Histogénesis de los fotorreceptores de la retina de los vertebrados

Resumen

El presente trabajo analiza la diferenciación morfológica de los fotorreceptores de la retina del pollo, con ayuda del método de Golgi y de la microscopia electrónica. Los fotorreceptores, desde su salida del ciclo mitótico, sufren los mismos procesos generales de diferenciación que el resto de las neuronas y elementos neurogliales de la retina. Destaca en este aspecto, la existencia de una “parada”, temporalmente significativa, desde su salida del mencionado ciclo, hasta el inicio de la fase de especulación desorganizada. Ultraestructuralmente, se observa la coexistencia de dos poblaciones de vesículas de carácter sináptico, de las cuales y en el animal adulto, solo se conservan las denominadas vesículas electrón-lúcidas o claras. Se discuten, pues, las posibles implicaciones de esta duplicidad en el desarrollo de los fotorreceptores. Además se efectúa un estudio complementario de los fotorreceptores de la retina del camaleón, en el que se demuestra, en base a las características morfológicas y ultraestructurales de estas células, que dicho animal posee una retina pura de conos. CONCLUSIONES 1. El análisis de la histogéneis de los fotorreceptores de la retina del pollo, muestra la existencia de un gradiente centrípeto de diferenciación, que va desde las zonas más periféricas a las más centrales de la retina; fenómeno que es compartido por las restantes tipologías celulares que la componen. 2. Todos los elementos celulares de la retina, tanto neuronales como neurogliales, derivan de las células ventriculares. Diferenciándose entre sí, según el tiempo de aparición durante el desarrollo embrionario. 3. El proceso histogénico de los fotorreceptores está marcado por cuatro grandes etapas: 1. Salida del ciclo mitótico. 2. Fase de especulación desorganizada. 3. Fase de reorganización de expansiones. 4. Fase de maduración, con el establecimiento de conexiones sinápticas efectivas. 4. Los estudios autorradiográficos y mediante el método de Golgi, demuestran que los fotorreceptores se generan, en la retina del embrión de pollo, antes o durante el 5º día de incubación. Apareciendo en las secciones histológicas preparadas con tinciones nucleares, con una morfología muy similar a las células externas de Hinds y Hinds (1978). 5. Concidimos pues con Kahn (1974), en aseverar que los fotorreceptores constituyen una de las estirpes neuroblásticas de la retina que finaliza antes su ciclo mitótico. 6. Los asertos anteriores nos llevan a contemplar la existencia de una interfase, entre la salida del ciclo mitótico y la emisión de las primeras espículas, que alcanza desde el 4º al 8º día de incubación. Fase de “parada” que aprovechan esto neuroblastos para reabsorber su primitiva prolongación interna. 7. Nuestra hipótesis sobre la génesis de los neuroblastos fotorreceptores, difiere de la propuesta por Hinds y Hinds (1979), a pesar de la similitud existente entre los resultados obtenidos. En primer lugar, creemos que los fotorreceptores y las células horizontales, al igual que los demás elementos retinianos, derivas de las células ventriculares, y no de una célula ventricular común, tal y como proponen estos autores. Y en segundo lugar, nuestros estudios autorradiográficos (Obando y cols., 1979; Armengol, 1981), y los recientes estudios sobre algunos neurotransmisores (Lam, 1975; Hollyfield y cols., 1979) demuestran la existencia de una stem cell común para las neuronas horizontales, pero con algunas tipologías de amacrinas, y no con los fotorreceptores. 8. El proceso de especulación desorganizada de los neuroblastos fotorreceptores, coincide temporal y especialmente con el comienzo del citado proceso en los neuroblastos bipolares (Quesada, 1982). 9. Pensamos que los fotorreceptores, tal y como propone Coulombre (1955), podrían ser los encargados de dirigir la modelación definitiva de la capa plexiforme externa. Aunque la simultaneidad del proceso entre los fotorreceptores y las células bipolares, no nos hace descartar la posibilidad de interacciones mutuas entre ambos sistemas neuroblásticos. 10. Los neuroblastos fotorreceptores actúan como células diana de los neuroblastos horizontales; y además, parecen ayudar a estos en sus primeras etapas de emigración mediante lábiles expansiones citoplasmáticas, que desaparecen del perikario del futuro fotorreceptor, toda vez que el joven neuroblasto horizontal ha emitido sus primeros filopodios exploradores. 11. La primera aparición de las diversas tipologías de los fotorreceptores, y fundamentalmente del denominado como oblicuo, se realiza hacia el 11º día de incubación. 12. Los jóvenes neuroblastos fotorreceptores, se caracterizan ultraestructuralmente en sus primeras etapas del desarrollo, por tres detalles diferenciales: 1. La existencia de un proceso bulboso en la luz ventricular, por fuera de la membrana limítate externa. 2. Por poseer todos los orgánulos citoplásmicos por dentro de la citada membrana, a excepción de sus centriolos. 