Evaluación de la toxicidad y eficacia del análogo eritropoyético ARA290 en modelos de degeneración retiniana expuestos a zaprinast o distintas concentraciones de oxígeno

Abstract

[ES] La retinosis pigmentaria (RP) son un grupo de enfermedades genéticas raras (1/4,000) que constituyen la principal causa genética de ceguera en los países desarrollados. Es una enfermedad con una elevada heterogeneidad genética y clínica. La RP provoca principalmente la degeneración progresiva de los fotorreceptores (conos y bastones) que provoca ceguera legal en pacientes a los cuarenta años o incluso antes. En primer lugar, degeneran los bastones y, posteriormente, los conos probablemente por encontrarse en un ambiente poco favorable (factores inflamatorios, estrés oxidativo, etc). Aún no se ha conseguido un tratamiento eficaz y permanente que permita restablecer la visión o interrumpir el curso natural de su evolución. Diversos estudios en modelos de RP sugieren que la degeneración de los fotorreceptores produce una pérdida gradual del metabolismo de oxígeno que provoca una hiperoxia o aumento de oxígeno en la retina externa provocando daño oxidativo y nitrosativo. En este contexto, los factores de transcripción inducibles por hipoxia (HIFs) son factores involucrados en estos procesos, que están condicionados por el equilibrio entre su síntesis (regulada por mecanismos independientes de oxígeno) y su degradación (condicionada por los niveles de oxígeno intracelular). En normoxia, HIF-1¿ es hidroxilado y degradado en el proteosoma mientras que, en condiciones de hipoxia, la hidroxilación está suprimida, por lo que HIF-¿ activa la transcripción de distintos genes implicados en supervivencia, angiogénesis, etc. En este contexto se ha demostrado que los niveles de HIF-1¿ y distintos genes diana (GLUT-1, VEGF, ET-1 y EPO) están disminuidos en la retina de un modelo de RP, ratón rd10, cuando comienza la degeneración de los fotorreceptores, lo que sugiere un ambiente hiperóxico durante la degeneración de la retina también en este modelo. Por ello, en este trabajo se pretende evaluar la eficacia un análogo de la EPO, ARA290, sin efectos eritropoyéticos para reducir la neurodegeneración. Este compuesto lo hemos evaluado en cultivos celulares de células de cono de ratón a diferentes concentraciones de oxígeno, simulando normoxia e hipoxia y en explantes de retina porcina induciendo la degeneración con zaprinast, un inhibidor de fosfodiesterasa 6. La presencia de ARA290 no ha resultado tóxica ni para las células ni los explantes. Ha aumentado la supervivencia celular en condiciones de hipoxia y ha aumentado la expresión de diferentes dianas de HIF-1¿. Además, el ARA290 ha sido capaz de reducir la inflamación producida por zaprinast en los explantes de retina. El ARA290 también mejora el estado redox en estos explantes expuestos a zaprinast, aumentando la capacidad antioxidante total y disminuyendo la formación de TBARS (producto de la peroxidación lipídica). Tras estos resultados podemos concluir que ARA290 tiene un gran potencial para el tratamiento de esta enfermedad.

[EN] Retinitis pigmentosa (RP) is a group of hereditary progressive retinal disorders. RP is a rare disease (1/4,000) which constitutes the main genetic cause of blindness in the developed world. RP presents high clinical and genetic heterogeneity. RP leads to progressive photoreceptor degeneration (cones and rods). Rod photoreceptor degeneration eventually leads to loss of cone photoreceptors, probably due to an unfavorable microenvironment (oxidative stress, inflammatory mediators, etc). No successful treatment exists to restore or stop retinal degeneration. Evidence suggests a gradual loss of oxygen metabolism leading to retinal hyperoxia and oxidative-nitrosative damage in models of RP. Hypoxia inducible factors (HIFs) are transcription factors involved in these processes. In normoxia, HIF-1¿ is destabilized by post-translational hydroxylation by a family of oxygen-sensitive dioxygenases. Prolyl hydroxylation leads ubiquitination and rapid proteasomal degradation of HIF-1¿. During hypoxia, prolyl hydroxylation is inhibited, and HIF activates several gene related to angiogenesis, survival, etc. Some of HIF- target genes: GLUT-1, EPO, VEGF, and ET-1 are downregulated in retina from rd10 mice, a murine model of RP. These data and others suggest that hyperoxia is presented during retinal degeneration in this model. For this reason, the aim of this project is to evaluate the efficacy of ARA290, one analogous of EPO that does not have erythropoietic effect, to reduce the neurodegeneration. This compound has been evaluated in cell cultures of mouse cone cells at different oxygen concentrations, simulating normoxia and hypoxia. Moreover, we have tested it in porcine retinal explants inducing degeneration with a zaprinast, a phosphodiesterase 6 inhibitor. The presence of ARA290 has not been toxic to cells or explants. In fact, it increased cellular survival under hypoxia conditions and also the expression of different targets of HIF-1¿. In addition, ARA290 has been able to reduce the inflammation produced by zaprinast in retinal explants. Finally, ARA290 also improves the redox state in these explants exposed to zaprinast, increasing the total antioxidant capacity and decreasing the formation of TBARS (product of lipid peroxidation). After these results we can say that ARA290 has a great potential for the treatment of this disease.