La lesión cerebral traumática (TBI) es una lesión repentina que causa daño neuronal al cerebro. En las formas graves de LCT, como las causadas por accidentes automovilísticos o colisiones deportivas y lesiones por explosión debido a explosiones, las fuerzas mecánicas pueden alterar la arquitectura celular, lo que provoca inflamación, estrés oxidativo, excitotoxicidad y, finalmente, muerte neuronal 1,2.
La retina, la parte más accesible del sistema nervioso central (SNC), ha servido como sistema modelo de TCE para estudiar los mecanismos moleculares subyacentes a la excitotoxicidad y desarrollar estrategias para la intervención terapéutica 3,4,5. Los modelos de retina más pertinentes para los estudios de TBI son el modelo de aplastamiento del nervio óptico y la excitotoxicidad de las retinas inducida por el ácido N-metil-D-aspártico (NMDA). En el modelo de retina de excitotoxicidad inducida por NMDA, las células ganglionares de la retina (RGC) se identificaron como el tipo más susceptible de neuronas de la retina porque las RGC utilizan glutamato como un neurotransmisor excitador principal y varios tipos de receptores de glutamato, incluidos los receptores AMPA (AMPAR), los receptores KAPA (KAPAR) y los receptores NMDA, para desencadenar el potencial axonal6. Además de las RGC, otras células de la retina y circuitos neuronales también podrían verse afectados por el tratamiento con NMDA 7,8,9. La aplicación intravítrea de NMDA provoca una apertura prolongada del receptor NMDA, lo que conduce a una entrada excesiva de calcio en las células, lo que provoca una actividad neuronal sobreexcitatoria y una homeostasis desequilibrada del calcio 10,11,12,13.
El receptor NMDA es un complejo heteromérico compuesto por tres subunidades: GluN1, GluN2 y GluN3 14,15,16,17,18. GluN1, codificado por Grin1, contiene ocho isoformas en ratones debido al empalme alternativo de Grin1. Hay cuatro subunidades diferentes de GluN2 (a-d), que están codificadas por cuatro genes separados: Grin2a-2d. Hay dos subunidades diferentes de GluN3 (a y b), que están codificadas por Grin3a y 3b. Según los datos de scRNA-seq19,20, Grin1 se expresa en gran medida en la mayoría de los subtipos de RGC (Figura 1A), así como en algunos subtipos de células amacrinas (AC) con niveles de expresión débiles a moderados (Figura 1B). Grin2a está enriquecido en menos subtipos de RGC y AC, mientras que Grin2b se expresa moderadamente en la mayoría de los subtipos de RGC y muchos subtipos de AC (Figura 1A, B). Los niveles de expresión de Grin2c, Grin2d y Grin3b en RGC y AC son extremadamente bajos (Figura 1A, B). La expresión de Grin3a se puede ver en algunos subtipos de RGC y débilmente en algunos AC (Figura 1A, B). Además del papel de los receptores NMDA, la excitotoxicidad desencadenada por la entrada de calcio a través de AMPAR permeables al calcio se ha descrito en múltiples modelos de enfermedad21. La expresión de las subunidades del receptor NMDA puede proporcionar pistas sobre por qué la excitotoxicidad inducida por NMDA se dirige principalmente a las RGC y a las CA 9,10,14,22,23.
Los métodos convencionales para evaluar los fenotipos retinianos macroscópicos inducidos por NMDA incluyen la tinción con hematoxilina y eosina (H&E) para detectar anomalías histológicas, el ensayo TUNEL para la muerte celular y la tinción inmunofluorescente (IF) utilizando un biomarcador específico del tipo de célula 8,10,24,25,26 . A nivel celular, se han utilizado técnicas de imágenes confocales y relleno de colorantes para investigar la secuencia de eventos en RGC moribundas en el modelo de retina inducido por NMDA. Estos métodos han proporcionado información valiosa sobre los compartimentos subcelulares de las RGC moribundas y han permitido la identificación de los tipos de RGC resistentes que sobreviven bajo la agresión NMDA27,28.
Aquí, empleamos tinción de fosfatasa alcalina (AP) activada genéticamente para investigar las características anatómicas y los fenotipos de las neuronas de la retina de ratón bajo excitotoxicidad inducida por NMDA 29,30,31. La razón para seleccionar este método se debe a su simplicidad, rentabilidad y capacidad para obtener una visión general completa de las características anatómicas de los subtipos neuronales en toda la retina, lo que lo hace muy adecuado para evaluaciones macroscópicas y análisis comparativos a gran escala. Este enfoque proporciona información novedosa sobre cómo las neuronas retinianas distintas y marcadas genéticamente responden a NMDA tanto a nivel macroscópico como subcelular. Anticipamos que esta estrategia será ampliamente aplicable para evaluar los cambios morfológicos en varios modelos de enfermedades que afectan la arquitectura neuronal y la organización sináptica 4,26,32,33.