quirós, Aurora Astudillo, María Fernández, Ignacio Alcalde.

2013 Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) Annual Meeting.

Seattle, WA (EEUU), mayo de 2013.

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Además de tener un origen hereditario en numerosos casos, se sospecha que una de las causas frecuentes del queratocono es el frotamiento ocular y el estrés mecánico de la córnea.

Son frecuentes también los queratoconos desarrollados después de la cirugía refractiva para la corrección de ametropías. La deformidad consiguiente de la córnea viene originada por el adelgazamiento de la córnea tras la cirugía y la pérdida de la tensión de los elementos de la matriz extracelular que mantienen la curvatura de la superficie ocular.

Una de las grandes limitaciones para el avance de la investigación en terapias para la corrección del queratocono es que no existen modelos animales que simulen esta patología, a excepción de una estirpe de ratón con una mutación en el cromosoma 13 (KrcnSKC) que semeja un queratocono tras la estimulación con andrógenos, y una raza de perro que desarrolla espontáneamente astigmatismo y adelgazamiento corneal. Ninguno de estos modelos ha conseguido una reproducibilidad fiable y tienen escasa repercusión en la literatura.

Nuestro grupo de investigación acumula una larga trayectoria en el desarrollo de modelos animales de alteraciones corneales y, según nuestra experiencia, el abordaje más aproximado para la obtención de un modelo de queratocono es la modificación física de la superficie ocular.

Durante 2013 hemos desarrollado modelos experimentales de ectasias corneales similares a queratocono en animales. Estos experimentos forman parte de los objetivos del Proyecto “Desarrollo, caracterización y modulación de un modelo experimental de ectasia (queratocono) que permita el tratamiento regenerativo del tejido corneal”, subvencionado por el Instituto de Salud Carlos III (Ministerio de Economía y Competitividad). Un modelo animal que mimetizase tanto la morfología como las variaciones moleculares que se observan en los pacientes de queratocono significaría una útil herramienta para la investigación de nuevas estrategias terapéuticas.

Para inducir experimentalmente una ectasia similar al queratocono por medios mecánicos, modificando la arquitectura corneal, practicamos ablaciones con láser excímer en animales

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de experimentación debilitando el espesor corneal. Además, aplicamos frotamiento en el ojo, lo que provoca alteraciones transitorias en el tejido corneal acompañadas de una inflamación. Los intervalos de rascados resultan en una serie de cambios acumulativos en el tejido corneal debidos sobre todo a la presencia de componentes proinflamatorios en el tejido.

La inflamación del tejido facilita el edema epitelial, haciendo al epitelio más supceptible a la acción mecánica del rascado (más erosión) y a la acción química de los factores, enzimas y citocinas cuya concentración en la lágrima aumenta a consecuencia del rascado, fomentando de nuevo el propio rascado.

Como resultado de los tratamientos mecánicos de fricción en el modelo animal, obtuvimos modificaciones agudas de la superficie de la córnea, cuya morfología era semejante a la de los pacientes humanos con queratocono avanzado.

Fotografías mostrando las alteraciones producidas en la córnea de los animales de experimentación a causa de la aplicación del tratamiento mecánico. Se puede observar aumento de la opacidad del tejido corneal (A), erosiones en el párpado superior (C), alteración del epitelio de la córnea (B) o incluso deformación cónica de la córnea (C, D), similar a la observada en el queratocono.

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Además, a nivel histopatológico observamos signos similares a los encontrados en muestras biológicas de queratocono humano. En el modelo en el que se aplicó el frotamiento a largo plazo observamos una respuesta inflamatoria tanto en el tejido corneal como en la mucosa interior del párpado. Sin embargo, los animales en los que el frotamiento fue menos duradero la respuesta inflamatoria desaparecía mientras la morfología queratocónica se mantenía. En cuanto a los marcadores encontrados en humanos (β-Catenina y MMP 9), presentaban un patrón similar al de las córneas humanas de pacientes con queratocono, aunque ligeramente más deslocalizado.

Además, gracias a la disponibilidad de muestras de tejidos corneales procedentes de pacientes trasplantados de córnea, podemos diseñar cultivos primarios de queratocitos de córneas afectadas de queratocono. Estos cultivos son un sistema de estudio único y novedoso que permitirá el desarrollo de nuevos abordajes terapéuticos.

Fotografía de una preparación de ojo de ratón teñida con hematoxilina-eosina en la cual se pueden observar las alteraciones originadas en los tejidos oculares del ratón, especialmente en la córnea, por efecto del tratamiento mecánico aplicado. Puede verse cómo la región central de la córnea presenta una infi ltración celular provocando en la córnea un abultamiento evidente. El epitelio corneal también presenta alteraciones, observándose adelgazado en la región central, de manera análoga a lo encontrado en el queratocono humano.

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PROYECTO 7

Activación y modulación farmacológica de receptores de dolor.

Para la evaluación de las terapias encaminadas a paliar el dolor y las molestias oculares que conlleva el síndrome de ojo seco, hemos desarrollado un método de estudio del comportamiento de los roedores que nos sirve para evaluar la eficacia analgésica de nuevos desarrollos farmacológicos.

En este sentido, durante 2013 se han establecido acuerdos con la empresa farmacéutica Farmalider para la evaluación del potencial analgésico de fármacos antiinflamatorios no esteroideos y derivados opiáceos en un modelo experimental de dolor ocular. Además, colaboramos con la empresa Sylentis en el estudio de la eficacia de tecnologías de ARN de interferencia diseñados específicamente para la modulación de los receptores TRP de dolor, sobre nuestro modelo experimental explicado en el Proyecto 3.

Análisis de la eficacia de productos y formulaciones tópicas para el dolor en un modelo animal.

Farmalider, Proyecto de investigación por contrato Investigador principal: Dr. Jesús Merayo

Eficacia del SYL1001 en un modelo experimental animal.

Sylentis, Proyecto Innpacto INDRYE (en colaboración con la Universidad de Oviedo) Investigadores principales: Dra. Begoña Baamonde, Dr. Jesús Merayo

Los resultados preliminares de estos ensayos nos permiten avanzar en el diseño de formulaciones farmacológicas más eficaces para el tratamiento del dolor ocular y postquirúrgico.

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Proyecto 8

Caracterización de una nueva población de neuronas retinianas.

El canal iónico TRPM8 está relacionado con la percepción de la sensación de frío. Se ha localizado el canal TRPM8 en las terminaciones nerviosas de las neuronas sensoriales responsables de las sensaciones térmicas que se reparten por la piel. Nosotros investigamos las fibras nerviosas que responden al frío y que se localizan en la córnea. Además, existen evidencias de la presencia de células y fibras nerviosas sensibles al frío (que presentan el canal TRPM8) en tejidos no expuestos a sensaciones térmicas. Tal es el caso de ciertas fibras asociadas a pequeñas arterias de la túnica vascular del ojo que podrían estar regulando la tensión arterial. La exploración del globo ocular del ratón transgénico TRPM8-EYFP nos ha permitido descubrir una nueva población de neuronas de la retina en localizaciones no descritas hasta el momento para elementos EYFP+.

Hemos descrito una nueva población discreta de células neuronales TRPM8+ con una distribución homogénea en la retina. Estas células originarán a dos plexos bien definidos en la capa plexiforme interna que son coincidentes con el patrón esperado para las células amacrinas de la retina. En 2013 empleamos una batería de marcadores específicos retinales y se caracterizó la población neuronal como mayoritariamente colinérgica por su inmunorreactividad a ChAT (Colin acetiltransferasa).

En este estudio participan el Dr. Ignacio Alcalde, Dña. Almudena Íñigo Portugués, D. Enol Artime, Dr. José María García Fernández, Prof. Carlos Belmonte, Prof. Nicolás Cuenca y Dr. Pedro de la Villa.

Además, estamos avanzando en los estudios encaminados a descubrir la función que puede tener el canal TRPM8 en la retina, ya que su función clásica es la de sensor de frío. En realidad estas neuronas no parecen responder al frío. Hemos encontrado por medios moleculares la presencia de TRPM8 en la retina del ratón, lo que refuerza nuestras observaciones anteriores.

En un ratón Knock Out (KO) para el canal TRPM8 hemos podido comprobar que su retina posee menor cantidad de proteína TRPM8 que su homólogo silvestre. Hasta el momento no hemos podido aventurar una función para este tipo de células amacrinas ya que el ratón KO parece tener una visión normal. Sin embargo, dado que la población está muy bien definida y corresponde tan solo a un tipo determinado de neurona, es interesante explorar la función de estas células. Hemos observado que una gran proporción de estas células presenta también receptores para glutamato, un neurotransmisor muy importante en la fisiología de la retina.

Por su localización pensamos que las células amacrinas TRPM8 podrían estar involucradas en los procesos visuales de discriminación de los movimientos.

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Estos nuevos resultados fueron expuestos en el Congreso Nacional de la Sociedad Española de Neurociencia que se celebró en Oviedo en septiembre de 2013.

TRPM8 ion channel is expressed in a new Amacrine cell subpopulation.

I. Alcalde, A. Íñigo Portugués, E. Artime, J. Merayo-Lloves, C. Belmonte.

XV Congreso de la Sociedad Española de Neurociencia (SENC).

Oviedo, septiembre de 2013.

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Proyecto 9

Desarrollo de endotelio corneal por ingeniería tisular.

El endotelio corneal consiste en una capa de células unidas firmemente a una membrana denominada “membrana de Descemet”, la cual continúa con el estroma corneal en una estructura relativamente sencilla. Esta parte interna de la córnea está en contacto con el humor acuoso y su función primordial es mantener la córnea transparente a través de un mecanismo interno de bombeo de agua desde el estroma al humor acuoso. Cuando esta función falla, se produce un edema corneal, una alteración de la transparencia y, debido a ello, el correcto paso y enfoque de la luz es impedido, derivando en una alteración de la visión y ceguera corneal.

El número de células endoteliales en la especie humana al nacer es de más de 3.000cel/mm2, dicho número desciende con la edad ya que la capacidad de regeneración in situ de estas células es muy limitada. Cuando el número de células desciende por debajo de un valor crítico, la función de eliminación de agua no se puede mantener, produciendo un engrosamiento de la córnea, una opacificación y finalmente una pérdida de visión. El único proceso capaz de reparar el endotelio dañado es el transplante de córnea, bien sea en su modalidad más clásica (transplante penetrante) o bien en su modalidad más moderna (transplante endotelial). Para ambos procedimientos se requiere partir de córneas de donante cadáver, siendo la disponibilidad de este órgano limitada. Sin embargo, mediante técnicas de ingeniería tisular la estructura conjunta “capa de endotelio + membrana de Descemet” es susceptible de ser fabricada. Por una parte, esta operación es posible ya que existen sistemas de cultivo que permiten la expansión de células endoteliales ex vivo y, por otro lado, existen soluciones técnicas que permiten producir un scaffold artificial que sirva de base para el crecimiento de las células endoteliales y su transplante.

El objetivo fundamental de este proyecto ha sido lograr un scaffold artificial generado por medio de la tecnología de “organ printing” de una forma controlada y homogénea. Este scaffold/andamiaje ha tenido las siguientes características: • Capacidad de adhesión y crecimiento de las células endoteliales.

• Capacidad de integración en la córnea receptora.

• Capacidad de restaurar la función endotelial en un modelo de transplante endotelial.

• Resistencia y manejabilidad en la cirugía de transplante.

Fase 1. Validación experimental.

Teniendo en cuenta las características anteriores, el prototipo de scaffold que ha sido desarrollado en este proyecto hubo de cumplir las siguientes características: • Material transparente.

• Material capaz de aguantar condiciones de esterilización.

• Espesor a conseguir: 10μm.

• Manejable quirúgicamente.

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En una primera etapa, se evaluó la calidad óptica, espesor y manejo de los siguientes materiales: • Poliamida: a pesar de que el material alcanzaba el grosor mínimo deseado, el producto final no ha cumplido con los requisitos de transparencia mínimos requeridos para ser observado a través de un microscopio invertido.

• Fullcure 720: a pesar de ser un material que permite un mayor paso de luz que la poliamida, tampoco ha cumplido con los requisitos de calidad óptica necesarios.

• Vero Clear: este material ha presentado una elevada transparencia. Estos resultados hicieron que Vero Clear fuera finalmente seleccionado para la posterior etapa de desarrollo técnico, considerándose el mismo tanto para el desarrollo de scaffolds como para su utilización como soporte de diversas membranas previamente desarrolladas.

Fase 2. Desarrollo técnico Esta tarea ha sido realizada conjuntamente con la Fundación PRODINTEC, un centro tecnológico con base en Gijón para el diseño y la producción industrial en Asturias. A lo largo del 2013, se ha llevado a cabo la optimización y validación a nivel de laboratorio de los productos que superaron la validación técnica inicial realizada por la Fundación PRODINTEC.

Figura 1: Diferentes scaffolds desarrollados a partir de Vero Clear.

Como anteriormente se ha mencionado, los scaffolds fabricados con Vero Clear han sido los que obtuvieron mejor resultado en los ensayos de validación, siendo además un material bien tolerado por las células y permitiendo su crecimiento al ser no tóxico. Para estos experimentos se emplearon células endoteliales, tanto humanas como de conejo, dado que estas células se cultivan con más rapidez y facilidad que las células endoteliales humanas.

Una vez se hubo comprobado que este material no fuera tóxico para las células, se continuaron los trabajos estudiando los diferentes espesores. El espesor que finalmente se seleccionó para su uso como posible membrana endotelial fue el de 0.4 mm.

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Además, estos scaffolds también se han utilizado como base para el cultivo sobre membranas biológicas ya ampliamente utilizadas en transplante en oftalmología (membrana amniótica) y otras que están actualmente en ensayo en nuestro laboratorio (queratina, quitosano, plasma, colágeno y fibroína), resultando ser una excelente base para su manipulación, pudiendo ser utilizadas en futuros proyectos como soporte para desarrollar productos de ingeniería tisular en oftalmología.

En conclusión, durante la realización del presente proyecto se han desarrollado, mediante síntesis aditiva, membranas que han sido utilizadas con buenos resultados en alguno de los aspectos del proyecto. Estas membranas pueden ser de gran utilidad en el desarrollo de prototipos de córneas artificiales. Sin embargo, a la hora del manejo quirúrgico estamos aún lejos de obtener una membrana mediante esta tecnología que permita sustituir a las membranas naturales como la membrana de Descemet.

Proyecto financiado “Empleo de scaffolds generados mediante la tecnología de “organ printing” en el desarrollo de endotelios corneales artificiales” Programa INNOVA IDEPA IDE/2012/000302 – Duración: octubre 2012 – noviembre 2013

Proyecto 10

Desarrollo de córnea por materiales derivados de la seda.

El transplante de córnea o queratoplastia está considerado como el transplante de tejido más frecuente (solo en España se realizan más de 3.000 queratoplastias al año). En los últimos años se han desarrollado técnicas de queratoplastia lamelar cuyo objetivo es la sustitución exclusiva de la capa corneal dañada, intentando respetar las otras capas. Por otro lado, el modelo español de donaciones está considerado como uno de los referentes en el mundo teniendo muy poco margen de mejora. No obstante, el número de donaciones de tejido corneal es aún insuficiente y se espera que el número de intervenciones vaya en aumento.

Debido a ello es plausible la realización de un proyecto que brinde córneas artificiales con técnicas de terapias avanzadas como la ingeniería tisular y que desarrolle productos secundarios que ayuden a la conservación, cultivo, regeneración, acondicionamiento y personalización del transplante de córnea. En este sentido, la ingeniería tisular de la córnea se puede abordar como un proyecto global o como varios proyectos parciales; el proyecto global sería producir ex vivo la córnea completa con sus cinco capas, y los proyectos parciales estarían encaminados a desarrollar estrategias para la reparación de las diversas capas funcionales de la córnea.

En este proyecto, y en vista de las tendencias clínicas actuales, se ha optado por desarrollar por separado estrategias de ingeniería tisular para la reparación de:

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• Endotelio/membrana de Descemet.

• Estroma.

• Epitelio/membrana de Bowman.

Es por ello que los objetivos de este proyecto son: • Desarrollar materiales derivados de la seda, biocompatibles con la córnea humana, capaces de ser utilizados en los procesos de regeneración corneal.

• Personalizar el transplante de córnea con el desarrollo de bioprótesis con componentes autólogos como la fibrina o derivados plaquetarios.

• Desarrollar biorreactores y scaffolds que mimeticen las condiciones fisiológicas de la córnea humana para facilitar los procesos de ingerniería tisular.

• Desarrollar métodos y medios de conservación, cultivo y regeneración corneal que permitan el mejor desarrollo del producto, disminuyan el riesgo de complicaciones y que puedan ser aplicados en las donaciones de tejidos para mejorar su calidad.

Fase 1. Especificaciones médicas.

Durante el año 2012 se abordó la fase 1 del presente proyecto, consistiendo en una revisión del estado del arte, una definición de las necesidades médicas no resueltas y una toma de datos para el correcto desarrollo del proyecto.

Fase 2. Desarrollo del proceso de fabricación de material corneal mediante ingeniería tisular y tecnologías de fabricación.

Durante el presente año 2013 se ha procedido a la obtención de un stock celular para la siembra de modelos experimentales. Evidentemente, para poder reproducir la funcionalidad de un tejido u órgano se hace necesario cultivar al grupo o grupos de células que desarrollan la función en el órgano o tejido original.

Tratandose de la córnea, estos grupos celulares han sido: • Epitelio corneal: es la capa más externa de la córnea. Este epitelio está en constante regeneración a partir de las células madres que están situadas en la periferia de la córnea (limbo esclerocorneal). Si no existe regeneración del epitelio (insuficiencia límbica), el epitelio de la conjuntiva, y el tejido vascular asociado, invade la superficie de la córnea y pierde su característica fundamental más importante: la transparencia.

• Estroma corneal: es una capa avascular poblada por un tipo celular de origen mesenquimal: los queratocitos; unos fibroblastos altamente especializados cuya

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función es la generación de una matriz extracelular formada por fibras de colágeno distribuidas en múltiples capas. Estas fibras presentan una angulación entre cada capa, siendo su orientación importante para mantener la transparencia de la córnea.

• Endotelio corneal: constituye la capa basal de la córnea y su papel es esencial para el mantenimiento de la hidratación y configuración de la matriz extracelular corneal, aspectos esenciales para conferir la necesaria transparencia a la córnea.

Disponiendo de un stock criopreservado de los diferentes tipos celulares corneales, se procederá durante los años 2014 y 2015 a la ejecución de las fases 3 y 4 de este proyecto, consistentes en pruebas de adhesión celular en los diferentes scaffolds desarrollados, así como sus análisis histológicos, ópticos, de resistencia mecánica, de manejabilidad, test prequirúrgicos y al seguimiento de los modelos experimentales.

Figura 2: De izquierda a derecha: células del epitelio, estroma y endotelio corneal en micrografías tomadas con microscopios de contraste de fases, fluorescencia y electrónico de barrido. Las imágenes de fluorescencia muestran los marcadores característicos de cada tipo celular: E-cadherina, Vimentina y ZO-1, respectivamente.