3. Por la presencia de una organización longitudinal de sus microtúbulos a nivel de la membrana limitante externa. 13. En ulteriores fases del desarrollo, algunos orgánulos del fotorreceptor, entre los que destacan las mitocondrias y las cisternas de retículo endoplásmico, se situarán por fuera de la membrana limitante externa, contribuyendo a formar el segmento interno. 14. Ratificamos nuestra hipótesis, ya emitida con anterioridad (Armengol, 1981), sobre la génesis mitocondrial de las gotas de grasa de los conos. 15. Coincidimos con Spadaro y cols., (1978), en situar la génesis de las barras sinápticas a nivel de la membrana de la futura zona sináptica del fotorreceptor, y no a nivel del aparato de Golgi, tal y como sugieren McArdle y cols. (1979). 16. Ratificamos nuestra hipótesis, en el sentido de que algunas vesículas sinápticas, durante el desarrollo, procedan de vesículas cubiertas de origen endocítico. 17. La maduración sináptica de los fotorreceptores comienza una vez que se han establecido los iniciales contactos sinápticos, hacia el 16º día de incubación. 18. La maduración de los fotorreceptores se caracteriza por varios procesos, entre los que destacan: 1. La coexistencia de varias poblaciones de vesículas sinápticas según sus características morfológicas. 2. La invaginación progresiva de las prolongaciones postsinápticas en la terminal del fotorreceptor. 19. La maduración sináptica del fotorreceptor, coexiste con otros procesos madurativos del mismo, como son: 1. La formación del segmento externo. 2. La formación definitiva de las gotas de grasa. 3. El inicio de la génesis del paraboloide. 20. La coexistencia de vesículas electrón-lúcidas y de vesículas granulares, ambas de carácter sináptico, parece indicar que los fotorreceptores están dotados genéticamente, para la producción de una gran variedad de neurotransmisores. 21. La desaparición de las vesículas granulares o de corazón denso, puede obedecer a la aparición de una represión genética, provocada por el microentorno a través de la interacción membrana-genoma. 22. Pensamos que el neurotransmisor contenido en las vesículas de corazón denso, puede ejercer, durante la maduración del fotorreceptor, un papel orientador y/o estimulador del crecimiento de las expansiones postsinápticas, y por tanto de la formación de las diadas y triadas sinápticas. 23. La maduración de los fotorreceptores finaliza hacia el 20º día de incubación, fecha en la que tanto estas células como la capa plexiforme externa, poseen todas sus características adultas. 24. Los segmentos externos de los fotorreceptores de la retina del pollo adulto, poseen las características generales de los fotorreceptores de la retina de los vertebrados; entra las que destaca el aislamiento de los discos de los bastones del espacio extracelular por la membrana plasmática. 25. Destaca en nuestras observaciones, la existencia de fotorreceptores, tanto conos como bastones, que ubican su núcleo, o al menos parte de él, por fuera de la membrana limitante externa. 26. Aunque no descartamos la posibilidad de que se trate de fotorreceptores en degeneración, tal y como propone Lai (1980). Pensamos que dichos fotorreceptores podrían encontrarse en una situación de reposo fisiológico. 27. La existencia de sinapsis simétricas de Colonnier (1968), entre las bases sinápticas de los bastones y las terminales axónicas de las neuronas horizontales, nos ratifican en la idea de que estas últimas actúan inhibiendo a los bastones. 28. El uso del nitrato de lantano como marcador extracelular, demuestra que todos los fotorreceptores de la retina del camaleón son conos. 29. Los conos de la retina del camaleón, según sus características morfológicas, pueden ser divididos en tres grandes tipos: Tipo I, de axón de gran longitud y base sináptica de pequeño diámetro. Tipo II, de axón de mediana longitud y base sináptica de pequeño diámetro. Tipo III, de axón de pequeña longitud y base sináptica de gran diámetro. 30. Los conos de tipo I y II se sitúan en la fóvea, parafovea y retina central, mientras que los de tipo III, son exclusivos de la retina periférica. 31. Pensamos que el aumento del diámetro del campo axónico de los fotorreceptores de la retina periférica del camaleón, se debe a la escasez de conos de tipo I y II que finalizan a ese nivel. 32. La observación de fagosomas en el epitelio pigmentario de la retina del camaleón, en las primeras horas de luz, puede deberse a la existencia de una organización escalonada del ritmo circadiano, en diversas poblaciones de conos. 33. La presencia de diversas morfologías en el paraboloide de los conos de la retina del camaleón, parece obedecer más al momento fisiológico del fotorreceptor en el momento de la fijación, que a diferencias ultraestructurales en sí. 34. La capa plexiforme externa de la retina del camaleón, está organizada por un único estrato de pedículos de conos, en los que se aprecian diadas y triadas sinápticas, similares a la del resto de la retina de los animales vertebrados.