Ganglion cell and optic nerve physiology in health and disease: the role of novel psychophysical and electrophysiological techniques

Palavras-chave: Células ganglionares da retina,Retina,Nervo óptico

As células ganglionares (CG) têm um papel preponderante no processamento da Visão, dadas as suas características estruturais e funcionais. As diferenças anatómicas destas células imprimem uma variedade de mosaicos e circuitos neuronais que estão na base de diferentes vias visuais. Esta especificidade começa na retina e estende-se até ao córtex visual através de vias retinocorticais paralelas, de acordo com as propriedades funcionais intrínsecas dos seus neurónios. As células do sistema parvocelular são pequenas (originando campos receptores pequenos) e especializadas no processamento da informação cromática (eixo vermelho-verde), apresentando alta resolução espacial e baixa resolução temporal, contrariamente às do sistema magnocelular, que são maiores (com campos receptores igualmente de maiores dimensões). A via magnocelular apresenta elevada sensibilidade ao contraste para estímulos dinâmicos de baixa frequência espacial. O sistema coniocelular é constituído por células biestratificadas, com propriedades espaciais e temporais intermédias comparativamente às das outras vias retinocorticais, sendo sensível ao contraste cromático no eixo azul-amarelo. Diferentes mecanismos de doença, intrinsecamente relacionados com patologias da retina e do nervo óptico, podem causar lesões ao nível da camada das CG, com impacto nas vias retinocorticais. Este trabalho teve como objectivo global investigar o impacto dos mecanismos de doença nas CG e no nervo óptico, nomeadamente em patologias que afectam tipicamente estas estruturas, sejam hereditárias (Atrofia Óptica Autossómica Dominante e Neuropatia Óptica Hereditária de Leber) ou adquiridas (Neuropatia Óptica Inflamatória-Desmielinizante / relacionada com Esclerose Múltipla), não só ao nível das CG, como também ao nível de via aferentes e eferentes (pré e pósganglionares, neste caso através de diferentes canais funcionais). Pretendeu-se, ainda, pesquisar a presença de disfunção neuronal retiniana “pura”, independente da ruptura da barreira hemato-retiniana e vasculopatia, em doentes diabéticos do tipo 1, sem retinopatia diabética (RD) ou com RD incial, em termos das vias paralelas retinocorticais. Por último, o objectivo final deste trabalho foi investigar o papel das novas metodologias psicofísicas e electrofisiológicas na caracterização funcional de doenças que afectam a retina interna. 24 Métodos Foram escolhidos métodos que incluíram estímulos preferencialmente selectivos para as vias parvo, conio e magnocelulares, de forma a possibilitar a comparação de mecanismos patofisiológicos, em diferentes populações, divididas em quatro linhas de investigação, de acordo com os objectivos globais do projecto: - Estudo 1: Amostra de 44 indivíduos com Esclerose Múltipla (EM), com (n=14) e sem (n=30) episódio prévio de Nevrite Óptica (NO) – modelo de neuropatia óptica adquirida. - Estudo 2: Amostra de 22 indivíduos de 13 famílias com Atrofia Óptica Autossómica Dominante (AOAD); mutação OPA1 – modelo de neuropatia óptica hereditária. - Estudo 3: Amostra de 17 indivíduos portadores assintomáticos de Neuropatia Óptica Hereditária de Leber (NOHL) associada à mutação DNAmt 11778G>A, provenientes do mesmo “pedigree” – modelo de neuropatia óptica hereditária, assintomática. - Estudo 4: Amostra de 42 indivíduos diabéticos do tipo 1 com acuidade visual preservada, sem retinopatia diabética (RD) – n=26, ou RD inicial (n=16) – modelo de lesão neuronal funcional da retina interna (não excluindo afecção da retina externa). Estes dados foram comparados com os dados obtidos em diferentes grupos de controlo, ajustados (em número e à idade) às características da amostra de doentes para cada linha de estudo. Os métodos psicofísicos englobaram a avaliação da sensibilidade ao contraste cromático parametrizado ao longo de diferentes eixos de cor (Cambridge Colour Test - vias parvo e coniocelulares) e da