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Entidad Financiadora: “Desarrollo y optimización de córneas por medio de terapias avanzadas y nuevos materiales derivados de la seda para su empleo en reconstrucción de la superficie ocular y queratoplastias” Programa INNPACTO IPT-2012-1029-010000 – Duración: agosto 2012 – diciembre 2015 Publicaciones: Poster ARVO 2013.

Proyecto 11

Desarrollo de un banco de tejidos y terapias avanzadas oculares.

El transplante de córnea es una actividad común en nuestro país. En Asturias, la oficina de Coordinación de Transplantes tiene un programa específico para la donación de córneas. En el año 2012 se han obtenido y procesado en la región 173 córneas, lo que significa uno de los índices de donación más altos del país. Este alto número de córneas ha permitido iniciar una colaboración entre Coordinación de Trasplantes de Asturias, el Banco de Tejidos (Centro Comunitario de Sangre y Tejidos) y la Fundación de Investigación Oftalmológica para iniciar el desarrollo de un Banco de Tejidos Oftálmico moderno. Este nuevo Banco de Tejidos Oftálmico pretende obtener una serie de nuevos productos para transplante a partir de las estructuras habitualmente desechadas de los globos oculares. También permitirá la obtención de proteínas humanas de calidad para la producción y desarrollo de estrategias de ingeniería tisular. Finalmente, permitirá el establecimiento de un Biobanco de células cultivadas a partir de las diferentes estructuras de los globos oculares, que se podrán destinar tanto a la investigación básica como a la aplicada.

Fase 1. Objetivos básicos Durante el presente año se han iniciado los trámites para el registro del nuevo Biobanco, llevándose a cabo los diferentes protocolos de recogida de datos e historias clínicas. Además, en el ambito experimental, se han iniciado los protocolos de extracción de colágeno tipo I a partir de escleras humanas, así como algunos ensayos para la obtención de estructuras tridimensionales a partir de dicho colágeno. Finalmente, se han comenzado ensayos de viabilidad celular tras la congelación de estromas desechados para transplante penetrante.

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Una vez estandarizados esta serie de protocolos, durante los próximos años se llevarán a cabo las tareas de extracción de colágeno a partir de otras estructuras oculares (anillo esclerocorneal, membrana de Descemet y cápsulas de cristalino) y la viabilidad del crecimiento celular sobre las estructuras producidas a partir de estos colágenos. Además se valorará la utilización de las propias cápsulas de cristalino y membranas de Descemet descelularizadas como soporte para el crecimiento in vitro de células corneales. Por último, se pondrán a disposición del Biobanco los diferentes cultivos desarrollados a partir de las distintas estructuras oculares actualmente desechadas (retina, coroides, etc.).

Figura 3: Diagrama con los hitos a conseguir durante la ejecución del presente proyecto.

Entidad financiadora: “El transplante de córneas en el siglo XXI. Estructura y logística de un futuro Banco de Tejidos en Oftalmología.

Fundación Mutua Madrileña – Duración: mayo 2013 – mayo 2015”.

Proyecto 12

Desarrollo de biomarcadores de patologías de superficie ocular.

12.1.

Biomarcadores de superficie ocular.

Durante el año 2013 se han publicado los estudios sobre biomarcadores de patologías de la superficie ocular desarrollados dentro del programa CENIT-CEYEC de oftalmología personalizada. En este caso, los investigadores de la FIO y del IOVF han colaborado en el diseño del proyecto y como fenotipadores para obtener las muestras adecuadas para su análisis. El resultado son productos en algún caso ya comerciales que ayudan al diagnóstico del síndrome de ojo seco e insuficiencia límbica.

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Biomarcadores de ojo seco Tear proteome and protein network analyses reveal a novel pentamarker panel for tear film characterization in dry eye and meibomian gland dysfunction.

Soria J, Durán JA, Etxebarria J, Merayo J, González N, Reigada R, García I, Acera A, Suárez T. J Proteomics. 2013 Jan 14;78:94-112.

Biomarcadores de insuficiencia límbica Novel molecular diagnostic system of limbal stem cell deficiency based on MUC5AC transcript detection in corneal epithelium by PCR-reverse dot blot.

García I, Etxebarria J, Merayo-Lloves J, Torras J, Boto-de-Los-Bueis A, Díaz-Valle D, MéndezFernández R, Acera A, Suárez-Cortés T. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Aug 21;54(8):5643-52.

Proyecto 13

Estudio de las repercusiones oculares en un modelo de hipoxia intermitente en ratón como simulación del Síndrome de Apnea e Hipopnea del Sueño.

El Síndrome de Apnea e Hipopnea del Sueño (SAHS) es una enfermedad caracterizada por obstrucciones parciales o totales y recurrentes de las vías aéreas superiores durante el sueño. La apnea se define como el cese del flujo oro-nasal por 10 segundos o más. Hipopnea es definida como una reducción del flujo oro-nasal mayor del 50%, asociado con una desaturación de oxígeno de un 4%. Esta entidad tiene importantes manifestaciones a nivel cardiorrespiratorio como hipertensión, arritmias cardíacas, infarto al miocardio y fallo cardíaco congestivo.

Recientemente han sido descritas manifestaciones oculares asociadas al SAHS como la neuropatía óptica, el papiledema, el glaucoma de tensión normal, el pseudotumor cerebri, la neuropatía óptica anterior no isquémica, la oclusión venosa de retina y complicaciones del segmento anterior como el síndrome del párpado flácido, ptosis, ectropión, blefarochalasis, triquiasis, conjuntivitis crónica, queratocono, queratopatía por exposición, ojo seco, erosión corneal recurrente, queratitis y epiteliopatía progresiva. Pero además, al igual que en otras enfermedades sistémicas como el reciente estudio de melanona y SAHS, este síndrome puede estar agravando patologías de superficie ocular como la insuficiencia límbica, perjudicar la evolución de las queratoplastias, el glaucoma o patologías vascular retinianas que a pesar de los tratamientos clásicos no consiguen una buena evolución de los pacientes. Para abordar este tema se hace necesario contar con un modelo experimental de SAHS, así como estudios observacionales, sobre la importancia del problema tanto en los pacientes diagnosticados de SAHS (para conocer la patología oftalmológica que padecen) como en los pacientes que acuden a consulta de oftalmología (para conocer si tienen riesgo de SAHS) y, por último, conocer si en determinadas patologías oculares de pacientes con SAHS la evolución de la enfermedad mejora al añadir el tratamiento del SAHS.

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Las repercusiones oftalmológicas del SAHS están infraestimadas por la comunidad médica.

Pueden ser identificadas y abordadas oportunamente con el fin último de mejorar la calidad de vida y la salud visual de los pacientes.

Las consecuencias de la hipoxia secundaria a las apneas a nivel ocular están poco definidas y están subestimadas clínicamente. Al igual que el cerebro, el ojo es un órgano con estructuras anatómicas muy sensibles a la hipoxia. Mediante estudios conductuales se puede evaluar el grado en que afecta la reducción del aporte de oxígeno al cerebro en las capacidades cognitivas del individuo. A menudo, las alteraciones morfofuncionales a nivel del sistema nervioso central tienen una representación previa en otros lugares del organismo. Así, la enfermedad de Parkinson, por ejemplo, se manifiesta como agregados de proteína α-synuclelin en el colon años antes de que aparezcan los primeros síntomas neurológicos. El estudio de las repercusiones oculares de la hipoxia intermitente podría evidenciar de manera precoz una patología que más tarde se manifieste en el sistema nervioso central. Nuestro objetivo con este estudio es estudiar la patología oftalmológica que puede estar en relación con el SAHS por medio de dos subproyectos que se ponen en marcha en paralelo: En un modelo de hipoxia intermitente desarrollado por el Dr. Ramón Farré, Profesor de Fisiología de la Unidad de Biofísica y Bioingeniería de la Universidad de Barcelona, hemos iniciado el estudio de las alteraciones oculares (superficie ocular y retina) que presentan los ratones expuestos a condiciones de hipoxia intermitente, simulando los efectos de la apnea en los pacientes.

La hipoxia a nivel de la córnea genera la aparición de vasos sanguíneos nuevos en el limbo, lo que afecta al nicho de células madre que se encargan del correcto reciclaje del epitelio corneal.

Por ejemplo, hay más de doce millones de usuarios de lentes de contacto en España en los que el aporte de oxígeno a la córnea está severamente reducido. Además, otras patologías como el SAHS o el ojo seco (que afecta al 30% de la población) también producen una hipoxia local y pueden generar la aparición de vasos.

La retina, con un importante aporte vascular imprescindible para la supervivencia y el funcionamiento de las células nerviosas que transducen la luz, es una proyección del sistema nervioso central y es muy vulnerable a los sucesos isquémicos por falta de aporte de oxígeno.

Una alteración en las células ganglionares se traduce en neuropatías ópticas, de las cuales la más prevalente es el glaucoma (afecta al 2-5% de la población mayor de 60 años) o la DMAE. Las dos son las primeras causas de ceguera.

Además, en colaboración con el Profesor Jorge Arias (Catedrático de Psicología de la Universidad de Oviedo) y su equipo, estudiamos los signos patológicos de la superficie ocular (generados también por la hipoxia) como valores predictivos de futuros déficits cognitivos y su modificación por los tratamientos. En este segundo modelo el déficit de oxígeno viene provocado por la hipertensión arterial crónica, que a la larga produce alteraciones cognitivas tanto en los animales de experimentación como en los humanos. Hemos constatado que en el

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modelo experimental la aparición de los primeros signos neurológicos viene precedida por una evidente patología en la superficie de la córnea. De esta manera, la exploración oftalmológica podría convertirse en un valor predictivo de posibles trastornos neurológicos futuros, si se complementa con las exploraciones necesarias de otras especialidades. Además, en ambos modelos, los signos y síntomas oculares pueden hacer sospechar al clínico de determinadas patologías sistémicas.

Como fin último, los modelos experimentales pueden servir para evaluar la eficacia de estrategias terapéuticas para evitar el estrés oxidativo a nivel de las células retinianas, probar fármacos antiangiogénicos, etc. Además, el estudio de las alteraciones oculares puede estar relacionado con otras alteraciones sistémicas, especialmente en el Sistema Nervioso Central.

Ejemplos de alteraciones patológicas en la córnea en un modelo experimental de hipoxia e hipertensión arterial. La imagen A muestra el aspecto de la córnea con hipertensión arterial. Se observan vasos sanguíneos y un leucoma. La imagen B corresponde a un corte histológico de una córnea sana, mientras que en la imagen C se observan los signos histopatológicos relacionados con la situación de hipoxia. En C, el marcador rojo indica la presencia de vasos sanguíneos, rupturas epiteliales y desórdenes en el estroma. En B el marcador se sitúa típicamente en la capa más externa del epitelio corneal.

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5.2.

UNIDAD DE NEUROBIOLOGÍA DE LA RETINA OBJETIVOS Su objetivo principal es profundizar en el estudio de los mecanismos fisipatológicos que dañan y protegen las estructuras oculares, muy enfocados en patología retiniana. Su actividad principal ha sido reproducir en los laboratorios de la FIO los modelos experimentales de daño y protección de las células ganglionares de la retina por la luz y en concreto el papel de las mitocondrias en la muerte celular. Estos estudios tienen traslación a la clínica en el abordaje innovador de enfermedades que están entre las primeras causas de ceguera, como el glaucoma, evitando los factores que condicionan su progresión y aportando medidas terapéuticas protectoras de la retina. Además, realiza colaboraciones en problemas clínicos no resueltos de la parte anterior del ojo, como la protección o daño del endotelio corneal.

EQUIPO INVESTIGADOR La Unidad de Neurobiología de la Retina cuenta con un investigador principal, el Profesor Neville Osborne, y dos investigadoras predoctorales, Dña. Susana del Olmo y Dña. Claudia Núñez. A medida que se consolidan los trabajos de laboratorio, se ha comenzado una estrecha colaboración con los investigadores de las unidades de glaucoma (Dra. Isabel Santos), retina (Dra. Eva Villota) y superficie ocular (Dr. Jesús Merayo) para poder conocer más pronto soluciones a problemas clínicos. También se ha empezado la colaboración con otras entidades de nuestro entorno más inmediato, como son los proyectos con el grupo de energía solar del Instituto de Materiales de Asturias (ITMA, D. Amador Menéndez y D. David Gómez) y los proyectos con la Universidad de Oviedo (enfermedades neurodegenerativas, Prof. Jorge Arias).

También es de destacar la colaboración con el Prof. Manuel Vidal y su equipo de la Universidad de Murcia desde el inicio de la actividad.

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INVESTIGADOR PRINCIPAL

Profesor Neville Osborne Ha realizado la mayor parte de su carrera profesional en la Universidad de Oxford (Reino Unido), donde ha sido director e investigador principal del Laboratorio Nuffield de Oftalmología hasta su incorporación en 2009 al proyecto de la FIO para formar a jóvenes investigadores en el campo de la neurobiología ocular. Para su incorporación a la FIO ha obtenido la “Cátedra en Biomedicina Fundación BBVA”.

INVESTIGADORES PRE-DOCTORALES

Dña. Susana del Olmo Licenciada en Biología por la Universidad de León y Máster en Ciencias de la Visión por la Universidad de Valladolid. Con la aceptación de su tercera publicación sobre el tema, presentará su tesis doctoral durante el presente curso en la Universidad de Oviedo.

Dña. Claudia Núñez Licenciada en Biotecnología por la Universidad de León. Inició su vinculación a la FIO con su asignatura de “prácticas de empresa” desarrollando un proyecto en el Departamento de Superficie Ocular y Regeneración Nerviosa. Posteriormente fue contratada como investigadora de post-grado

La neurobiología de la retina y el glaucoma El glaucoma es una patología multifactorial que deriva en una neuropatía óptica caracterizada por la pérdida progresiva de fibras nerviosas de la retina y el nervio óptico, constituyendo otra de las principales causas de ceguera irreversible en el mundo con una prevalencia que oscila entre el 1,5 y el 2% en los mayores de 40 años. Según datos de la Organización Mundial de la Salud, el número de casos de glaucoma identificados en el mundo se incrementa en 2,4 millones cada año. La forma más frecuente de glaucoma es el glaucoma primario de ángulo abierto (GPAA), que representa el 60% de los casos. Existen varios factores de riesgo que hacen más probable su aparición, como una elevada presión intraocular, antecedentes familiares y la existencia de miopía o diabetes.

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El nervio óptico está compuesto por los axones de las células ganglionares de la retina (CGRs) y su integridad es vital para transmitir hasta el cerebro la información visual captada por los fotorreceptores. Comprender los eventos que conducen a la pérdida de CGRs en el glaucoma y otras patologías ofrece la posibilidad de aplicar diferentes estrategias en el desarrollo de tratamientos para estos pacientes. Hasta la fecha, el tratamiento del GPAA se ha centrado en la disminución de la presión intraocular y la administración de sustancias neuroprotectoras, como los antagonistas del glutamato/NMDA. Desafortunadamente, un reciente ensayo clínico con memantina (bloqueador de los receptores de glutamato) ha arrojado datos pocos esperanzadores para estas estrategias.

Uno de los estudios que el grupo de investigación lleva desarrollando los últimos años se basa en la hipótesis de que la luz visible (400-760 nm), bajo determinadas circunstancias, puede tener efectos negativos sobre la supervivencia de las CGRs. De esta manera, se pretende incluir a la luz como un factor de riesgo en neuropatías ópticas como el GPAA. El grupo de Neurobiología de Retina trabaja con la hipótesis de que la luz es absorbida por fotosensibilizadores mitocondriales de células ganglionares en el ojo, y esta es tolerada cuando las células ganglionares se encuentran en un estado homeostático. Sin embargo, cuando el estado homeostático está comprometido, como puede ocurrir en el glaucoma, la retinopatía diabética o por un defecto genético (Neuropatía Óptica Hereditaria de Leber), los mecanismos detoxificadores que disponen las células no son suficientes y se produce muerte y pérdida progresiva de estas.

Históricamente, la influencia de la luz en el ojo, más allá del cristalino, se había asociado a los fotorreceptores y a las células del epitelio pigmentario de la retina (EPR), en la retina externa. Las longitudes de onda de la luz que alcanzan la retina se encuentran entre los 390-760 nm. Además de la rodopsina y el trans-retinal de los fotorreceptores, existen un número de cromóforos retinianos que, al ser activados por la luz, producen daños en la retina externa. Estos comprenden los complejos de melanina y lipofuscina, capaces de absorber un amplio espectro de la luz y cuya presencia en el EPR se incrementa con la edad.

Se ha demostrado que la incidencia de luz visible en la melanina o lipofuscina resulta en un incremento de la producción de varios tipos de especies reactivas del oxígeno (EROs) que causan la muerte del EPR. Por otro lado, la hemoglobina y otras proteínas que contienen porfirina, como los enzimas mitocondriales similares a la citocromo oxidasa (COX), tienen su máximo de absorción en torno a los 400 nm. Los tripletes de porfirina formados por la absorción de fotones de una longitud de onda concreta pueden resultar en la formación de singletes de oxígeno y otras EROs que pueden dañar diversos constituyentes celulares. Es conocido que COX absorbe en la región azul del espectro, tanto en sus formas oxidada como reducida. Otro enzima mitocondrial, el citocromo P450, también absorbe luz del espectro cercano a los 450 nm cuando se une al monóxido de carbono.

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En la retina también se encuentran flavinas, como la riboflavina (vitamina B2) o los nucleótidos que forman parte de las flavoproteínas, componentes esenciales de varios complejos enzimáticos citosólicos y mitocondriales. El espectro de absorción de las flavinas se encuentra entre 450 y 520 nm, y cuando son activadas inducen la oxidación de varias sustancias, así como la generación de peróxido de hidrógeno.

Es conveniente recordar que la retina es uno de los tejidos que más sufre los procesos de estrés oxidativo por su composición química y su exposición a la luz.

Las células ganglionares de la retina son poco comunes, ya que poseen axones muy largos repletos de mitocondrias con una parte no mielinizada expuesta a la luz que llega a la retina (Fig. 1). Otras neuronas de la retina tienen axones no mielinizados relativamente cortos, lo que significa una menor dependencia de las mitocondrias para el mantenimiento de sus funciones normales, entre las que claramente la transferencia de información tiene gran importancia. Los segmentos internos de los fotorreceptores también presentan un número significativo de mitocondrias, requeridas principalmente por la gran actividad de síntesis proteica registrada en los segmentos externos, que son continuamente fagocitados y renovados.

Es significativo que las mitocondrias de los fotorreceptores se encuentren protegidas de la luz por los pigmentos maculares (carotenoides como la zeaxantina y la luteína) con un máximo de absorción entre 451 nm (zeaxantina) y 445 nm (luteína). Esta protección es especialmente elevada en la fóvea, donde la concentración de carotenoides es mayor. Por contra, las mitocondrias de las células ganglionares no están protegidas por los pigmentos maculares, de modo que la luz de determinada longitud de onda es potencialmente absorbida por constituyentes de las mitocondrias de los axones, tales como COX, Citocromo P450 o las flavoproteínas.

Sabemos que la respiración celular tiene lugar en la mitocondria y que algunos de sus componentes son capaces de absorber luz a diferentes longitudes de onda.

El grupo del Profesor Osborne sugiere que, en el inicio del GPAA, una alteración en la dinámica del flujo sanguíneo en la cabeza del nervio óptico puede resultar en una isquemia intermitente o sostenida de naturaleza definida. Esto provoca un efecto negativo en la función

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mitocondrial y, como consecuencia, se compromete la función de las CGRs. En este estado, las células ganglionares son muy susceptibles a daños secundarios que en otra situación podrían ser tolerados, como puede ser la liberación de prostaglandinas, glutamato u óxido nítrico de los astrocitos y la microglía en la región de la cabeza del nervio óptico en respuesta a los efectos de la isquemia. Otro daño secundario de estas células podría ser la luz que penetra en los ojos, por su conocida acción sobre las mitocondrias, generando EROs; de manera que, cuando estas células se encuentran en un bajo estado energético, su capacidad para deshacerse de estas moléculas dañinas se ve sobrepasada y ponen en peligro su supervivencia. Estas cascadas de eventos iniciados por la isquemia en la cabeza del nervio óptico provocan finalmente que las células ganglionares se mueran paulatinamente por acumulación de daños.

Desde hace varios años, los resultados de este equipo de investigación a este respecto indican que la luz es potencialmente negativa para las células ganglionares de la retina en ciertas situaciones, donde tiene capacidad de interactuar y afectar a un número de fotosensibilizadores putativos asociados con los complejos de la fosforilación oxidativa, responsable de la producción mayoritaria del ATP (fuente de energía de la célula) requerido para una función neuronal óptima. Los estudios realizados han mostrado el efecto dañino de la luz por cambios en numerosos parámetros, así como un posible efecto directo sobre los complejos mitocondriales.

Con la base anteriormente citada, el departamento de Neurobiología de la Retina se centra en el estudio de los mecanismos de muerte celular que se producen en los diferentes tipos celulares de la retina para poder ofrecer nuevas vías de abordaje terapéutico en enfermedades como pueden ser el glaucoma o la DMAE. El conocimiento de los procesos moleculares que suceden desde el comienzo de una alteración hasta el fallecimiento de una célula es clave para la búsqueda de nuevas sustancias o tratamientos más efectivos de los hasta ahora disponibles, capaces de neutralizar estos procesos y así alargar la longevidad de las células retinianas.

Siguiendo esta idea, el equipo dirigido por el Profesor Osborne ha centrado su último año de investigación en los siguientes objetivos: 1. El mecanismo subyacente por el cual células con características de células ganglionares de la retina mueren en cultivo cuando son expuestas a la luz de longitudes de onda corta.

2. Capacidad de la rapamicina para reconocer una diana para el receptor de mTOR localizado en las células ganglionares de la retina y estudio, en el proceso, de si el uso de la rapamicina atenúa la muerte de este tipo celular.

3. Conocimiento sobre la localización de metales traza en la retina, en particular el zinc, así como su papel en la patogénesis de enfermedades retinianas en las que aún no ha sido establecido.

4. Acción neuroprotectora del sulfuro de hidrógeno, molécula gaseosa producida en células de la retina, con función poco conocida.

5. Desarrollo y estandarización de un modelo in vivo de glaucoma agudo.

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PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN PROYECTO 1

Modo de acción de la luz de longitud de onda corta en células en cultivo.

Estudios previos han demostrado que la luz de longitud de onda corta (en el espectro del azul) afecta negativamente a células en cultivo por acción en la cadena de transporte de electrones en la mitocondria. Como se ha citado anteriormente, la luz visible, en la cual está incluida la luz azul, incide directamente en muchas de las mitocondrias presentes en los axones de las células ganglionares de la retina in situ. Nuestros estudios in vitro revelan que la exposición a luz azul produce muerte celular por una vía independiente de caspasas. AIF (del inglés, Apoptosis Inducing Factor) es una flavoproteína que en condiciones normales se localiza mayoritariamente en la mitocondria y es conocida por ser el principal mediador de la muerte celular programada independiente de caspasas. Bajo condiciones patológicas, la membrana mitocondrial se permeabiliza, AIF es activada y se transloca al núcleo, donde participa en la condensación de la cromatina y en la fragmentación del ADN a gran escala. Este proceso de muerte es bloqueado por Necrostatina-1, inhibidor específico de la necroptosis (término utilizado para definir la necrosis programada), y no por inhibidores de caspasas, sugiriendo que el mecanismo de muerte celular podría ser por necroptosis más que por la vía clásica de apoptosis. Diversos estudios han señalado a las quinasas RIP1 (del inglés, Receptor Interacting Protein kinase 1) y RIP3 (del inglés, Receptor Interacting Protein kinase 3) como los principales mediadores de la necrosis programada, siendo RIP1 inhibida específicamente pos la Necrostatina-1. Sin embargo, aún no se conoce exactamente cómo RIP1 y RIP3 median la necroptosis.

Los recientes estudios del grupo muestran que cuando se produce muerte celular inducida por luz azul, la expresión de RIP1 y RIP3 se incrementa (Fig. 2). Esto difiere con la vía por la cual la azida sódica (inhibidor del complejo IV de la cadena de transporte de electrones) daña a las células, donde RIP1 y RIP3 no se ven afectadas y el proceso de muerte es principalmente por apoptosis.

Figura 2: Análisis de expresión génica relativa de RIP1 y RIP3 respecto al control interno GAPDH. Los gráficos muestran cómo su expresión se incrementa cuando se produce una exposición a la luz azul. * p<0.05.

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Los ensayos más recientes se han centrado en determinar si una reducción en la expresión de RIP1, RIP3 y AIF atenúa la muerte celular inducida por luz azul. Estos estudios han llevado consigo el uso de la tecnología de los ARN interferentes y los resultados muestran que la supervivencia es mayor cuando la expresión de AIF, RIP1, RIP3 o la combinación de RIP1/ RIP3 es reducida (Fig. 3).

Figura 3: Cultivos celulares de RGC-5. El panel superior izquierdo muestra las células creciendo en condiciones normales. El panel superior derecho muestra cómo disminuye la cantidad de células cuando se las expone a luz azul. En las fotografías inferiores se observa cómo la reducción de la expresión de AIF (izquierdo) o RIP1/ RIP3 (derecho) reduce el daño producido por la luz azul, incrementando su supervivencia.

Aunque la investigación sobre el papel de AIF, RIP1 y RIP3 continúa, los resultados obtenidos podrían abrir una nueva vía en la búsqueda de tratamientos dirigidos a reducir la expresión de estos mediadores de muerte celular para obtener así una mayor supervivencia de las células dañadas en diversas enfermedades neurodegenerativas.

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PROYECTO 2

Estudios relacionados con rapamicina, REDD1, mTOR y neuroprotección.

La diana de la rapamicina en mamíferos o mTOR (por sus siglas en inglés, mammalian Target of Rapamycin) es el componente llave de los complejos de proteína mTORC1 y mTORC2, juega un papel crítico en diversas funciones como, por ejemplo, en el desarrollo celular, la regeneración tisular y la reparación. En glaucoma, se ha hipotetizado que el suministro de sangre a las células ganglionares de la retina está por debajo del óptimo. Una respuesta adaptativa importante a una tensión baja de oxígeno o hipoxia conlleva una supresión de los procesos celulares sensibles a la energía y es en parte mediado a través de la inhibición del complejo mTORC1. Esto involucra a la proteína inducible por hipoxia/bajo oxígeno REDD1 para causar la inhibición de la actividad de mTORC1.

El grupo de Neurobiología de la Retina ha mostrado recientemente que la proteína y el ARN mensajero de REDD1 están presentes en retinas de mamíferos y que la inmunorreactividad de REDD1 está principalmente asociada con las células ganglionares de la retina (Figs. 4a y 4b).

Figura 4a: REDD1 (verde) aparece en la capa de las células ganglionares de la retina colocalizando (puntas de flecha) con Brn3a (rojo). Para diferenciar las capas de la retina se realizó una tinción DAPI (azul).

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Figura 4b: Niveles de expresión de REDD1 en diferentes tejidos y tipos celulares.

Es más, cultivos de células ganglionares de retina transformadas (células RGC-5) que mueren debido a un daño por luz azul o por cloruro de cobalto (que simula hipoxia), REDD1 incrementa su expresión en el proceso, en ambos casos. Significativamente, el silenciamiento con ARN interferente de REDD1, así como la acción de la rapamicina, reducen los efectos negativos de la luz azul o el cloruro de cobalto, manteniendo la supervivencia de las células RGC-5 (Fig. 5). Tales estudios combinados sugieren fuertemente que la rapamicina podría ser capaz de rescatar las celulares ganglionares de la retina in situ, posiblemente por aumentar la función mitocondrial.

Figura 5: Arriba, células RGC-5 expuestas a luz azul (600 lux, 12 horas). Abajo, células RGC-5 mantenidas en condiciones normales. La luz azul produjo un incremento en la expresión de REDD1 (A) y de células muertas (en rojo) (C) cuando se comparan con células control (E y G). Este efecto de la luz azul se redujo drásticamente en células con la expresión de REDD1 silenciada por ARNi (B y D) expuestas a la luz. Las células control de ARNi y mantenidas en oscuridad no se vieron afectadas (F y H).

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Los estudios hasta la fecha del equipo investigador sugieren que la rapamicina podría ser usada para atenuar la disfunción de las células ganglionares de la retina, como ocurre en el glaucoma y en la neuropatía óptica isquémica. Los experimentos que en la actualidad se están llevando a cabo están dirigidos para ver si la rapamicina puede atenuar la isquemia retiniana. Es más, en colaboración con el Profesor Vidal Sanz, en la Universidad de Murcia, se está examinando si la rapamicina atenúa la muerte de las células ganglionares de la retina en un modelo animal de glaucoma.

PROYECTO 3

Metales traza en la retina.

Este estudio se realiza en colaboración con la Dra. Marta Ugarte, del Moorfields Eye Hospital en el Reino Unido, y se ha llevado a cabo gracias al uso del método analítico atómico que permite el análisis de los elementos por emisión de rayos X inducida por partículas (acrónimo inglés, PIXE). Los estudios en este proyecto se han centrado en los puntos indicados a continuación: A) El análisis de la cantidad y distribución de elementos traza en la córnea de rata; la determinación de los niveles de los elementos traza en las diferentes capas de la retina (Fig. 6) y si dichos niveles varían en diferentes condiciones de iluminación.

B) Observar la distribución espacial de los iones de zinc sueltos (quelable) varió según las condiciones lumínicas.

C) Deducir el grado de daño retiniano producido por una exposición excesiva a la luz, analizando marcadores como GFAP (del inglés, Glial Fibrillary Acidic Protein) que se acumula en las células gliales de la retina cuando se produce una disfunción retiniana.

Los resultados mostraron que el metal más abundante en la córnea fue el calcio, seguido por el zinc. El hierro y el cobre estuvo presente en pequeñas cantidades, localizándose particularmente en el epitelio pigmentario. El hierro estuvo asociado también con queratocitos. Se encontraron niveles relativamente altos de calcio en los cuerpos celulares del epitelio corneal. El zinc mostró una amplia e intensa distribución a través del epitelio corneal (con mayores niveles en la parte basal) y partes del estroma posterior. Cabe destacar que la cantidad de zinc suelto en los segmentos internos de los fotorreceptores se incrementó en las retinas de animales expuestos a una estimulación de luz excesiva.

Otro hallazgo interesante fue que el contenido de calcio en la retina interna se redujo en animales expuestos a luz excesiva en comparación con retinas de grupos controles o grupos mantenidos en oscuridad. El cambio en el calcio producido por luz puede ser consecuencia de la perturbación de la función de las células de Müller, afectando a la homeostasis normal del elemento traza.

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Figura 6: Mapa de distribución de los elementos traza en criosecciones de retina de 30 mm de espesor obtenidos por PIXE. (A) Superposición de mapas de distribución del zinc (rojo), cobre (azul) y hierro (verde). Con esta técnica fue difícil establecer el límite entre el epitelio pigmentario (de inglés, RPE) y la coroides. La intensidad de la señal para el hierro, el zinc y el cobre fue elevada y existe un riesgo potencial de que el origen de esa señal pudiera deberse a sangre en los coriocapilares. En la neuroretina, (B) el zinc fue localizado principalmente en los segmentos internos de los fotorreceptores/membrana limitante externa (del inglés, RIS/OLM), capa plexiforme externa (del inglés, OPL) y capa nuclear interna (del inglés, INL). (C) El cobre se localizó en RIS/ OLM y ambas capas plexiformes (OPL e IPL). (D) El hierro, en cambio, se encontró principalmente en RIS/ OLM. (E) El azufre contenido en proteínas se encontró en grandes cantidades a nivel de RIS/OLM. (F) El fósforo, que forma parte de las cadenas de DNA y RNA, fue encontrado en los núcleos celulares de RPE, ONL, INL y GCL. Escala, 20 μm.

PROYECTO 4

Estudios relacionados a la acción protectora del sulfuro de hidrógeno.

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es una molécula que actúa a nivel del sistema nervioso central como modulador sináptico in situ y parece incrementar la función neuronal, por ejemplo, actuando como un agente neuroprotector. En concentraciones no citotóxicas, se sabe que el H2S protege a las células por diferentes mecanismos entre los que se incluye la donación de electrones al sistema mitocondrial, encargado de generar la energía necesaria para el funcionamiento celular. El mantenimiento de la función mitocondrial en las células ganglionares de la retina es de vital importancia por su alta demanda energética, sobre todo cuando estas células se encuentran comprometidas a causa de alguna patología. Además, la molécula de H2S parece crear el ambiente propicio para un aumento en las concentraciones intracelulares de glutatión. El glutatión es una de las principales moléculas endógenas que

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neutralizan el efecto negativo de los radicales libres generados como consecuencia de ciertos tipos de desequilibrios que disparan mecanismos de muerte celular, por lo que un aumento de su concentración intracelular implica un aumento en la capacidad de las neuronas para frenar los efectos negativos de la generación de estas especies reactivas, hecho que, unido al mantenimiento de la eficacia mitocondrial, funda las bases de la importancia de este proyecto.

Este equipo de investigación ha demostrado cómo varios agentes conocidos por donar H2S pueden proteger a las células en cultivo y a la retina in situ de diferentes tipos de daños. Al existir evidencias convincentes de que la luz azul mata a las células por una acción directa en la mitocondria, se predijo que el sulfuro de hidrógeno podría proteger a las células del daño causado por la luz azul. Sin embargo, los donadores de H2S utilizados (ACS1, ACS14, ACS67) son sensibles a la luz por su estructura molecular, debido a ello su uso para la investigación del H2S como agente neuroprotector frente a la luz azul en células en cultivo era dudoso (Fig. 7).

Por lo tanto, se comenzó un estudio de posibles sustancias donadoras de H2S para seleccionar la más adecuada para las condiciones descritas de estudios in vitro. El compuesto elegido fue el hidrosulfuro de sodio (NaHS).

Figura 7: Estructura molecular de los compuestos donadores de H2S: ACS1, ACS67 y NaSH en sus formas oxidadas (rojo) o reducida (verde), respectivamente.

Nuestros experimentos con este compuesto inorgánico, utilizado en disolución en los cultivos celulares de la línea células ganglionares de la retina RGC5 llevados a cabo hasta ahora, muestran ese cierto efecto neuroprotector que se puede constatar por ejemplo en la reducción de la cantidad de radicales libres generados tras la exposición a la luz azul (Fig. 8).

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Figura 8: Imágenes de microscopía de fluorescencia, 20x. En ellas se observa la expresión de radicales libres (fluorescencia roja) en células RGC5 en cultivo tras haber sido sometidas a diferentes tratamientos. En el tratamiento con luz azul (200 lux, 12 horas) es evidente la sobreexpresión de estos radicales que tanto en el control como en el tratamiento con luz azul en el que se han pretratado las células con NaSH (4 horas antes de la aplicación de la luz azul, 100μM) se observan solo los niveles basales que expresa cualquier célula.

Estos resultados se siguen completando en la actualidad con estudios de otros parámetros de viabilidad celular y estado mitocondrial para definir el mecanismo de actuación de esta molécula y encontrar las concentraciones más adecuadas para su uso que nos permitan obtener resultados óptimos.

PROYECTO 5

Desarrollo y estandarización de un modelo animal de glaucoma agudo.

Para realizar los estudios in vivo del efecto de los diferentes neuroprotectores que hasta ahora se han estudiado in vitro surgió la necesidad de la creación de un modelo animal en el que se pudieran medir diferentes marcadores de daño en las células ganglionares de la retina, así como en otros tipos celulares de la retina o del ojo en general. Las enfermedades de la retina, en las que se centran los estudios de este grupo, comparten como característica principal el deterioro y posterior pérdida de las células ganglionares de la retina, cuya consecuencia en los pacientes es la pérdida de la visión. Se eligió como patología concreta el glaucoma, de modo que el modelo a buscar pretendía simular el aumento de la presión intraocular que se produce en esta enfermedad, que tuviera como resultado una isquemia local en el ojo. Se escogió un modelo agudo en el que se refleja la fase más agresiva de la enfermedad que provocase el daño y la consecuente pérdida de células ganglionares a diferentes tiempos de reperfusión.

El animal seleccionado para el estudio fue la rata Wistar con la que este equipo ha trabajado en otros proyectos por su facilidad de manejo y el aceptable tamaño de su ojo. Para el aumento de la presión de forma aguda en la cámara anterior se elaboró un dispositivo cuya finalidad es la introducción de suero por un gotero situado a una altura determinada para que aumente el volumen en cámara anterior. La presión ejercida se refleja en el polo posterior, causando el daño en la capa de las ganglionares (Fig. 9).

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Figura 9: A la izquierda, rata Wistar anestesiada e inmovilizada a la que se le está inyectando el suero en cámara anterior. Se observa el ojo descolorido, síntoma de la isquemia. Abajo, diagramas de los ojos A: ojo isquémico; B: ojo control sin tratamiento.

GFAP EXPRESSION

HEMOXIGENASE-1 EXPRESSION

Figura 10: En esta figura se muestran los resultados del análisis tanto de la expresión génica como de la expresión proteica de dos marcadores de daño celular: GFAP (proteína relacionada con la activación astrocitaria) y Hemoxigenasa-1 (relacionada con el aumento del estrés oxidativo). En la parte superior se muestran los resultados de los análisis por qPCR de la expresión de mRNA en las retinas extraídas donde se observa claramente un aumento de la expresión de ambos marcadores en los ojos tratamiento (ischemic) frente a los ojos control (** p<0,01; ***p<0,005). En la parte inferior se observa la correlación con los datos anteriores de los resultados de microscopía de fluorescencia para la localización de ambas proteínas tras los experimentos (imágenes 20x).

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Figura 11: En estas imágenes se muestra la tinción de un flat de retina con Brn3a, marcador nuclear específico de las células ganglionares de retina que nos permite hacer el recuento de células en un área concreta. En este caso, se trata de una imagen de retina media en la que se observa claramente una disminución del número de núcleos marcados en la imagen B correspondiente a un ojo dañado frente al ojo control A. Imágenes de microscopía de fluorescencia 20x.

A

B

El análisis de diferentes marcadores mediante inmunohistoquímica y Real Time-PCR de los experimentos realizados revela cómo el modelo es capaz de producir un daño mensurable tanto por las expresiones de mRNA y proteínas (Fig. 10), como por el recuento del número de células ganglionares viables (Fig. 11) tras diferentes tiempos de reperfusión.