sensibilidade ao contraste acromático (para várias frequências espaciais - Metropsis Contrast Sensitivity Function Test, ou avaliação perimétrica da via magnocelular - Perimetria de Frequência Dupla). A Perimetria Estática Computorizada foi também utilizada nos estudos em que foi necessário obter uma comparação perimétrica “golden standard”. Foram também utilizados vários métodos electrofisiológicos, de acordo com os diferentes objectivos neurofisiológicos: as medidas relativas da função pré-ganglionar e ganglionar foram obtidas através do Electroretinograma Multifocal e do Electroretinograma Pattern, respectivamente. Os Potenciais Evocados Visuais, globais e 25 multifocais, foram medidos para registo do processamento retinocortical, para caracterização da lesão funcional ao nível pós-CG. Foram também registados potenciais evocados visuais de alta densidade, nas neuropatias ópticas hereditárias, com vista a investigar as diferenças entre as respostas corticais induzidas por estímulos preferencialmente selectivos para o desempenho dos sistemas parvo e magnocelulares, com o objectivo de separar os mecanismos patofisiológicos da visão central versus paracentral/periférica, baseados na hipótese de diferentes susceptibilidades lesionais. Para além dos métodos mencionados, foram ainda utilizados métodos de imagem, para caracterização funcional e para análise de correlação estrutura-função: Fotografia do Fundo Ocular, Angiografia Fluresceínica, avaliação da camada de fibras nervosas / espessura da retina (Tomógrafo de Coerência Óptica ou Analisador da Espessura da Retina). Estes foram aplicados diferentemente em cada grupo, de acordo com os objectivos específicos de cada estudo. Para o estudo da Diabetes, foi ainda utilizada a Fluorometria do Vítreo, para quantificação da barreira hemato-retiniana, crucial para a detecção de alterações vasculares subclínicas. Resultados e Discussão Sumariamente, na EM encontrámos evidência de lesão independente nas diferentes vias retinocorticais, mas apenas em doentes sem NO (grupo pré-neuropatia). O dano axonal encontrado neste grupo (através dos PEVs) deu consistência à corrente emergente que sugere existir dano axonal mesmo nos estadios pré-clínicos de NO, no processo fisiopatológico da EM. Ainda no mesmo grupo foi observada uma correlação significativa das medidas visuais funcionais com o estadio da EM, sugerindo que ocorrem diferentes mecanismos de lesão antes e após um episódio de NO. Nas neuropatias ópticas hereditárias, verificámos que as alterações estruturais e funcionais reflectem-se também ao nível pré-ganglionar. No caso da AOAD, estas alterações sugerem a existência de um mecanismo de lesão retrógrado, com impacto significativo na função visual, principalmente no desempenho do sistema parvocelular. Relativamente à NOHL (assintomática), as alterações pré-ganglionares não podem ser interpretadas como resultantes de um processo retrógado (dado que não foi encontrada evidência de disfunção das CG), mas sim derivadas de um mecanismo lesional independente. 26 Nos diabéticos do tipo 1, encontrámos alterações retinianas neuronais, nas vias gangionares magno, conio e parvocelulares, mesmo antes de evidência de ruptura da barreira hemato-retiniana ou início do processo vasculopático. Alterações neurofisiológicas evidenciadas pelos métodos electrofisiológicos sugerem ainda que estas alterações neuronais ocorrem também ao nível pré-CG. Os métodos psicofísicos e electrofisiológicos podem, assim, assumir um papel preponderante na detecção de alterações subclínicas e/ou pré-clínicas em doenças que afectam as vias paralelas ganglionares retinocorticais, e ainda na identificação de padrões patofisiológicos distintos, em diferentes mecanismos de doença, nas patologias da retina e do nervo óptico. Este trabalho deixa, ainda, em aberto um caminho para investigação e desenvolvimento em biomarcadores para a caracterização precoce e quantitativa do dano retrógrado ou anterógrado, em doenças que afectam, directa ou indirectamente, as CG e o nervo óptico.

Área científica: Ciências Médicas e da Saúde