El establecimiento de este modelo sirve como base para empezar a testar el posible efecto citoprotector de diferentes tratamientos que ya han sido evaluados en cultivos con resultados muy positivos. Tomando estas medidas como valores de daño, se podrá ver si al aplicar los diferentes tratamientos se consiguen disminuir los efectos negativos causados en este modelo agudo de glaucoma. Estos estudios comienzan ya a llevarse a cabo.

PUBLICACIONES RECIENTES: Recent advances in the understanding of the role of zinc in ocular tissues. Ugarte M, Osborne NN., Metallomics. 2014, 6(2):189-200. (Aceptado Noviembre 2013).

Zinc levels are high in ocular tissues and the distribution is non-uniform. Zinc is particularly concentrated in the corneal epithelium and posterior stroma. Zinc is the most abundant trace metal in the retina. Bound-zinc is particularly located in the inner nuclear layer, (e.g. forming part of the structure of zinc finger transcription factors), while loosely-bound zinc is prominent in the retinal pigment epithelium and photoreceptor layers. Loosely-bound zinc ions in the photoreceptors might play a role in the phototransduction cascade and rhodopsin regeneration.

Loosely-bound zinc is also found in presynaptic vesicles of photoreceptor cells in the outer plexiform and inner plexiform layers and can be synaptically released to affect both ionotropic and metabotropic receptors and also ion channels to modulate neurotransmission. The correct amount of loosely-bound zinc ions is maintained by regulating the function of zinc transporters, sensors and trafficking/storage proteins (i.e. metallothionein). The retinal homeostasis of zinc is dysregulated in systemic zinc depletion, aging and diseases such as age-related macular degeneration. Manipulation of retinal zinc metabolism in these situations might improve visual function.

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Distribution of trace elements in the mammalian retina and cornea by use of particle-induced X-ray emission (PIXE): localisation of zinc does not correlate with that of metallothioneins. Ugarte M., Grime GW., Osborne NN., Metallomics. 2014, 29;6(2):274-8. (Aceptado Noviembre 2013).

Proton-induced X-ray emission (PIXE) in combination with 3D depth profiling with Rutherford backscattering spectrometry (RBS) was used to establish the distribution and concentration of trace elements within individual corneal and retinal areas in frozen sections from adult male Wistar rats (n = 6). The distribution of endogenous trace elements in the cornea and retina is non-homogenous. The most abundant metal in the cornea is calcium followed by zinc. Iron and copper are present in small amounts localised particularly to the epithelium. Iron is also identified in keratocytes. Relatively high levels of calcium occur in the corneal epithelial cell bodies. Zinc has a wide intense distribution across the corneal epithelium (with greater levels in the basal part) and posterior stroma. In the retina, zinc is the most common metal followed by iron and copper. Relatively high levels of zinc exist in the retinal pigment epithelium (RPE), photoreceptor inner segments (RIS) and inner nuclear layer (INL). Chelatable zinc was localised with fluorescent TSQ in the RPE, RIS and plexiform layers. It is interesting to note that the highest levels of total zinc and the greatest intensity of chelatable zinc staining do not coincide.

In the RPE and corneal epithelium, zinc co-localised with the zinc-containing metallothioneins (MT). However, there was a clear mismatch between the localisation of the most intense levels of zinc in the neuroretina (i.e. INL) and corneal posterior stroma with that reported for MT. For example, the presence of zinc is not particularly associated with the retinal ganglion cells, retinal area that contains MTs in significant amounts. While high amounts of zinc are present in the INL and corneal posterior stroma, which are largely devoid of MTs. This probably represents pools of static, catalytic and structural zinc associated with substances other than the MTs. Iron, zinc, and copper in retinal physiology and disease. Ugarte M., Osborne NN., Brown LA., Bishop PN., Surv Ophthalmol. 2013, 58:585-609.

The essential trace metals iron, zinc, and copper play important roles both in retinal physiology and disease. They are involved in various retinal functions such as phototransduction, the visual cycle, and the process of neurotransmission, being tightly bound to proteins and other molecules to regulate their structure and/or function or as unbound free metal ions. Elevated levels of “free” or loosely bound metal ions can exert toxic effects, and in order to maintain homeostatic levels to protect retinal cells from their toxicity, appropriate mechanisms exist such as metal transporters, chaperones, and the presence of certain storage molecules that tightly bind metals to form nontoxic products. The pathways to maintain homeostatic levels of metals are closely interlinked, with various metabolic pathways directly and/or indirectly affecting their concentrations, compartmentalization, and oxidation/reduction states. Retinal deficiency or excess of these metals can result from systemic depletion and/or overload or from mutations in genes involved in maintaining retinal metal homeostasis, and this is associated with retinal dysfunction and pathology. Iron accumulation in the retina, a characteristic of aging, may be involved in the pathogenesis of retinal diseases such as age-related macular degeneration (AMD).

Zinc deficiency is associated with poor dark adaptation. Zinc levels in the human retina and RPE decrease with age in AMD. Copper deficiency is associated with optic neuropathy, but retinal function is maintained. The changes in iron and zinc homeostasis in AMD have led to the speculation that iron chelation and/or zinc supplements may help in its treatment.

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RTP801 immunoreactivity in retinal ganglion cells and its down-regulation in cultured cells protect them from light and cobalt chloride. Del Olmo-Aguado S., NúñezÁlvarez C., Ji D, Manso AG., Osborne NN., Brain Res Bull. 2013, 98:132-44.

RTP801, a stress-related protein, is activated by adverse environmental conditions and inhibits the activity of mammalian target of rapamycin (mTOR) in promoting oxidative stressdependent cell death. RTP801 exists both in the mammalian retina and the lens of the eye. Here, we observed RTP801 immunoreactivity in some retinal ganglion cells. Intravitreal injection of cobalt chloride (CoCl2) to mimick hypoxia influenced retinal GFAP (glial fibrillary acidic protein) and heme oxygenase-1 (HO-1) levels, but did not affect RTP801 immunoreactivity or mRNA content relative to GAPDH. However, RTP801 mRNA was elevated when compared with Brn3a mRNA, suggesting that RTP801 is activated in stressed Brn3a retinal ganglion cells.

In cultures of RGC-5 cells, RTP801 immunoreactivity was located in the cytoplasm and partly present in the mitochondria. An insult of blue light or CoCl2 increased RTP801 expression, which was accompanied by cell death. However, in cultures where RTP801 mRNA was downregulated, the negative influence of blue light and CoCl2 was blunted. Rapamycin nullified the CoCl2-induced up-regulation of RTP801 and attenuated cell death. Moreover, rapamycin was non-toxic to RGC-5 cells, even at a high concentration (10μM). The protective effect of rapamycin on RGC-5 cells caused by the inhibition of RTP801 suggests that rapamycin might attenuate retinal ganglion cell death in situ, as in glaucoma.

Concentration of various trace elements in the rat retina and their distribution in different structures. Ugarte M., Grime GW., Lord G., Geraki K., Collingwood JF., Finnegan ME., Farnfield H., Merchant M., Bailey MJ., Ward NI., Foster PJ., Bishop PN., Osborne NN., Metallomics. 2012;4:1245-54.

Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used to quantify the total amount of trace elements in retina from adult male Sprague-Dawley rats (n = 6). Concentration of trace elements within individual retinal areas in frozen sections of the fellow eye was established with the use of two methodologies: (1) particle-induced X-ray emission (PIXE) in combination with 3D depth profiling with Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and (2) synchrotron X-ray fluorescence (SXRF) microscopy. The most abundant metal in the retina was zinc, followed by iron and copper. Nickel, manganese, chromium, cobalt, selenium and cadmium were present in very small amounts. The PIXE and SXRF analysis yielded a non-homogenous pattern distribution of metals in the retina. Relatively high levels of zinc were found in the inner part of the photoreceptor inner segments (RIS)/outer limiting membrane (OLM), inner nuclear layer and plexiform layers. Iron was found to accumulate in the retinal pigment epithelium/choroid layer and RIS/OLM. Copper in turn, was localised primarily in the RIS/OLM and plexiform layers. The trace elements iron, copper, and zinc exist in different amounts and locations in the rat retina.

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5.3.

UNIDAD DE GENÉTICA OCULAR OBJETIVOS El incremento en la esperanza de vida y la disminución de la tasa de natalidad tienen un efecto directo en la proporción de personas mayores de 65 años, grupo poblacional que está aumentando más rápidamente en la mayoría de países, incluyendo España. Durante el envejecimiento aumenta el riesgo de padecer ciertas enfermedades asociadas a la acción de envejecer, entre las que se encuentran las enfermedades neurodegenerativas. El ojo, considerado como una extensión de nuestro cerebro, no está exento a padecer patologías neurodegenerativas asociadas al envejecimiento, como son el glaucoma y la degeneración de la mácula asociada a la edad (DMAE). Las líneas de investigación de la Unidad de Genética Ocular tratan de abordar estos problemas de salud pública de gran impacto, ya que tanto el glaucoma como la DMAE son las principales causas de ceguera irreversible en España y en el mundo.

INVESTIGADOR PRINCIPAL

Prof. Miguel Coca-Prados Cátedrático Rafael del Pino de Investigación en la Genética de Enfermedades Oculares en la Fundación de Investigación Oftalmológica.

INVESTIGADORES POST-DOCTORALES

Dra. Lydia Álvarez Fernández Doctora en Biología y experta en Genética y Biología Molecular.

Dr. Héctor González Iglesias Doctor en Química y experto en Proteómica y Metalómica.

Dra. Montserrat García Díaz Doctora en Biología y experta en Transcriptómica y Bioinformática y que cuenta con la ayuda del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica (subprograma Torres Quevedo), cofinanciado por el Fondo Social Europeo.

Las líneas de investigación que se desarrollan en esta unidad están perfectamente integradas y coordinadas, existiendo una sinergia total entre ellas con el fin último de trasladar los resultados a la práctica clínica.

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Como se observa en la Figura 1, durante el año 2013 la Unidad de Genética Ocular ha centrado sus esfuerzos en potenciar las líneas de investigación dedicadas al diagnóstico precoz del glaucoma mediante biomarcadores proteicos, al estudio de genes de riesgo asociados con Degeneración de la Mácula Asociada a la Edad (DMAE) y glaucoma, y al papel que desempeña el zinc en enfermedades oculares como DMAE, glaucoma y cataratas.

Figura 1: Líneas de Investigación de la Unidad de Genética Ocular: se indican los proyectos, objetivos y disciplinas científicas prioritarias, donde se refuerza la necesidad de cooperación multidisciplinar.

Abordar estas líneas de investigación tan complejas es posible debido al carácter multifacético del equipo investigador, cuyo objetivo último es poder trasladar los resultados obtenidos a la medicina clínica, con el fin de avanzar en la prevención, el diagnóstico precoz, la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas y el tratamiento personalizado de las enfermedades oculares más devastadoras. A continuación se describen los proyectos de investigación concretos, con los resultados más relevantes conseguidos a lo largo del año 2013.

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PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN PROYECTO 1

Biomarcadores proteicos de glaucoma.

El glaucoma engloba un grupo de neuropatías ópticas de origen multigénico y multifactorial, caracterizadas por una degeneración progresiva del nervio óptico, la muerte de las células ganglionares de la retina y la pérdida de campo visual. Esta enfermedad es una de las principales causas de ceguera en países industrializados y se estima que el número de personas afectadas en todo el mundo en el año 2020 alcanzará los ochenta millones. El comienzo de esta patología es, mayoritariamente, asintomático y el diagnóstico se realiza cuando ya se ha producido una importante, e irreversible, pérdida de visión. En la mayoría de los casos, la degeneración de la cabeza del nervio óptico precede al daño detectable del campo visual, estimándose que el umbral de diagnóstico del glaucoma conlleva la pérdida al menos del 25 al 35% de células ganglionares de la retina. Esto pone de manifiesto la gran importancia que tiene el estudio de los signos precoces de la enfermedad, a fin de poder abordarla en sus estados iniciales y evitar su progresión. En la Figura 2 se ilustra el efecto que tiene esta patología sobre la pérdida de visión, iniciándose la reducción del campo visual en la periferia para progresar hasta el área central, conociéndose popularmente como “visión o efecto túnel”.

Figura 2: La imagen de la izquierda ilustra la percepción visual normal, mientras que la de la derecha refleja la “visión túnel” consecuencia del glaucoma en un grado medio.

Dadas las dificultades existentes para realizar un diagnóstico precoz del glaucoma, con las técnicas psicofísicas y morfológicas disponibles actualmente, resulta imperativo diseñar nuevas estrategias de diagnóstico para identificar entre la población individuos en estadios tempranos

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de la enfermedad, así como para el seguimiento de individuos con riesgo de desarrollarla. Para ello, el abordaje que actualmente se trata de llevar a cabo, desde un punto de vista clínico, está basado en la búsqueda de biomarcadores de la enfermedad. La identificación de biomarcadores no solo resulta útil para el diagnóstico del glaucoma, ya que, además de lograr un diagnóstico en las etapas más tempranas de la enfermedad para iniciar el tratamiento correcto y establecer las pautas de seguimiento más adecuadas, constituye el arma más eficaz para evitar las graves consecuencias de esta enfermedad. Por lo tanto, dado el interés para la salud pública, resulta prioritario, y un reto a nivel mundial, el desarrollo de un test de diagnóstico de glaucoma no invasivo, de fácil acceso a los profesionales de la salud y aplicable a grandes cohortes poblacionales.

Este grupo de investigación ha trabajado en la búsqueda de biomarcadores génicos y proteicos para el diagnóstico de las patologías glaucomatosas más frecuentes: el glaucoma primario de ángulo abierto (GPAA) y el glaucoma pseudoexfoliativo (GPXE). Para ello, se ha llevado a cabo un estudio basado en proteómica diferencial, con muestras de suero sanguíneo de pacientes con estas patologías. La fácil accesibilidad a la sangre permite la toma de muestras de un mismo paciente en distintos estadios de la patología y el seguimiento de la respuesta a tratamientos terapéuticos. En este estudio se han identificado alteraciones en el suero de pacientes con GPAA y GPXE comparados con controles sanos, mediante un proceso metodológico que incluyó la ecualización de las proteínas de suero mediante ProteoMinerTM, el uso de electroforesis bidimensional diferencial en gel (2D-DIGE) y el empleo de espectrometría de masas molecular (MALDI-TOF/TOF y nanoLC-MS). De este modo, se ha logrado la identificación de un panel de 35 proteínas alteradas (sobre- o sub-expresadas) en las muestras de suero de pacientes con glaucoma. Mediante análisis por inmunoensayos cuantitativos (ELISA) de 17 de las proteínas más diferencialmente alteradas se confirmó que todas ellas se encontraron sobre-expresadas en las muestras de suero de pacientes con glaucoma. De este modo, se ha podido establecer un panel de biomarcadores candidatos que permiten diagnosticar la enfermedad glaucomatosa con un elevado porcentaje de acierto. Por otro lado, se han llevado a cabo estudios funcionales del panel de proteínas identificadas, sugiriendo que estas son parte de una red relacionada con la regulación de la respuesta inmune y de procesos inflamatorios. Este estudio proporciona una nueva base para validar las proteínas identificadas como biomarcadores de glaucoma en un cribado multiplexado a gran escala Este trabajo se ha publicado recientemente en la revista internacional Journal of Proteomics (http://dx.doi.org/10.1016/j.jprot.2013.12.006), con título “Comparative proteomic study in serum of patients with primary open-angle glaucoma and pseudoexfoliation glaucoma”.

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PROYECTO 2

Biomarcadores genéticos del GPXE: estudio de haplotipos del gen LOXL1 y su relación con el GPXE en la población española.

La complejidad de la patología glaucomatosa exige la búsqueda de biomarcadores desde diferentes abordajes. Así, este estudio genético complementaría el proyecto anterior referente a biomarcadores proteicos de glaucoma.

El glaucoma de ángulo abierto, la forma mayoritaria de glaucoma, puede clasificarse en glaucoma primario de ángulo abierto (GPAA) y glaucoma secundario de ángulo abierto. El glaucoma pseudoexfoliativo (GPXE) es la forma más frecuente de glaucoma secundario de ángulo abierto, y en países industrializados puede llegar al 50% entre los casos con glaucoma de ángulo abierto. Clínicamente, el GPXE se caracteriza por su rápida progresión, alta resistencia a la medicación y, en general, peor pronóstico que el GPAA. El GPXE se desarrolla y es muy prevalente entre individuos con síndrome exfoliativo (SE). El SE es un síndrome sistémico de causa desconocida en el que hay una acumulación de sustancia fibrilar específica que afecta no solo al ojo, sino también a otros órganos como pulmón, hígado, vesícula biliar, corazón, cerebro y riñón.

En general, el proceso patológico en GPXE se caracteriza por una acumulación crónica de un producto fibrilar anormal como consecuencia de su producción excesiva, una eliminación insuficiente o de ambas posibilidades. Este material fibrilar es de producción multifocal por varios tipos de células, incluyendo células del epitelio del cristalino, del epitelio ciliar no pigmentado, endotelio trabecular, endotelio corneal, células vasculares endoteliales y células del iris.

La prevalencia del GPXE varía ampliamente entre diferentes poblaciones étnicas, siendo alta en determinadas zonas de diversos países con pocos rasgos en común entre sí y entre las que se incluye la zona noroccidental de España. Estas diferencias se han atribuido principalmente a variaciones en el fondo genético entre estas poblaciones. Además, los estudios en gemelos o la agregación familiar avalan la importancia de la genética como factor de riesgo para esta enfermedad. Sin embargo, no se ha establecido un patrón de herencia claro, parece tratarse de una enfermedad multifactorial con múltiples genes y/o factores ambientales implicados. Todo esto hace interesante la búsqueda de marcadores genéticos del GPEX. En los últimos años se ha descubierto una fuerte asociación entre tres polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) en el gen LOXL1 (lysyl-oxidasa like protein 1) y el GPEX. Aunque estos polimorfismos fueron descubiertos en un estudio realizado entre individuos procedentes de Islandia y Suecia, este resultado fue confirmado posteriormente en múltiples poblaciones de distinto origen, confirmando al gen LOXL1 como el factor de riesgo genético más importante conocido hasta el momento. Sin embargo, los alelos de estos SNPs que confieren riesgo de desarrollar la enfermedad no coinciden en todas las poblaciones estudiadas, y, además, su

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prevalencia es elevada tambien en los controles, lo que revela que otros factores genéticos y/o ambientales están implicados en esta patología.

LOXL1 es un miembro de la familia de enzimas lisina oxidasas que son esenciales para la formación, estabilización y remodelación de fibras elásticas, impidiendo la pérdida de elasticidad de los tejidos con la edad. Estas enzimas unen y depositan elastina y otras proteínas en el entramado de la matriz extracelular. La familia de las lisina oxidasas tiene 5 miembros que codifican la proteína LOX y las proteínas LOX-like (LOXL1-LOXL4). Todas estas proteínas tienen una estructura similar que consiste en 7 exones, seis de los cuales (exones 2-7) presentan una fuerte homología y codifican el dominio catalítico C-terminal de estas proteínas. La diferencia en la secuencia genética entre los genes LOX reside principalmente en el exón 1, que codifica el pro-péptido de la proteína. Algunos estudios han mostrado que el pro-péptido de LOXL1 se une a tropoelastina y fibulina-5 y que esas interacciones son esenciales para la formación, mantenimiento y remodelación de las fibras elásticas. Tras la unión de LOXL1 a la matriz extracelular, el pro-péptido es cortado para la activación catalítica del enzima.

El gen LOXL1 se expresa en todos los tejidos oculares y extraoculares donde se ha visto acumulación del material típico del SE. Además, la expresión de este gen parece disminuir con la edad, lo cual es interesante ya que tanto el SE como el GPXE son enfermedades relacionadas con la edad.

En este trabajo hemos evaluado, por primera vez, la asociación entre polimorfismos en el gen LOXL1 y el GPXE en una población española, ya que, hasta el momento, no existía constancia bibliográfica sobre este tipo de estudios en nuestro país. Hemos identificado y caracterizado los SNPs a lo largo de todo el gen, así como en las regiones 3´ y 5´ del mismo, y hemos seleccionado los SNPs más relevantes y estudiado los haplotipos de riesgo para dichos SNPs asociados al GPXE en nuestra población. Los resultados obtenidos darán lugar a un artículo, actualmente en preparación, que será publicado en una revista científica de prestigio internacional.

La identificación de los SNPs asociados al GPXE en nuestra población representa el primer paso para valorar el riesgo genético relativo de un individuo a padecer GPXE, y es especialmente interesante para familiares de primer orden de pacientes afectados por la enfermedad, ya que aquellos individuos con mayor predisposición genética a GPXE podrían someterse a revisiones periódicas que faciliten un diagnóstico precoz de la enfermedad en el caso de que esta llegase a producirse.

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PROYECTO 3

Degeneración de la mácula asociada a la edad: metalotioneínas como posibles dianas terapéuticas.

La Degeneración de la Mácula Asociada a la Edad (DMAE) es la principal causa de ceguera irreversible entre personas mayores de 65 años. Al menos sesenta millones de personas están afectadas a nivel mundial, y se espera que esta cifra se triplique en los próximos trece años. La prevalencia de DMAE aumenta con la edad, afectando al 2% de la población de edad inferior a 40 años y al 30% de las personas mayores de 70 años. La presentación clínica de DMAE es una progresiva degeneración de una región de la retina, la mácula, la región del ojo que permite ver los detalles con claridad. En la Figura 3 se ilustra el efecto que tiene esta patología sobre la pérdida de visión, iniciándose la reducción del campo visual en el área central. Clínicamente se conocen dos fenotipos patológicos de DMAE: la forma seca, más prevalente y que representa aproximadamente el 80% de los casos, y la forma húmeda, que afecta al 20% restante. Ambas variantes conllevan a la pérdida de las células fotorreceptoras en la mácula y en la fóvea de la retina, con la consecuente pérdida de la agudeza visual y la ceguera. Actualmente, la terapia intravítrea antiangiogénica es el principal tratamiento frente a la forma neovascular de DMAE (forma húmeda), aunque resulta cara y de efectividad limitada. Además, no existe terapia alguna para la forma seca de DMAE, que es la más prevalente.

Figura 3: La imagen de la izquierda ilustra la percepción visual normal, mientras que la de la derecha refleja la visión borrosa consecuencia de la Degeneración Macular Asociada a la Edad.

Cada vez existen mayores evidencias que subrayan cómo la alteración en la homeostasis de metales, entre los que destaca el zinc, se encuentra involucrada en la progresión de enfermedades neurodegenerativas o debidas al envejecimiento. En condiciones fisiológicas,

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estos elementos están unidos a proteínas, y tan solo una pequeña fracción de los mismos está en estado libre. En cambio, cuando las concentraciones de estos elementos en estado libre son elevadas, pueden relacionarse con procesos patológicos como la DMAE. En particular, un grupo de proteínas que desempeñan funciones muy importantes en la homeostasis, “buffering” y “muffling” de metales son las metalotioneínas (MTs). Nuestro estudio aborda la regulación del estado celular oxidante/antioxidante a través de las metaloproteínas, en concreto las metalotioneínas, pudiendo ser una diana relevante para la prevención y terapia de la DMAE. Las MTs son proteínas que unen zinc y que poseen una amplia gama de funciones, entre las que se encuentran la neuroprotección, el mantenimiento de la homeostasis celular del zinc y la defensa frente al daño oxidativo y la inflamación. En un estudio previo llevado a cabo en nuestra unidad (J. Biol. Chem., 2012, 287(34), 28456-28469) se ha resaltado que en el ojo humano existe una abundancia muy significativa de MTs, y que sus múltiples isoformas pueden contribuir a diferentes mecanismos de defensa antioxidante de los distintos tejidos oculares. Cuando el ciclo redox Zn-MT experimenta algún tipo de desequilibrio, como un exceso de especies oxidativas o un mal funcionamiento de la síntesis o reducción de MTs, pueden producirse una cadena de eventos que conduzcan finalmente a la muerte celular.

Este funcionamiento del ciclo redox es consistente con el hecho observado de que los niveles de MTs disminuyen con la edad, aumentando la concentración de zinc libre en las células del RPE de la región macular de la retina. Creemos que esta situación es la que conduce al incremento del estrés oxidativo, al aumento de la citotoxicidad debida al zinc libre y la inflamación, procesos que tienen lugar durante el desarrollo de la DMAE. En este proyecto, nuestra propuesta basada en el desequilibrio redox Zn-MT existente durante la DMAE y su reactivación pretende descifrar si las MTs pueden llegar a ser una diana terapéutica eficiente y clave en el tratamiento de esta enfermedad.

Los resultados iniciales de este proyecto han sido publicados recientemente en la revista internacional Metallomics (http://dx.doi.org/10.1039/c3mt00298e), con título “Metallothioneins (MTs) in the human eye: a perspective article on the zinc–MT redox cycle”.

COLABORACIONES: PUBLICACIONES DERIVADAS DE LA ACTIVIDAD INVESTIGADORA A continuación se indican otros artículos científicos resultado de las diversas colaboraciones llevadas a cabo por esta unidad.

2.1.

Aroca-Aguilar JD., Martínez-Redondo F., Martín-Gil A., Pintor J., Coca-Prados M., Escribano J., “Bicarbonate-dependent secretion and proteolytic processing of recombinant Miocilina”. Plos One. (2013), 8(1):e54385.

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2.2.

Ioana Konz, Beatriz Fernández, María Luisa Fernández, Rosario Pereiro, Héctor González-Iglesias, Lydia Álvarez, Miguel Coca-Prados and Alfredo Sanz-Medel. “Gold Internal Standard Correction for Elemental Imaging of Soft Tissue Sections by LAICP-MS: Element Distribution in Eye Microstructures”. Analytical and Bioanalytical Chemistry, (2013), 405(10): 3091-3096. doi: 10.1007/s00216-013-6778-4,

2.3.

Konz, Ioana; Fernández-García, Beatriz; Fernández-Sánchez, María; Pereiro, Rosario; González-Iglesias, Héctor; Coca-Prados, Miguel; Sanz-Medel, Alfredo. “Quantiative bioimaging of trace elements in the human lens by LA-ICP-MS”, Analytical and Bioanalytical Chemistry, ABC-02227-2013, (2013, aceptado).

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6.

Unidad de Investigación Clínica OBJETIVOS La Unidad de Investigación Clínica es una característica diferencial de la tradición del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega y realiza fundamentalmente análisis de resultados “outcome análisis” y ensayos clínicos.

Esta actividad se viene haciendo desde varias generaciones en el IOFV, si bien la metodología se ha ido adaptando a cada momento. El contar con una masa crítica de más de 100.000 pacientes al año, 8.000 cirugías y bases de datos informatizadas para manejar la información hacen que podamos saber qué lentes intraoculares son las más apropiadas a cada paciente o cómo se puede indicar de forma individualizada un tratamiento ortopédico y refractivo a un paciente con una degeneración progresiva de la córnea como es el queratocono o cómo se puede innovar en el tratamiento quirúrgico del glaucoma, retina o transplantes de córnea.

Además, desde la creación de la FIO, la investigación clínica sirve a la Fundación para aportar problemas no resueltos y fenotipado de pacientes para la profundización en el estudio de las enfermedades.

6.1.

GRUPO DE SEGMENTO ANTERIOR: SUPERFICIE OCULAR, CÓRNEA, CIRUGÍA REFRACTIVA Y CRISTALINO INVESTIGADORES PRINCIPALES:

Prof. Luis Fernández-Vega, Dr. José F. Alfonso, Dr. Jesús Merayo.

INVESTIGADORES COLABORADORES:

Dr. José Blázquez, Dr. Carlos Lisa, Dr. Manuel Riaño, Dr. Mariano Yllera.

Colaboran también enfermeros/as, Opticos-Optometristas y personal técnico del IOFV.

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PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 1.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIDAD CLÍNICA DE CIRUGÍA REFRACTIVA 1.1.

CIRUGÍA CORNEAL 1.1.1. Estudio observacional del PRGF en PRK. Conocer la eficacia del PRGF en mejorar la cicatrización, dolor y calidad de visión tras PRK. 1.1.2. Estudio de biomarcadores en lágrima antes y después de LASIK. Objetivo final: detectar riesgo de ectasias por medidas en lágrima al comparar estos marcadores con los que aparecen en queratocono.

1.1.3. Corrección intraestromal de la PRESBICIA y ametropía asociada con láser FEMTEC en pacientes con implante de LIO monofocal. Estudio realizado para determinar la eficacia y seguridad del láser de Femtosegundos para la corrección de la presbicia y ametropía asociada, actuando a nivel del estroma corneal. El análisis de datos y seguimiento de los pacientes incluidos en este estudio permitirá proporcionar a un paciente intervenido con una lente monofocal, visión de cerca.

1.2.

CIRUGÍA NO CORNEAL 1.2.1. Análisis de resultados de las lentes de contacto epicristalinianas (ICL).

Tesis Doctoral de D. Dagoberto Almanzar.

1.2.2. Análisis de resultados de lentes ICL tóricas:. El objetivo es la estabilidad de las ICL tóricas. Hasta la fecha, se han recogido y analizado datos sobre una muestra de 90 pacientes de más de un año de seguimiento. Este proyecto ha dado lugar a una publicación en la revista Journal of Cataract. Así mismo, con los datos analizados, se han realizado presentaciones en los Congresos de la Sociedad Europea de Cirugía Refractiva y Catarata y en el Congreso de la Sociedad Española de Cirugía Refractiva y Catarata.

2.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIDAD CLÍNICA DE CIRUGÍA DEL CRISTALINO 2.1.

Estudio de la necesidad de láser yag en pacientes con implantes de lentes intraoculares difractivas.

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2.2.

Análisis de resultados de las distintas lentes difractivas comerciales.

2.3.

Desarrollo de nueva LIO multifocal.

2.4.

Desarrollo de nuevas lentes intraoculares con capacidad polimérica.

2.5.

Desarrollo de anillos capsulares poliméricos.

2.6.

Estudio observacional de la eficacia del Yellow en cirugía cataratas con LIO difractiva.

2.7.

Optimización del nomograma de lentes intraoculares fáquicas.

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Con los datos recabados durante los últimos diez años se realiza un ajuste al nomograma para el implante de estas lentes, con el objetivo de evitar una de las complicaciones más severas en la cirugía con este tipo de lentes intraoculares 2.8.

Ensayos clínicos: Alcon Protocol C-11-039 (lentes de +8.00 en pacientes con DMAE).

3.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIDAD CLÍNICA DE QUERATOCONO Y CIRUGÍA ADITIVA DE LA CÓRNEA 3.1.

Análisis de resultados del implante de anillos intraestromales (ICRS) para la corrección del queratocono (véanse publicaciones). Estudio prospectivo en el que hasta la fecha están incluidos más de 700 pacientes.

3.2.

Desarrollo de una clasificación quirúrgica para el implante de ICRS (véanse publicaciones).

El objetivo es la definición de un nomograma para la indicación ortopédica y refractiva de los ICRS en queratocono.

3.3.

Desarrollo de nuevos anillos intraestromales para la indicación personalizada.

3.4.

Protocolo clínico de fenotipado de queratocono. Análisis de resultados. Base de datos para el fenotipado de queratocono. Aplicaciones en la detección de biomarcadores.

3.5.

Desarrollo de una herramienta predictiva para el implante de ICRS. Evaluación de resultados en pacientes externos.

3.6.

Análisis de resultados del implante de ICRS para la corrección del astigmatismo en los transplantes de córnea.

3.7.

BIOCOR-SIMCOR. Desarrollar una herramienta biomecánica para la caracterización del queratocono y su posible aplicación en herramientas predictivas de indicación de cirugía (ICRS) (FICYT).

3.8.

Rehabilitación visual en queratocono: ICRS+ICL. Estudio prospectivo sobre córneas queratocónicas sometidas a una intervención con segmentos intraestromales y que han presentado un defecto refractivo susceptible de ser corregido con una lente fáquica. Sobre el análisis de los datos hallados se podrá proporcionar al paciente una opción terapéutica novedosa.

4.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIDAD CLÍNICA DE QUERATOPLASTIAS 4.1.

Análisis de resultados de queratoplastia pseudopenetrante protegida (PPK).

4.2.

Análisis de resultados del implante de endotelio corneal.

4.3.

Queratoplastia lamelar con córneas criopreservadas.

4.4.

Sensibilidad corneal en pacientes con queratoplastia tratados con PRGF.

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5.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIDAD CLÍNICA DE SUPERFICIE E INFLAMACIÓN OCULAR 5.1.

PRGF en patología de la superficie ocular. Base de datos para el estudio de la eficacia del PRGF en la patología de la superficie ocular. IC: Dña. Ana C. Riestra, Dña. Esther Vázquez.

5.2.

Sensibilidad corneal en voluntarios sanos y pacientes con patologías de la superficie ocular.

Estudiar su variación con tratamientos con fármacos de aplicación en superficie ocular conocidos y nuevos (mentol).

5.3.

SAHS y patología ocular. Evaluar el riesgo de padecer SAHS (síndrome de apnea-hipoapnea sueño) en pacientes con patologías oftalmológicas (insuficiencia límbica, glaucoma, oclusiones vasculares, DMAE).

5.4.

Presunta tuberculosis latente en pacientes con patología inflamatoria ocular.

5.5.

Proyecto SEBIFLA. Determinación de niveles de cloro en lágrima como marcador de síndrome de disfunción lagrimal (FICYT).

5.6.

Ensayos clínicos V.6.1. SANSIKA. Promotor: NOVAGALI PHARMA. Study number: 2011-000160-97. Estudio de la eficacia de la ciclosporina A en el ojo seco.

Título: A multicenter, randomized, double-masked, 2 parallel arm, vehicle controlled, 6 month phase III trial with a 6 month open label treatment safety follow-up, period to evaluate the efficacy and safety of cyclokat 1 mg/ml (ciclopsorin/cyclosporine) eye drops, emulsion administered once daily in adult patients with severe Dry Eye Disease (DED) NVG10E117 (N09F1001) (Dr. Merayo) V.6.2. CACICOL Promotor: Théa.

Study Number: LT4020-PIII-12/11.

Título: Efficacy and Safety assessment of T4020 versus vehicle in patients with chronic neurotrophic keratitis or corneal ulcer- Phase III study, international, multicentre, randomised, double- masked, 2 parallel groups, versus vehicle, in 124 evaluable patients treated for 28 days (Dr. Merayo).

V.6.3. NGF Promotor: Pharmanet, Dompé.

Study Number: NGF0212.

Título: Neurotrophic Keratitis- Evaluation of safety and efficacy of RHNGF in patients with stage 2 and 3 Neurotrophic Keratitis (Dr. Merayo.

V.6.4. SYL 1001 Promotor: Sylentis SAU. Título: Ensayo piloto para evaluar la seguridad y el efecto del SYL1001 en pacientes con dolor ocular (Dr. Merayo).

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6.2.

GRUPO DE VÍTREO-RETINA INVESTIGADORES PRINCIPALES:

Dr. Álvaro Fernández-Vega, Dra. Beatriz Fernández-Vega, Dra. Eva Villota y Dr. Santiago Morales

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 1. Proyectos de Investigación Análisis de resultados del agujero macular. Evolución con y sin cirugía de membrana limitante interna

2. Ensayos Clínicos 2.1.

VIVID Promotor: BAYER. Study number: BAY 86-5321/91745. V 2.0.

Título: A randomized, double masked, active controlled, phase III study of the efficacy and safety of repeated doses of intravitreal VEGF Trap-Eye in subjects with diabetic macular edema (Dra. Beatriz Fernández-Vega).

2.2.

OCTAVE Promotor: Novartis.

Study Number: CRFB002A2405.

Título: A 24-month, phase IIIb, randomized, single- masked, multicenter study assessing the efficacy and safety of three alternative treatment regimens of 0,5mg ranibizumab intravitreal injections guided by functional and/ or anatomical criteria, in patients with neovascular age- related macular degeneration (Dr. Álvaro Fernández- Vega).

2.3.

COMO Promotor: Allergan.

Study Number: MAF-AGN-OPH-RET-004.

Título: A 12- Month, Multicentre, Randomised, Parallel Group Study to Compare the Efficacy and Safety of Ozurdex versus Lucentis in Patients with Branch Retinal Vein Occlusion (Dr. Álvaro Fernández-Vega).

2.4.. Polaris Promotor: Bayer Pharma.

Study Number: AG- BAY- RAN- 2012- 02.

Título: Estudio prospectivo no intervencionista para valorar la eficacia del régimen de tratamiento actual con anti factor de crecimiento endotelial vascular (Anti- VEGF) en pacientes con edema macular diabético (EMD) con afectación central (Dr. Álvaro Fernández-Vega).

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2.5.

InEye Promotor: Sociedad Española de Retina y Vítreo.

Study Number: CRFB002AES03T. Título: Ensayo clínico en fase IV, abierto, aleatorizado, de 3 brazos, multicéntrico y de 12 meses de duración, para evaluar la eficacia y seguridad de dos regímenes de tratamiento, bimensual o PRN flexible individualizado de “tratar y extender”, versus un régimen PRN según criterios de estabilización mediante evaluaciones mensuales de inyecciones intravítreas de ranibizumab 0,5 mg en pacientes naïve con neovascularización coroidea secundaria a la degeneración macular relacionada con la edad (Dr. Álvaro FernándezVega).

2.6.

ALLERGAN Dexametasona y Ranibizumab Promotor: ALLERGAN. Study Number: 206 207-0,24.

Título: Estudio multicéntrico, abierto y aleatorio comparando la eficacia y seguridad del sistema de liberación de fármacos en el segmento posterior Dexametasona de 700 microgramos con Ranibizumab en pacientes con edema macular diabético.

6.3.

GRUPO DE GLAUCOMA INVESTIGADORES PRINCIPALES:

Dr. Pedro Pablo Rodríguez Calvo, Dra. Isabel Santos

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN I. Proyectos de Investigación SAHS. Estudio del Síndrome de Apnea e Hipoapnea durante el sueño en pacientes con glaucoma de baja tensión.

II. Ensayos Clínicos 2.1.

LUMIGAN Promotor: ALLERGAN. Study number: 192024-054.

Título: Estudio aleatorizado y multicéntrico con doble enmascaramiento y paralelo de dos años de duración sobre la seguridad del Lumingan 0,1 mg/ml comparado con Lumingan 0,13 mg/ml en pacientes con glaucoma o hipertensión ocular.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Publicaciones de la Unidad de Investigación Clínica 1:

Alfonso JF, Knorz M, Fernández-Vega L, Rincón JL, Suárez E, Titke C, Kohnen T. Clinical outcomes after bilateral implantation of an apodized +3.0 D toric diffractive multifocal intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 2014 Jan;40 (1):51-9.

2:

Knorz MC, Rincón JL, Suárez E, Alfonso JF, Fernández-Vega L, Titke C, Kohnen T, Tucker S. Subjective outcomes after bilateral implantation of an apodized diffractive +3.0 D multifocal toric IOL in a prospective clinical study. J Refract Surg. 2013 Nov;29(11):762-7.

3:

Lisa C, García-Fernández M, Madrid-Costa D, Torquetti L, Merayo-Lloves J, Alfonso JF. Femtosecond laser-assisted intrastromal corneal ring segment implantation for high astigmatism correction after penetrating keratoplasty. J Cataract Refract Surg. 2013 Nov;39(11):1660-7.

4:

Alfonso JF. September consultation #6. J Cataract Refract Surg. 2013. Sep;39(9):1448.

5:

Alfonso JF, Baamonde B, Belda-Salmerón L, Montés-Micó R, Fernández-Vega L. Collagen copolymer posterior chamber phakic intraocular lens for hyperopia correction: three-year follow-up. J Cataract Refract Surg. 2013 Oct;39(10):1519-27.

6:

Alfonso JF, Lisa C, Fernández-Vega Cueto L, Belda-Salmerón L, Madrid-Costa D, Montés-Micó R. Clinical outcomes after implantation of a posterior chamber collagen copolymer phakic intraocular lens with a central hole for myopic correction. J Cataract Refract Surg. 2013 Jun;39(6):915-21.

7:

Alfonso JF, Fernández-Vega Cueto L, Baamonde B, Merayo-Lloves J, Madrid-Costa D, Montes-Micó R. Inferior intrastromal corneal ring segments in paracentral keratoconus with no coincident topographic and coma axis. J Refract Surg. 2013 Apr;29(4):266-72.

8:

Torquetti L, Ferrara G, Almeida F, Cunha L, Ferrara P, Merayo-Lloves J. Clinical outcomes after intrastromal corneal ring segments reoperation in keratoconus patients. Int J Ophthalmol. 2013 Dec 18;6(6):796-800.

9.

Miguel Naveiras, Carlos Lisa, Dagoberto Almanzar, José F. Alfonso, Combined Descemet’s membrane endothelial keratoplasty, phacoemulsification and intraocular lens implantation in Fuchs´dystrophy. J Emmetropia 2013; 4: 65-71.

10. Alfonso JF, Lisa C, Fernández-Vega Cueto L, Poo-López A, Madrid-Costa D. 210-degree arc lengh intrastromal corneal ring segments in central hyperprolate keratoconus J. Cataract Refract. Surg. (in press).

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Memoria de Investigaciﾃｳn y Docencia. Aﾃ前 2013

11. Alfonso JF, Lisa C, Alfonso-Bartolozzi B, Pﾃｩrez-Vives Cari, Montﾃｩs-Mico R. V4b Toric Implantable Collamer Lens fo myopic astigmatism: one year follow-up J. Cataract Refract Surg. (in press).

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ÁREA DE DOCENCIA

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

7.

Actividad docente La actividad clínica y de investigación del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega y la Fundación de Investigación Oftalmológica generan una alta capacidad docente, que se materializa en los estudios de grado y post-grado en colaboración con la Universidad de Oviedo y otras Instituciones Académicas.

El objetivo final es la formación de investigadores profesionales de la Oftalmología y Ciencias de la Visión, altamente cualificados.

Aunque somos conscientes del coste que conlleva la formación desde la FIO, se apuesta de forma estratégica por ella ya que es la clave para mantener el cuidado de los pacientes y la actividad investigadora en niveles de excelencia.

Por ello, desde que se fundó la FIO se ha dimensionado y regularizado lo que ya se venía haciendo bien en el IOFV. Esto ha sido posible con el acuerdo marco de colaboración con la Universidad de Oviedo y el desarrollo de acuerdos específicos.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

7.1.

ESTUDIOS DE PREGRADO El Instituto Oftalmológico es un Hospital Docente de la Universidad de Oviedo donde cursan prácticas alumnos de la Facultad de Medicina, dentro de las asignaturas Proyecto 1 y Proyecto 2, así como en la especialidad de Oftalmología. A lo largo del año 2013, se ha acogido a más de 60 estudiantes y se estima ese mismo número para el curso 2014.

De igual modo, durante el verano, recibimos una alumna del grado de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Lleida (Asignatura Técnicas Instrumentales).

Además de la formación a los futuros médicos en oftalmología, el IOFV y la FIO acogen la asignatura de “Prácticas de Empresa” de los grados de Biología (5 alumnos/curso), Matemáticas (2 alumnos/curso) y Máster Universitario en Biomedicina y Oncología Molecular (2 alumnos/curso) de la Universidad de Oviedo.

De la Universidad de León, una alumna de grado de Biología, especialista en Biotecnología, realizó en la Fundación las “Prácticas de Empresa”.

Por otra parte, en el año 2013 una alumna de la Facultad de Biología obtuvo una de las becas “Banco de Santander” durante 3 meses en la FIO. Finalmente, realizaron prácticas de grado dos alumnos del grado de Optometría de la Universidad San Pablo-CEU.

7.2.

ESTUDIOS DE POST-GRADO Títulos oficiales Alumnos del Programa de Doctorado anteriores al curso 2013-14 Dña. Ana C. Riestra Ayora, Dña. Ana Fernández González, D. Dagoberto Almanzar Brito (República Dominicana), D. Miguel Naveiras Torres-Quiroga, D. Guilherme Hermeto Ferrara (Brasil), D. Alejandro Tello Hernández (Colombia), D. Virgilio Galvis Ramírez (Colombia), D. Jorge Eugenio Valdez García (México), Dña. Susana del Olmo, D. Tomás Villacampa, D. Carlos Lisa y Dña. Almudena Íñigo.

Desde el curso 2013-14 el IOFV y la FIO colaboran con el Programa de Doctorado en Ciencias de la Salud, Línea de Investigación de “Oftalmología y Ciencias de la Visión”.

Coordinador en la Comisión Académica: Prof. Jesús Merayo Lloves.

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Miembros de la línea de investigación y directores de tesis: Prof. Luis Quirós, Prof. Neville Osborne, Prof. Jesús Merayo, Prof. Luis Fernández-Vega, Prof. José F. Alfonso, Prof. Begoña Baamonde y Prof. Álvaro Meana.

Alumnos admitidos curso 2013-14: Dña. Bárbara Martín Escuer, D. Luis Fernández-Vega Cueto-Felgueroso y Dña. Isabel Santos Rodríguez-Vigil.

Títulos propios de la Universidad de Oviedo Máster en Superficie Ocular, Córnea, Cristalino y Cirugía Aditiva Máster profesionalizador clínico y de investigación (equivalente a los fellowship en el sistema de EEUU) que pretende dar una alta especialización al oftalmólogo en la investigación traslacional, prevención, diagnóstico y tratamiento médico quirúrgico en el área de la superficie ocular, córnea, cristalino y cirugía refractiva.

El objetivo final es que el oftalmólogo sea autosuficiente en el manejo de la patología de la subespecialidad.

Este Máster está destinado a oftalmólogos con interés en la sub-especialidad de la Superficie Ocular, Córnea, Cristalino y Cirugía Refractiva con vocación investigadora y docente.

Alumno del Máster: D. Carlos Lisa Fernández

Máster en Optometría Clínica Máster profesionalizador clínico y de investigación (equivalente a los fellowship de EEUU) que pretende subespecializar al Óptico-Optometrista para que pueda integrarse en equipos multidisciplinares de las clínicas oftalmológicas o departamentos oftalmológicos.

El objetivo final es que el Óptico–Optometrista sea autosuficiente en la aplicación de medidas optométricas como ayuda al manejo integral del paciente oftalmológico y que pueda desarrollar la aplicación del método científico de la subespecialidad.

Está destinado a Ópticos-Optometristas con interés en la optometría clínica y con vocación investigadora y docente.

Alumnas del Máster: Dña. Ana Louro Carrera Dña. Vanesa María Remes

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Máster en Enfermería Oftalmológica Máster profesionalizador clínico y de investigación (equivalente a los fellowship de EEUU) que pretende subespecializar al DUE (Diplomado Universitario en Enfermería) para que pueda integrarse en equipos multidisciplinares de las clínicas oftalmológicas o departamentos oftalmológicos.

El objetivo final es que los DUES sean autosuficientes en la aplicación de conocimientos oftalmológicos como ayuda al manejo integral del paciente oftalmológico dentro y fuera del quirófano, y que pueda desarrollar la aplicación del método científico a la subespecialidad.

Alumnas del Máster: Dña. Luisa Fernanda Viñuela Díaz-Moro Dña. María García Villamil Dña. Montserrat Gancedo Meana

Máster en Retina y Vítreo Máster profesionalizador clínico y de investigación (equivalente a los fellowship del sistema de EE.UU.) que pretende subespecializar al Oftalmólogo en la investigación traslacional, prevención, diagnóstico y tratamiento médico quirúrgico en el área de vítreo-retina.

El objetivo final es que el Oftalmólogo sea autosuficiente en el manejo de la patología de la subespecialidad.

Alumna del Máster: Dña. Eva Villota Deleu

Máster en Glaucoma Máster profesionalizador clínico y de investigación (equivalente a los fellowship del sistema de EE.UU.) que pretende subespecializar al Oftalmólogo en la investigación traslacional, prevención, diagnóstico y tratamiento médico quirúrgico en el área de glaucoma.

El objetivo final es que el Oftalmólogo sea autosuficiente en el manejo de la patología de la subespecialidad.

Alumno del Máster: D. Pedro Pablo Rodríguez Calvo

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Máster en Terapias Avanzadas y Medicina Regenerativa El Máster tiene una duración de 9 meses organizado con un total de 60 créditos ECTS. MÓDULO 1: marco regulatorio, bioseguridad y control de calidad en ATMP. MÓDULO 2: Metodología básica de los cultivos celulares y las técnicas de terapia génica, terapia celular e ingeniería tisular. MÓDULO 3: implicaciones de las ATMP en los modelos de negocio, limitaciones éticas y protocolos de investigación y transferencia tecnológica. MÓDULO 4: trabajo de investigación.

Al finalizar el Máster el alumno deberá ser capaz de: – Conocer el marco regulatorio europeo y nacional en el área de terapias avanzadas “advanced therapy medicinal products (ATMP)”, conocer las buenas prácticas de laboratorio, bioseguridad y riesgos en ATMP, y control de calidad en ATMP. – Conocer la metodología básica de los cultivos celulares y las técnicas de terapia génica, terapia celular e ingeniería tisular.

– Conocer las implicaciones de las ATMP en los modelos negocio, limitaciones éticas y protocolos de investigación y transferencia tecnológica.

– Saber realizar un proyecto y trabajo de investigación en ATMP. Alumnos/as: D. Marcos Pérez Basterrechea Dña. Amaya Ferrero Gutiérrez Dña. María Álvarez Viejo Dña. Silvia Pérez López Dña. Yolanda Menéndez Menéndez D. Jesús Otero Hernández D. Álvaro Meana Infiesta D. Eduardo Anitua Aldecoa D. Manuel Chacón Rodríguez Dña. Natalia Vázquez Moreno Dña. Ana Cristina Riestra Ayora D. Gorka Orive Hernández D. Jesús Merayo Lloves D. Miguel Navieras Torres-Quiroga D. Peio Sánchez Arimendi-Arrieta Dña. Sara Llames Dña. Eva García

Curso de Experto Universitario en Cirugía Aditiva de la Córnea Curso de Experto Universitario que pretende formar al Oftalmólogo experto en córnea y cirugía del segmento anterior en las técnicas de cirugía aditiva de la córnea para la corrección ortopédica y refractiva de las ectasias corneales (queratocono, degeneración marginal pelúcida de la córnea, ectasias iatrogénica, traumática y otras).

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Además, el Oftalmólogo podrá formarse en investigación traslacional en queratocono y técnicas de cirugía aditiva de la córnea. El objetivo final es que el Oftalmólogo sea autosuficiente en el manejo de la patología susceptible de ser tratada con cirugía aditiva de la córnea.

Alumnos/as: D. Álvaro Fidalgo Broncazo Dña. Lucía Cabrillo Estévez Dña. Carmen Costales Álvarez Dña. Almudena del Hierro Zarzuelo

Curso de Experto Universitario en Lentes Fáquicas epicapsulares Curso de Experto Universitario que pretende formar al Oftalmólogo experto en córnea y cirugía de lentes fáquicas epicapsulares.

Alumnos/as: Dña. Míriam García Fernández Dña. Lucía Cabrillo Estévez Dña. Bárbara Martín Escuer Dña. Carmen Costales Álvarez

Programa de Formación Continuada en Ciencias de la Visión El objetivo de este programa es acreditar la formación continuada en Oftalmología y Ciencias de la Visión en la Universidad de Oviedo.

Esta actividad cuenta con el patrocinio de los laboratorios ALCON, THÉA, BAUSCH & LOMB y ANGELINI. Todos los Oftalmólogos del Instituto Oftalmológico Fernández-Vega están matriculados en este programa y algunos de los médicos residentes del Hospital Central de Asturias.

Asignaturas del Programa de Formación Continuada en Ciencias de la Visión 1. Sesiones Clínicas coordinador de la asignatura: Dr. José F. Alfonso Sánchez.

— “NEVANAC: nuevo AINE con eficacia en el tratamiento del Edema Macular”. 18 de marzo. Ponente: Dña. Neus Díez.

— “Maculopatía miópica”. 28 de octubre. Dr. Álvaro Fernández-Vega.

— “Cirugía plástica”. 25 de noviembre. Ponente: Dr. Javier Fernández-Vega.

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— “Evidencias clínicas de suplementos orales para tratamiento de ojo seco”. 2 de diciembre. Ponente: Dr. Jaime Borrás.

2. Sesiones bibliográficas coordinadora de la asignatura: Dña. Susana del Olmo Aguado — “Wound Healing: modelos experimentales”. 22 de octubre. Ponente Dra. Belén Joglar.

— “Estrategias para la identificación de biomarcadores: un enfoque proteómico”. 12 de noviembre. Ponente: Dr. Héctor González.

— Modelos animales en investigación ocular”. 17 de diciembre de 2013. Ponente: D. Enol Artime.

3. Seminarios de Investigación coordinador de la asignatura: Dr. Ignacio Alcalde.

— “Modelos de la encelopatía hepática desde la Psicobiología”. 20 de febrero. Ponente: Dña. Natalia Arias.

— “Construcción y validación de escalas psicométricas. Una aproximación a los conceptos de fiabilidad y validez”. 27 de febrero. Ponente: Prof. Joaquín Tomás.

— “Research on Ocular Surface inflamation: an example on allergy”. 13 de marzo.

Ponente: Prof. Andrea Leonardi.

— “Factores de crecimiento plaquetarios (PRGF) en medicina regenerativa”. 11 de octubre. Ponente: Dr. Eduardo Anitua.

— “Factores de crecimiento plaquetarios (PRGF) en Medicina Regenerativa. Parte II”.

16 de octubre. Ponente: Dr. Gorka Orive.

— “Trasplante de tejidos. Marco regulatorio, RD 1301/2006. Actividad de los Bancos de Tejidos. Descripción de los diferentes tejidos y las bases fisiológicas de su empleo”. 30 de octubre. Ponente: Dr. Álvaro Meana.

— “Trasplante de órganos. Sistema español de donación. Marco legislativo y retos futuros”. 6 de noviembre. Ponente: Dra. Dolores Escudero.

— “Terapias avanzadas como oportunidad de Innovación. Generación de empresas a partir del conocimiento”. 8 de noviembre. Ponente: D. José Manuel Pérez Díaz.

— “Modelos de transferencia de ciencia y tecnología al mercado: creación de empresas basadas en la ciencia y patentes. Parte I”. 15 de noviembre. Ponentes: Dña. Cristina Fanjul Alonso y Dña. Belén Flecha Sors.

— “Modelos de transferencia de ciencia y tecnología al mercado: creación de empresas basadas en la ciencia y patentes. Parte II”. 22 de noviembre. Ponentes: Dña. Cristina Fanjul Alonso y Dña. Belén Flecha Sors.

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— “Producción de scaffolds para ingeniería tisular. Scaffolds poliméricos”. 27 de noviembre. Ponente: Dr. Julio San Román.

— “Capital riesgo e inversiones. Papel de este sector en el campo de las terapias avanzadas. Cómo presentar un proyecto ante inversiones”. 29 de noviembre. Ponente: Dña. Angels Roqueta.

— “The metabolic faces of cancer”. 12 de diciembre. Ponente: Dr. Alejandro Vázquez Martín.

— “Sistemas de calidad, generalidades”. 13 de diciembre. Ponente: Dr. Alberto Fernández León.

4. Sesiones de actualización coordinador de la asignatura: D. Carlos Lisa.

— “Disfunción de glándulas de Meibomio”. 31 de enero. Ponente: Dra. María Fernández.

— “Manejo quirúrgico de los agujeros maculares”. 21 de febrero. Ponente: Dr. Santiago Morales.

—- “Aberraciones ópticas”. 28 de febrero. Ponente: Dña. Sara Ceballos.

— “Lentes progresivas”. 14 de marzo. Ponente: Dña. Elena del Val Sánchez-Pacheco.

— “Instrumentación en transplantes”. 11 de abril. Ponente: Dña. Irene Alonso Fernández.

— “ICL V4C: evolución y sizing”. 25 de abril. Ponente: Dña. Ana Palacios Bustamante.

— “Formulación de PRGF”. 9 de mayo. Ponente: Dña. Paula Manilla Ruiz.

— “Instrumentación en cirugía plástica ocular”. 23 de mayo. Ponente: Dña. Elena González López.

— “Biometría de lentes intraoculares para la cirugía de cristalino”. 30 de mayo. Ponente: Dña. Carmen Fernández Merayo.

— “Superficie ocular. Ojo seco”. 28 de noviembre. Ponente: Dr. Jesús Merayo.

5. Seminarios regionales de Oftalmología coordinadora de la asignatura: Dra. Begoña Baamonde.

Estos seminarios son organizados por la Cátedra de Oftalmología de la Universidad de Oviedo y el Servicio de Oftalmología del HUCA. — Seminario del 23 de febrero •

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Conferencia: “Complicaciones de los explantes epiesclerales. Manejo por el oftalmólogo general”. Dr. J. Elizalde.

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

•

Comunicaciones: “Endoftalmitis fúngica bilateral secundaria a pionefrosis”.

Dres. J. Galindo, S. Laria y A. García.

“Uveítis presuntamente tuberculosa. A propósito de un caso”.

Dres. J. Merayo y F. Fernández Rodríguez.

— Seminario del 6 de abril.

•

Conferencia: “Cirugía refractiva en la infancia”. Dr. P. Gómez de Liaño.

•

Comunicaciones: “Nuestros resultados en la cirugía del agujero macular sin pelado de la membrana limitante interna”. Dres. A. Fernández-Vega, E. Villota y S. Morales.

“Endoftalmitis endógenas bacterianas”. Dres. A. Sampedro y N. Fernández

— Seminario del 8 de junio.

•

Conferencia: “Manejo perioperatorio de fármacos antiglaucomatosos en la cirugía de la catarata”. Dr. J. M. Urcelay.

•

Comunicaciones: “Hemangiomas corio-retinianos”.

Dres. C. Santalla Castro, D. Álvarez Fernández y A. García Alonso.

“Trombosis del seno cavernoso con obstrucción de arteria central de la retina” Dres. C. Rubiera Alija, J. Galindo Bocero y M. Fonolla.

— Seminario del 19 de octubre.

•

Conferencia: “Las estrategias en las queratitis infecciosas”. Dr. Juan J. Pérez Santonja.

•

Comunicaciones: “Utilidad de la citometría de flujo en el diagnóstico de la uveítis intermedia”.

Dres. C. Costales Álvarez, J. Galindo Bocero, A. Señais González y P. Roza Reyes.

“Carcinoma sebáceo. Dificultad diagnóstica”.

Dres. D. Álvarez Fernández, C. González Rodríguez y P. Roza Reyes.

— Seminario del 14 de diciembre.

•

Conferencia: “Tratamiento de la ambliopía”. Dr. J. C. Castiella.

•

Comunicaciones: “Aflibercept intravítreo para el tratamiento de la DMAE exudativa refractaria a otros antiagiogénicos. Primeros resultados”.

Dres. E. Villota, A. Fernández-Vega, B. Fernández-Vega y A. Riestra.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

“Cambios maculares tras cirugía de catarata convencional en pacientes con defectos foveolares de espesor parcial idiopáticos”.

Dres. M. García Fernández J. Castro y C. González-Castaño

6. Curso monográfico de actualización del Instituto Oftalmológico FernándezVega El Instituto Oftalmológico Fernández-Vega organizó el curso de actualización “Técnicas prácticas en cirugía plástica ocular”, que se celebró en las instalaciones de Oviedo los días 10 y 11 de mayo de 2013 y en el que se dieron cita prestigiosos especialistas del panorama nacional e internacional para abordar las últimas novedades en el tema.

El Dr. Frank Nesi, director de uno de los mejores programas de formación en Oculoplastia de Estados Unidos, y el Dr. César Sierra, profesor de la prestigiosa Universidad de Yale, en Connecticut, así como ponentes nacionales de los más prestigiosos centros oftalmológicos abordaron las últimas novedades en el tratamiento de las patologías orbitarias, de los párpados, vías lagrimales y otros tratamientos más cercanos a la estética, como la blefaroplastia, el lifting medio facial o el lifting de las cejas y el uso de la toxina botulínica por el oftalmólogo.

Para complementar las ponencias se realizó una sesión de cirugía en directo desde los quirófanos del Instituto para llevar a cabo varias intervenciones quirúrgicas de las patologías más frecuentes en las que los asistentes pudieron formular preguntas en directo a los cirujanos sobre determinados pasos de las técnicas que estaban realizando.

El curso, incluido en el Programa de Formación Continuada de la Universidad de Oviedo, ha sido dirigido por el Dr. Javier Fernández-Vega Sanz, Jefe de la Unidad de Cirugía Plástica Ocular del Instituto Oftalmológico.

El Dr. Javier Fernández-Vega, durante el Curso monográfico.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Formación de Médicos Residentes coordinador: Dr. José F. Alfonso.

El IOFV está acreditado para la formación de médicos residentes de Oftalmología y recibe periódicamente a Oftalmólogos en formación para realizar estancias cortas. La acción formativa es de especial importancia en subespecialidades como la de córnea, cirugía refractiva y catarata, donde la oferta de formación en los sistemas públicos de salud es muy limitada.

Aunque esta oferta formativa tiene especial dedicación a los MIR de los hospitales de Asturias, también está abierta a nivel nacional e internacional. Así, en el último curso han rotado por el Instituto Oftalmológico Fernández-Vega Oftalmólogos en formación de muy diversas provincias españolas y de países como Argentina, Portugal o Alemania.

Dña. Miriam García Fernández Hospital Universitario Central de Asturias, Oviedo, Asturias D. Luis Miguel Ruiz Herrero Hospital General Universitario Gregorio Marañón, Madrid D. Álvaro Rodríguez Ratón Hospital Galdakao – Usánsolo, Galdakao, Vizcaya D. Vicente Martín Rodríguez Hospital General Universitario Gregorio Marañón, Madrid Dña. Martha Lizarazu Clínica Oftalmológica del Caribe, Barranquilla (Colombia) D. Álvaro Fidalgo Broncazo Hospital General La Mancha Centro, Alcázar de San Juan, Ciudad Real Dña. Isabel Bachmeier Universidad de Regensburg, Alemania D. Tiago Pacheco Monteiro Hospital CUF Porto. Hospital de Braga, Portugal Dña. Lucía Cabrillo Estévez Hospital Universitario de Salamanca, Salamanca Dña. Ana María Aramburu del Boz Grupo Oftalvist Jerez, Jerez de la Frontera, Cádiz Dña. Carmen Triviño García-Franco Hospital Universitario Ramón y Cajal, Madrid Dña. Elena Sevillano Fernández Hospital Universitario de Getafe, Madrid D. Francisco Javier Escudero Domínguez Hospital Universitario de Salamanca, Salamanca

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Dña. Paula Talavera González Hospital Universitario Central de Asturias, Oviedo, Asturias D. Alfonso Martínez de Carneros Llorente Fundación Jiménez Díaz, Madrid

7.3.

OTROS ESTUDIOS Del Instituto de Enseñanza Secundaria Cerdeño y del Centro OVIDA Formación realizaron prácticas en nuestro centro alumnos pertenecientes al Grado Medio en Imagen para el Diagnóstico, Grado Superior en Imagen para el Diagnóstico, Grado Superior en Instalaciones de Telecomunicaciones, Grado Medio en Farmacia y Parafarmacia, Grado Medio en Archivo, Grado Superior en Anatomía Patológica y Citología.

7.4.

OTRAS ACTIVIDADES II Encuentro de Asistentes de Dirección

El sábado 19 de octubre tuvo lugar, en las instalaciones del Instituto Oftalmológico FernándezVega, el II Encuentro de Asistentes de Dirección, que contó con la presencia del Prof. Luis Fernández-Vega, encargado de presentar el acto.

Entre los conferenciantes, Dña. Yolanda Gutiérrez (Socia de Eversheds), D. Nicanor Fernández (Atlántica Empresas), D. Javier García (Alcon) y el periodista D. Pachi Poncela.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

7.5.

PROFESORADO Profesores de la Universidad de Oviedo, Instituto Oftalmológico Fernández-Vega y la Fundación de Investigación Oftalmológica: Prof. Luis Fernández-Vega Sanz, D. Álvaro Fernández-Vega Sanz, D. Javier Fernández-Vega Sanz, Dr. José F. Alfonso Sánchez, Dra. Begoña Baamonde Arbaiza, Dr. Jesús Merayo Lloves, Dr. Álvaro Meana Infiesta, D. Pedro Pablo Rodríguez Calvo, Dr. Ignacio Alcalde Domínguez, D. Manuel Álvarez Prada, Dña. Silvia García Peláez, D. Javier Lozano Sanroma, D. Avelino Ojanguren Fernández, Dña. Susana del Olmo Aguado, Dña. María Rueda Mansilla y D. Ignacio Serrano Peláez.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

8.

Mecenazgo y participación

en proyectos con financiación competitiva 8.1. MECENAZGO El Instituto Oftalmológico Fernández-Vega colabora con la Fundación de Investigación Oftalmológica mediante aportaciones económicas y la cesión de sus instalaciones para los laboratorios en los que desarrolla básicamente su cometido. También los profesionales del Instituto participan en proyectos con la FIO y personal del Instituto colabora en actividades de administración, gerencia y gestión.

La Fundación María Cristina Masaveu Peterson nos ayuda desde el inicio de nuestra actividad. Su apoyo se dirige a las tres líneas de investigación que desarrollamos.

En diciembre de 2013, renovó su compromiso con nuestro trabajo en el año 2014.

La Fundación Rafael del Pino tiene suscrito un Convenio de colaboración con nuestra Fundación dentro del cual el Doctor Miguel Coca-Prados, que ha desarrollado su carrera profesional en la Universidad de Yale (EEUU), es investigador titular de la “Cátedra Rafael del Pino”. La Fundación Rafael del Pino ha renovado este nombramiento para los próximos tres años.

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La Fundación BBVA ha reconocido al Profesor Neville Osborne, de la Universidad de Oxford, con la “Cátedra en Biomedicina Fundación BBVA” en la FIO desde el año 2009, colaborando así en la financiación de sus investigaciones. El Profesor Neville Osborne realiza sus estudios como investigador principal dentro del laboratorio de Neurobiología de la Retina y está formando dos jóvenes investigadores en Neuroprotección, con el fin último de profundizar en el conocimiento de patologías oculares neurodegenerativas.

Los estudios realizados en el laboratorio de Neurobiología de la Retina contaron en 2013 con la colaboración de la Fundación Endesa, que de esta forma presta su apoyo a la investigación que dirige el Prof.

Neville Osborne en la FIO.

La Fundación Ramón Areces viene prestando su colaboración a las distintas Unidades de Investigación de la FIO desde el año 2009.

Esta entidad bancaria colabora con la Fundación de Investigación Oftalmológica mediante la financiación de una beca de la que es titular Dña. Almudena Íñigo Portugués, Investigadora Pre-doctoral del Laboratorio de Superficie Ocular.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

La Caixa colabora con la Fundación a través de la financiación del proyecto “Caracterización del queratocono mediante el estudio de inervación corneal e inmunohistorquímica de marcadores corneales. Estudio clínico y experimental”, que se desarrolló a lo largo del los años 2012 y 2013.

La compañía STAAR Surgical colabora con la Investigación Clínica que se desarrolla en la Fundación de Investigación Oftalmológica. “Analisis de resultados de Lentes intraoculares epicristalinianas”.

AJL colabora en Investigación Clínica con el proyecto de “Análisis de resultados de segmentos de anillos intracorneales”

El Laboratorio NOVARTIS colabora con la Fundación de Investigación Oftalmológica mediante una beca al laboratorio de Neurobiología de la Retina durante el curso 2013-14 y con la formación en retina de Oftalmólogos.

Los laboratorios BAUSCH + LOMB, THÉA, ALCON y ANGELINI colaboran con el área docente de la Fundación de Investigación Oftalmológica, a través del patrocinio de los seminarios, que se realizan dentro del Programa de Formación Continuada en Ciencias de la Visión.

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La Fundación también cuenta con el apoyo económico desde el año 2009 de D. Juan Carlos Guerra Zunzunegui y de D. Tomás Rey Gómez.

La FIO agradece las donaciones para proyectos de investigación de los pacientes que voluntariamente y de una forma anónima vienen colaborando con nuestra actividad.

8.2.

PROYECTOS CON FINANCIACIÓN COMPETITIVA

8.2.1.

Europeos Proyectos concedidos al Instituto Oftalmológico Fernández-Vega en los que colabora la Fundación de Investigación Oftalmológica

TÍTULO DEL PROYECTO

Design of Biocompatible and Customized Interfaces, Surface and Coating for Intra Ocular Lens (IOLs)

ENTIDAD FINANCIADORA

Instituto de Desarrollo Económico del Principado de Asturias (IDEPA)

REFERENCIA

IDE/2013/000026

DURACIÓN

Desde 01/07/2013 hasta 31/12/2014

IMPORTE

119.814,71 euros

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

8.2.2.

Nacionales Proyectos concedidos a la Fundación de Investigación Oftalmológica

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TÍTULO DEL PROYECTO

Desarrollo, caracterización y modulación de un modelo experimental de ectasia (queratocono) que permita el tratamiento regenerativo del tejido ocular

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Ciencia e Innovación.

Instituto de Salud Carlos III

REFERENCIA

PI11/02886

DURACIÓN

Desde 01/01/2012 a 31/12/2014

IMPORTE

104.362,50 Euros

TÍTULO DEL PROYECTO

Validación de biomarcadores del glaucoma: traslación clínica

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Economía y Competitividad.

Instituto de Salud Carlos III

REFERENCIA

PI13/01961

DURACIÓN

Desde 01/01/2014 a 31/12/2016

IMPORTE

69.575,00 euros

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

TÍTULO DEL PROYECTO

Desarrollo y optimización de córneas por medio de terapias avanzadas y nuevos materiales derivados de la seda para su empleo en reconstrucción de la superficie ocular y queratoplastias (SYLCOR)

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Economía y Competitividad.

Convocatoria INNPACTO 2012

REFERENCIA

IPT-2012-1029-010000

DURACIÓN

Desde 01/08/2012 a 31/12/2015

IMPORTE

30.000 euros (subcontrata)

TÍTULO DEL PROYECTO

Soluciones innovadoras para el tratamiento y diagnóstico del ojo seco (INDREYE)

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Economía y Competitividad.

Convocatoria INNPACTO 2012

REFERENCIA

IPT-2012-0438-010000

DURACIÓN

Desde 01/08/2012 a 31/12/2015

IMPORTE

8.500 euros (subcontrata)

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

TÍTULO DEL PROYECTO

Estudio experimental de la aplicación tópica del Plasma Rico en Factores de Crecimiento (PRGF) en la regeneración corneal

ENTIDAD FINANCIADORA

Fundación Mutua Madrileña

REFERENCIA DURACIÓN

Desde 01/01/2012 a 31/12/2014

IMPORTE

25.000 euros

TÍTULO DEL PROYECTO

El transplante de córneas en el siglo XXI. Estructura y logística de un futuro Banco de Tejidos en Oftalmología

ENTIDAD FINANCIADORA

Fundación Mutua Madrileña

REFERENCIA

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DURACIÓN

Desde 01/01/2013 a 31/12/2014

IMPORTE

25.000 euros

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Proyectos concedidos al Instituto Oftalmológico Fernández-Vega en los que colabora la Fundación de Investigación Oftalmológica

TÍTULO DEL PROYECTO

Desarrollo y optimización de córneas por medio de terapias avanzadas y nuevos materiales derivados de la seda para su empleo en reconstrucción de la superficie ocular y queratoplastias (SYLCOR)

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Economía y Competitividad.

Convocatoria INNPACTO 2012

REFERENCIA

IPT-2012-1029-010000

DURACIÓN

Desde 01/08/2012 a 31/12/2015

IMPORTE

895.459,06 euros (préstamo)

TÍTULO DEL PROYECTO

Estudios de haplotipos del gen y su relación con la degeneración de la mácula asociada a la edad (dmae) en la población española y búsqueda de biomarcadores génicos

ENTIDAD FINANCIADORA

Ministerio de Economía y Competitividad.

Convocatoria Programa Torres Quevedo conv. 2012

REFERENCIA

IPQ-12-05444

DURACIÓN

Desde 01/11/2013 a 31/10/2016

IMPORTE

58.436,82 euros

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

8.2.3.

Regionales Proyectos concedidos al Instituto Oftalmológico Fernández-Vega en los que colabora la Fundación de Investigación Oftalmológica

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TÍTULO DEL PROYECTO

Biorreactores con sensores integrados para la monitorización del crecimiento celular en terapias avanzadas (SENSCEL)

ENTIDAD FINANCIADORA

Gobierno del Principado de Asturias. Fundación para el Fomento en Asturias de la Investigación Científica Aplicada y Tecnológica (FICYT)

REFERENCIA

IE 13-142C2

DURACIÓN

Desde 01/07/2013 a 31/12/2014

IMPORTE

53.907,00 euros

TÍTULO DEL PROYECTO

Diagnóstico precoz del glaucoma: aplicación de nuevas tecnologías para la determinación de biomarcadores séricos

ENTIDAD FINANCIADORA

Gobierno del Principado de Asturias. Fundación para el Fomento en Asturias de la Investigación Científica Aplicada y Tecnológica (FICYT)

REFERENCIA

IE 13-031

DURACIÓN

Desde 01/07/2013 a 31/12/2014

IMPORTE

76.203,06 euros

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

8.2.4.

TÍTULO DEL PROYECTO

Empleo de scaffolds mediante la tecnología de “organ printing” en el desarrollo de endotelios corneales artificiales

ENTIDAD FINANCIADORA

Instituto de Desarrollo Económico del Principado de Asturias (IDEPA). Convocatoria INNOVA-IDEPA

REFERENCIA

IDE/2012/000302

DURACIÓN

Desde 28/11/2012 a 29/11/2013

IMPORTE

46.975,46 euros

Proyectos con financiación privada TÍTULO DEL PROYECTO

Effectiveness of Regenerative Drops (Cacicol) on Corneal Ulcers (Post PRK) in an experimental animal model

ENTIDAD FINANCIADORA

Laboratorios THEA

DURACIÓN

Desde 01/01/2013 a 30/11/2013

TÍTULO DEL PROYECTO

Análisis de la eficacia de productos y formulaciones tópicas para el dolor en un modelo animal

ENTIDAD FINANCIADORA

FARMALIDER

DURACIÓN

Desde 30/09/2013 a 25/11/2013

INNOVATIVE PHARMACEUTICAL CENTER

109

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

9.

Divulgación de la Investigación 9.1.

ARTÍCULOS ORIGINALES Publicaciones del Grupo de Superficie Ocular y Córnea

110

1:

Martínez-García MC, Martínez T, Pañeda C, Gallego P, Jiménez AI, Merayo J. Differential expression and localization of transient receptor potential vanilloid 1 in rabbit and human eyes. Histol Histopathol. 2013

2:

Soria J, Durán JA, Etxebarría J, Merayo J, González N, Reigada R, García I, Acera A, Suárez T. Tear proteome and protein network analyses reveal a novel pentamarker panel for tear film characterization in dry eye and meibomian gland dysfunction. J Proteomics. 2013 Jan 14;78:94-112.

3:

Anitua E, Muruzábal F, De la Fuente M, Merayo-Lloves J, Orive G. Effects of heattreatment on plasma rich in growth factors-derived autologous eye drop. Exp Eye Res. 2014 Feb;119:27-34.

4:

Zeppieri M, Salvetat ML, Beltrami AP, Cesselli D, Bergamin N, Russo R, Avaliere F, Varano GP, Alcalde I, Merayo J, Brusini P, Beltrami CA, Parodi PC. Human adipose-derived stem cells for the treatment of chemically burned rat cornea: preliminary results. Curr Eye Res. 2013 Apr;38(4):451-63.

5:

Blanco-Mezquita T, Martinez-García C, Proençaa R, Zieske JD, Bonini S, Lambiase A, Merayo-Lloves J. Nerve growth factor promotes corneal epithelial migration by enhancing expression of matrix metalloprotease-9. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013 Jun 4;54(6):3880-90.

6:

Anitua E, Muruzábal F, Pino A, Merayo-Lloves J, Orive G. Biological Stability of Plasma Rich in Growth Factors Eye Drops After Storage of 3 Months. Cornea. 2013 Aug 22.

PubMed PMID: 23974892.

7:

Anitua E, Muruzábal F, Alcalde I, Merayo-Lloves J, Orive G. Plasma rich in growth factors (PRGF-Endoret) stimulates corneal wound healing and reduces haze formation after PRK surgery. Exp Eye Res. 2013 Oct;115:153-61.

8:

Fernández-González A, Alonso-Ron C, Alcalde I, Gallar J, Meana A, Merayo-Lloves J, Belmonte C. Expression of cholecystokinin, gastrin and their receptors in the mouse cornea. Invest Ophthalmol Vis Sci (Under 2nd review). IF= 3.441

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

En prensa / Revisión: 2013: 9:

Parra A, González O, Gallar, Merayo J., Belmonte C. Influence of osmolarity on corneal sensory receptors (Submitted Invest Ophthal Vis Sci. 2013).

Publicaciones del Grupo de Neurobiología de la Retina 1:

Ugarte M, Osborne NN. Recent advances in the understanding of the role of zinc in ocular tissues. Metallomics. 2014 Jan 29;6(2):189-200.

2:

Osborne NN, del Olmo-Aguado S. Maintenance of retinal ganglion cell mitochondrial functions as a neuroprotective strategy in glaucoma. Curr Opin Pharmacol. 2013 Feb; 13(1):16-22.

3:

del Olmo-Aguado S, Núñez-Álvarez C, Ji D, Manso AG, Osborne NN. RTP801 immunoreactivity in retinal ganglion cells and its down-regulation in cultured cells protect them from light and cobalt chloride. Brain Res Bull. 2013 Sep;98:132-44.

4:

Ugarte M, Osborne NN, Brown LA, Bishop PN. Iron, zinc, and copper in retinal physiology and disease. Surv Ophthalmol. 2013 Nov-Dec;58(6):585-609.

Publicaciones del Grupo de Genética Ocular 1:

González-Iglesias H, Álvarez L, García M, Petrash C, Sanz-Medel A, Coca-Prados M. Metallothioneins (MTs) in the human eye: a perspective article on the zinc-MT redox cycle. Metallomics. 2014 Jan 29;6(2):201-8.

2:

Konz I, Fernández B, Fernández ML, Pereiro R, González-Iglesias H, Coca-Prados M, Sanz-Medel A. Quantitative bioimaging of trace elements in the human lens by LA-ICPMS. Anal Bioanal Chem. 2014 Feb 6 [Epub ahead of print] PubMed PMID: 24500754.

3:

Konz I, Fernández B, Fernández ML, Pereiro R, González H, Álvarez L, Coca-Prados M, Sanz-Medel A. Gold internal standard correction for elemental imaging of soft tissue sections by LA-ICP-MS: element distribution in eye microstructures. Anal Bioanal Chem.

2013 Apr;405(10):3091-6.

4:

González-Iglesias H, Álvarez L, García M, Escribano J, Rodríguez-Calvo PP, FernándezVega L, Coca-Prados M. Comparative proteomic study in serum of patients with primary open-angle glaucoma and pseudoexfoliation glaucoma. J Proteomics. 2013 Dec 16;98C:6578.

5:

Aroca-Aguilar JD, Martínez-Redondo F, Martín-Gil A, Pintor J, Coca-Prados M, Escribano J. Bicarbonate-dependent secretion and proteolytic processing ofrecombinant myocilin.

PLoS One. 2013;8(1):e54385.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

Publicaciones de la Unidad de Investigación Clínica 1:

Alfonso JF, Knorz M, Fernández-Vega L, Rincón JL, Suárez E, Titke C, Kohnen T. Clinical outcomes after bilateral implantation of an apodized +3.0 D toric diffractive multifocal intraocular lens. J Cataract Refract Surg. 2014 Jan;40(1):51-9.

2:

Alfonso JF, Fernández-Vega Cueto L, Baamonde B, Merayo-Lloves J, Madrid-Costa D, Montés-Micó R. Inferior intrastromal corneal ring segments in paracentral keratoconus with no coincident topographic and coma axis. J Refract Surg. 2013 Apr;29(4):266-72.

3:

Alfonso JF, Lisa C, Fernández-Vega Cueto L, Belda-Salmerón L, Madrid-Costa D, MontésMicó R. Clinical outcomes after implantation of a posterior chamber collagen copolymer phakic intraocular lens with a central hole for myopic correction. J Cataract Refract Surg.

2013 Jun;39(6):915-21

4:

Alfonso JF. September consultation #6. J Cataract Refract Surg. 2013. Sep;39(9):1448.

5:

Alfonso JF, Baamonde B, Belda-Salmerón L, Montés-Micó R, Fernández-Vega L. Collagen copolymer posterior chamber phakic intraocular lens for hyperopia correction: three-year follow-up. J Cataract Refract Surg. 2013 Oct;39(10):1519-27.

6:

Knorz MC, Rincón JL, Suárez E, Alfonso JF, Fernández-Vega L, Titke C, Kohnen T, Tucker S. Subjective outcomes after bilateral implantation of an apodized diffractive +3.0 D multifocal toric IOL in a prospective clinical study. J Refract Surg. 2013 Nov;29(11):762-7.

7:

Lisa C, García-Fernández M, Madrid-Costa D, Torquetti L, Merayo-Lloves J, Alfonso JF. Femtosecond laser-assisted intrastromal corneal ring segment implantation for high astigmatism correction after penetrating keratoplasty. J Cataract Refract Surg. 2013 Nov;39(11):1660-7.

8:

Torquetti L, Ferrara G, Almeida F, Cunha L, Ferrara P, Merayo-Lloves J. Clinical outcomes after intrastromal corneal ring segments reoperation in keratoconus patients. Int J Ophthalmol. 2013 Dec 18;6(6):796-800.

9. Miguel Naveiras, Carlos Lisa, Dagoberto Almanzar, José F. Alfonso, Combined Descemet’s membrane endothelial keratoplasty, phacoemulsification and intraocular lens implantation in Fuchs´dystrophy. J Emmetropia 2013; 4: 65-71 10. Alfonso JF, Lisa C, Fernández-Vega Cueto L, Poo-López A, Madrid-Costa D. 210-degree arc lengh intrastromal corneal ring segments in central hyperprolate keratoconus J. Cataract Refract. Surg. (in press).

11. Alfonso JF, Lisa C, Alfonso-Bartolozzi B, Pérez-Vives Cari, Montés-Mico R. V4b Toric Implantable Collamer Lens fo myopic astigmatism: one year follow-up J. Cataract Refract Surg. (in press).

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

9.2.

PUBLICACIONES LIBROS autor: Merayo-Lloves J. Vitale A. título: Chapter : Free living amebas and amebiasis. Foster CS, Vitale AT (Eds). In: Diagnosis and treatment of Uveitis. 2nd edition. P. 579-586. editorial: Jaypee-Highlights Medical Publishers inc. New Deli, India, 2013. clave: A, CL (Oftalmología) DR 9.51 . isbn: 978-93-5025-572-8. autores: Félix Viana y C. Belmonte. título: Transduction and encoding of noxious stimuli. editorial: In: Encyclopedia of Pain. 2nd edition. R.F. Schmidt & G. F. Gebhart Eds. SpringerVerlag. Berlin, Germany.Vol.3, pp. 2515-2528, 2013. autor: C.Belmonte, E. de la Peña. título: Thermosensation.. In: Neurosciences. editorial: P.M. Lledo & G. Galizia, Eds. Springer Verlag, Berlin, Germany. pp. 303-320, 2013 autor: C. Belmonte y T.T. título: Tervo Pain in and around the eye. editorial: Wall and Melzack’s Textbook of Pain. 6th edition. S.B. McMahon, M. Koltzenburg, I. Tracey, D.C. Turks, Eds. Chapter 60, pp. 843-860, Elsevier Saunders, Philadelphia, PA, USA, 2013.

9.3.

COMUNICACIONES CONGRESOS 2013 Congresos nacionales — 39ª Reunión de la Sociedad Gallega de Oftalmología. 25 de enero. Santiago de Compostela.

— 5ª Reunión de la Sociedad Murciana de Oftalmología. 25 de enero. Murcia.

— Faco Elche 2013. 1 de febrero. Elche.

— XXVI Curso Monográfico de Iniciación a la Oftalmología. 28 de febrero. Madrid.

— XI Reunión de la Sociedad Científica Grupo Español de Superficie Ocular y Córnea. 15 de marzo. Sevilla — XIII Sevilla Refractiva. 11-13 de abril. Sevilla.

113

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

— Congreso European Academy Opthometry and Optics. 13 de ABRIL. Málaga.

— 28 Congreso SECOIR. 15 mayo. Barcelona.

— XIII Congreso de la Sociedad Española de Enfermería Oftalmológica. Del 17 al 18 de mayo. Barcelona.

— IV International Symposium on Metallomics. Del 8 al 11 de julio. Oviedo.

— 89º Congreso Sociedad Española de Oftalmología. 25 de septiembre. Tenerife.

— 58º Congreso Nacional de la Sociedad Española de Farmacia Hospitalaria. 23 al 25 de octubre. Málaga.

— IV Congreso ASETCIRC. 25 de octubre. Sevilla.

Congresos Internacionales — 18th ESCRS Winter Meeting. 15 de febrero. Varsovia.

— 3nd Meeting of corneal society of Polish Society of Ophthalmology. 5th International symposium. 8 de marzo. Wisla.

— 10 th ISOPT symposium “International simposium on ocular pharcology and pharmceutics”. 10 de marzo. París.

— International Conference of Optometry and Vision Sciences Braga (CIOCV 2013). 13 de abril. Braga.

— XXI Curso Panamericano de Oftalmología. 25 de abril. Santiago de Compostela.

— Congreso ARVO 2013. 6 al 10 de mayo. Seattle.

— VI Reunión Anual de la Keratoconus Society. 60 Congreso de la Sociedad Venezolana de Oftalmología. 6 de junio. Valencia (Venezuela).

— SOE (European Society of Ophthalmology). 8 de junio. Copenhague.

— 120 Aniversario de la Sociedad Mexicana de Oftalmología. 22 de junio. México D. C.

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Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2013

— “Twentieth Annual Glaucoma Foundation. Optic Nerve Rescue and Restoration Think Tank”. EXFOLIATION SYNDROME: WHAT DO WE KNOW AND WHERE DO WE NEED TO GO? 20 de septiembre. Nueva York.

— 39th European Cornea Conference. 28 de septiembre. Camogli.

— Eucornea. 4 al 9 de octubre. Amsterdam.

— ESCRS. 5 al 9 de octubre. Amsterdam.

— American Academy of Ophthalmology. 16 al 19 de noviembre. New Orleans.

9.4.

COMUNICACIONES CONGRESO ARVO 2013 Multicentric study validation of a new molecular method for Limbal Stem Cell Deficiency diagnosis based on MUC5AC transcript detection in corneal epithelium by reverse dot-blot strip. Tatiana M. Suárez-Cortes; Iker Garcia; Jaime Etxebarría; Jesús Merayo-Lloves; Josep Torras; Ana Boto-de-los-Bueis; David Díaz-Valle; Rosalía Méndez; Xabier Landaluce; Arantxa Acera. ARVO Meeting Abstracts 5-Mayo-2013. E-Abstract: 1399 (1399 - B0017). Álvaro Meana; Natalia Vázquez; Manuel Chacón; Yolanda Menéndez-Menéndez; Amaia Ferrero-Gutiérrez; Jesús Merayo-Lloves. Keratin-chitosan membranes as scaffold for tissue engineering of human cornea. ARVO Meeting Abstracts 6-Mayo-2013. E-Abstract: 1399 (1399 - B0017).

Roberto Albertazzi; Leonardo Ferlini; Luciano D. Perrone; Daniel M. Perrone; Guillermo Rao; José F. Alfonso; Jesús Merayo-Lloves. Combination of Intracorneal ring segments (Ferrara and Intacts) in the care of patients with Keratoconus. ARVO Meeting Abstracts Mayo 8, 2013.

E-Abstract: 5291 (5291 - C0210).

Jesús Merayo-Lloves; Almudena Íñigo-Portugués; Enol Artime; Francisco J. Colina; Federico Bech; José F. Alfonso; Luis M. Quirós; Aurora Astudillo; María Fernández; Ignacio Alcalde.

Remodeling Processes in Keratoconic Epithelium. ARVO Meeting Abstracts Mayo 8, 2013.

E-Abstract: 5299 (5299 - C0218).

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COMUNICACIONES PRESENTADAS EN EL CONGRESO ARVO

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Memoria de Investigaciﾃｳn y Docencia. Aﾃ前 2012 | COMUNICACIONES AL CONGRESO ARVO

Memoria de Investigación y Docencia. AÑO 2012 | COMUNICACIONES AL CONGRESO ARVO

Remodeling Processes in Keratoconic Epithelium Merayo-Lloves J1,2, Íñigo-Portugués A1, Artime E1, Colina F2, Bech F2, Alfonso F1,2, Quirós L2, Astudillo A2,3, Fernández M1, Alcalde I1.

1Fundación 2University

5299/C0218

INTRODUCTION

RESULTS

Keratoconus is a degenerativie disorder of the cornea in which structural changes can cause substantial distortion of vision. The exact cause of keratoconus is uncertain, but has been associated with detrimental enzyme activity within the cornea (1).

Thinning of the cornea in keratoconus is documented to occur as a result of degradation of corneal collagen (2).

The aim of this work is to study structural changes in keratoconic corneas by light microscopy and immuno-histochemistry analysis. The role of metalloproteinases, in particular the gelatinase (MMP-9), in the induction of keratoconus is well stablished (3) but we want to merge that results with other features that occur in corneal epithelium during wound healing processes.

Intereactions between epithelial cells and keratocytes from stroma may be involved in the breakdown of Bowmann’s membrane of keratoconic corneas.

Light pathology confirm the breakdown of the Bowmann membrane with disorientation of underlying stroma and an increase of keratocyte density.

Epithelial thinning at the site of the ectasia was also observed in all corneas. -Catenin staining pattern is coincident with E-Cadherin distribution both in normal and keratoconic epithelium. -Catenin pattern is altered at the atrophic area of the epithelium and expressed relatively normal in the rest of the corneal epithelium. Interestingly there were no expression of -Catenin close to the points of disruption of the Bowmann’s layer (fig. 1 and 4).

Furthermore, laminin deposition was not observed at these points (fig. 2B). A ring between the atrophyc and the hyperplasic epithelium was determined as “proliferative ring” because of the presence of many prolifereative figures showed by Ki67 immunoreactivity (fig. 2D). No Ki67+ cell was observed at the corneal stroma. There was an intense expression of MMP-9 in areas where -Catenin was removed. MMP-24 was observed weakly surrounding the ectasic epithelium and located in the stroma/epithelium interfase (fig. 2 C).

MATERIALS & METHODS Five keratoconic corneas from patients who were submitted for keratoplasty obtained from Hospital Universitario Central de Asturias were characterized by PAS (Periodic acid of Schiff) staining and fluorescence immunohistochemistry techniques to E-Cadherin (Santa Cruz Biotechnology), Laminin (Abcam), Ki67 (Abcam), Catenin (BD), and matrix metalloproteinases 9 and 24 (Dako and R&D Systems respectively). Non pathologic corneas from patients with ocular melanoma were used as controls.

Briefly, corneas were formalin fixed and paraffin embedded and 5 m transversal sections were obtained with a rotation microtome. After deparaffination, heat induced antigen retrieval was performed and subsequently the sections were incubated overnight with each antibody at the appropiate dilution. Alexa Fluor 488 and 594 fluorescent secondary antibodies (Invitrogen) were applied for 2 hours and nuclei were counterstained with DAPI (Invitrogen).

Images were obtained with a Leica DM 6000 microscope and analyzed digitally with ImageJ software (NIH).

120

Investigación Oftalmológica, Instituto Fernández-Vega, Oviedo, Spain of Oviedo, Oviedo, Spain. 4Pathology; Hospital Central de Asturias, Oviedo, Spain

CONCLUSIONS

-Catenin

Fig. 1: Keratoconic cornea showing breakdown figures of the Bowmann membrane. At the site of bullous disruptions stromal cells are in close c o n t a c t t o e p i t h e l i u m ( PA S ; magnification 20x) These weak regions have interesting characteristics related to proteins involved in extracellular matrix production and degradation. -Catenin is absent in these areas while MMP-9 is overexpressed (box).

MMP-9

DAPI

Merge

Fig. 3: -Catenin staining in a healthy epithelium is distributed surrounding epithelial cells exhibiting this typical pattern (in green). MMP-9 shows a low expression in a healthy cornea (arrowhead).

-Catenin

MMP-9

DAPI

Merge

Fig. 4: Alterations in -Catenin staining at the thinned area of a keratoconic cornea and Bowmann’s layer disruption points. Basal epithelial cells lack Catenin staining and the upper cells are poorly delineated by the protein (asterisc). In turn, basal cells show a strong staining to MMP-9 at the epithelium (arrowheads).

A

E-Cadherin

B

Laminin

-Catenin

C

MMP-24

D

Ki67

Fig. 2: (A) Alterations in E-Cadherin staining at the Bowmann’s layer disruption points. (B) Deposition of Laminin is interrupted at the Bowmann membrane disruptions. (C) MMP-24 was located at thebasal epithelium border. (D) Proliferative area around the ectasia showing numerous epithelial cells starting division features (magnification 20x)

MMP-9

DAPI

Merge

Fig. 5: In keratoconic corneas -Catenin was found at the nuclei of a small number of epithelial cells (arrowhead) in the presence of a strong staining of MMP-9 in the same cell and area. (Scale bars: 25 m)

-Catenin normal distribution is profoundly altered in keratoconic epithelium as stated here. The staining is absent from cell layers undergoing mesenchymal/epithelial interactions at the sites of disruption of Bowmann’s membrane. Cells lacking -Catenin overexpress MMP-9 and may be involved in the remodeling the keratoconic epithelium.

REFERENCES

Acknowledgements

1.- Collier SA (2001). “Is the corneal degradation in keratoconus caused by matrixmetalloproteinases?”. Clin Experiment Ophthalmol 29(6):340-4

Supported in part by Fundación Mª Cristina Masaveu Patersson and FIS PI11/02886.

2.- Balasubramanian SA, Pye DC, Willcox MD (2010). “Are the proteinases the reason for keratoconus?”. Curr Eye Res 35(3):185-91 3.- Gordon GM, Ledee DR, Feuer WJ, Fini ME (2009). “Cytokines and signaling pathways regulating matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) expression in corneal epithelial cells”. J Cell Physiol 221(2):402-11

None of the authors have commercial interest on this study

Keratoconic cornea with the classic findings of light pathology overexpress MMP-9 at the sites of thinning and at Bowmann’s layer disruptions. -Catenin staining pattern is completely altered in keratoconus. The protein is often found in the cytoplasm of epithelial cells instead of the periphery. The presence of -Catenin in the nuclei suggests active remodelation of the epithelial tissue and activation of Wnt/ -Catenin signalling pathways related to transformation and migration of epithelial cells.

Epithelial cells surrounding the thinning area present high levels of activity, proliferating and expressing Laminin and MMPs. Proper regulation of these enzymes is required to prevent their unwanted activity. Wnt/ -Catenin signaling pathway is closely related to the activation of MMPs in epithelium/ mesenchymal processes. acting in inflamatory processes of keratoconus are able to induce M M P s e x p r e s s i o n . We a r e performing further studies on corneas to study the role of the Wnt signaling in the progression of keratoconus.