RETINA. FISIOLOGÍA Y

BIOQUÍMICA.

Montserrat Romo Sáinz.

Oftalmología.

CIENCIAS BÁSICAS. MAYO 2011

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Fotorreceptores

• Células bipolares

• Células ganglionares

• Células horizontales

• Células amacrinas

• Células interplexiformes

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Velocidad de conducción: 2-5 veces mayor en conos.

VÍA VISUAL

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• EPR

• Melanina: visión nítida.

• Almacenar vitamina A

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

CONOS Y BASTONES

ES EN LOS FOTORRECEPTORES DONDE INICIA EL PROCESAMIENTO DE LA IMAGEN A TRAVÉS DEL CICLO VISUAL.

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

PIGMENTOS VISUALES

• Contenidos en los segmentos externos de los fotorreceptores.

• Constituyen aproximadamente el 40% de la composición del segmento externo.

BASTONES: Escotopsina + retinal = RODOPSINA O PÚRPURA VISUAL

CONOS: Fotopsinas + retinal = PIGMENTOS DEL COLOR

APOPROTEÍNA + CROMÓFORO

OPSINA + 11-cis-RETINALDEHIDO (Retinal)

CONOS Y BASTONES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

CICLO VISUAL

CONOS Y BASTONES

FOTÓN30

RODOPSINA ACTIVADA

CONOS

BASTONESEPR

(esterificada)

Unidad cuántica mínima de energía lumínica

Cambio de la forma cis a la

forma todo-trans

Ciclo del cromóforo

http://caibco.ucv.ve/caibco/vitae/VitaeCinco/Articulos/Neurociencias/proceso.htm

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

RODOPSINA ACTIVADA (1)

TRANSDUCINA (500)

FOSFODIESTERASAS

GMPc

HIPERPOLARIZACIÓN

CONOS Y BASTONES

FOTOTRASDUCCION

Cierre de canales de sodio (varios

cientos)

ENERGÍA LUMÍNICA – ENERGÍA ELÉCTRICA (amplificada)

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• A mayor energía lumínica, mayor hiperpolarización (Max de -70 a -80 milivotios).

• Máxima hiperpolarización a los 0.3 segundos, con una duración de 1 segundo.

• En los conos la velocidad de estos cambios se cuadriplica.

CONOS Y BASTONES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

INHIBICIÓN DE LA FOTOCASCADA.

CONOS Y BASTONES

• Un vez inactivada la rodopsina, se libera el todo-trans-retinal.

RODOPSINA CINASA

ARRESTINA

RETINAL ISOMERAS

A

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Los acontecimientos bioquímicos del ciclo de los pigmentos visuales en los conos parecen idénticos a los delos bastones.

• Cada cono posee uno de los tres tipos de pigmento de color, lo que determina la sensibilidad selectiva de los conos a colores distintos: azul, verde y rojo.

PIGMENTO DE COLOR SENSIBLE AL AZUL

PIGMENTO DE COLOR SENSIBLE AL VERDE

PIGMENTO DE COLOR SENSIBLE AL ROJO

CONOS Y BASTONES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

CONOS Y BASTONES

• Azul: 445nm

• Verde 535nm

• Rojo 570 nm

• Bastones 505 nm

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

VISIÓN CROMÁTICA

El ojo humano puede detectar casi todas las gradaciones de colores cuando se mezclan adecuadamente las luces monocromáticas roja, verde y azul.

CONOS Y BASTONES

INTERPRETACIÓN DEL COLOR POR EL SISTEMA NERVIOSO

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

CURVA DE ADAPTACIÓN A LA OSCURIDAD.

CONOS Y BASTONES

Inmediato Sensibilidad retiniana baja.

1 min aumento 10 veces.

20 min aumento 6,000 veces.

40 min aumento 25, 000 veces.

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

UTILIDAD visión contrastada.

La adaptación de los conos es 4 veces más rápida que la de los bastones (100 segundos vs 400)

Los conos dejan de adaptarse a los pocos minutos.

Los bastones se adaptan en minutos o incluso horas, aumentando así su sensibilidad a la luz (: 30 a 300 veces más sensibles a la luz)

CONOS Y BASTONES

CONOS

BASTONES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• La transmisión de señales entre las células de la retina es a través de conducción electrotónica , excepto en las células ganglionares, donde se transmite con potenciales de acción.

• Electrotónica: flujo de corriente eléctrica en el citoplasma neuronal desde el punto de excitación hasta la terminación presinática. Gracias a esto existen graduaciones en la intensidad de la luz (no es todo o nada)

HIPERPOLARIZACIÓNLIBERACIÓN DE NEUROTRANSMISORES

VÍA VISUAL

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

NEUROTRANSMISORES

CONOS Y BASTONESCÉLULAS BIPOLARES

CÉLULAS AMACRINASCÉLULAS HORIZONTALES

GLU

TAM

AT

O

GA

BA

, GLIC

INA

, A

CE

TILC

OLIN

A,

DO

PAM

INA

E

IND

OLA

MIN

A

VÍA VISUAL

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• La liberación del glutamato se hace a través de una sinapsis en banda.

• El paso de neurotransmisores entre una célula y otra depende de transportadores especiales.

VÍA VISUAL

• La mayoría de los neurotransmisores puede producirse dentro de las células de la retina, así como obtenerse de manera exógena.

• Receptores: células bipolares, horizontales, amacrinas, ganglionares

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

ACETILCOLINA

DOPAMINA

TAURINA OXÍDO NÍTRICO (luz parpadeante)

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

VÍA VISUAL

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Conexiones laterales entre conos y bastones, y entre las células bipolares.

• Señales siempre inhibitorias.

• Asegura la transmisión al SNC de imágenes visuales con contraste visual correcto (GRAN PRECISIÓN VISUAL)

• Las células amacrinas también participan en este proceso.

CÉLULAS HORIZONTALES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• 30 tipos diferentes.

• Respuesta al movimiento de un punto por la retina en una dirección específica (células sensibles a la dirección).

• Respuesta al encendido o apagado de la luz (transmiten cambio de iluminación).

• Respuesta rápida e intensa a la aparición de una señal visual continua,

CÉLULAS AMACRINAS

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

Transmiten señales INHIBIDORAS en sentido retrógado desde la plexiforme interna a la externa.

Controlan la diseminación lateral de las señales visuales por las células horizontales.

CÉLULAS INTERPLEXIFORMES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• CÉLULA BIPOLAR DESPOLARIZANTE: estimulantes.

• CÉLULA BIPOLAR HIPERPOLARIZANTE : inhibidoras (vía lateral)

Mitad da señales positivas y la otra mitad señales negativas.

Segundo mecanismo de inhibición lateral detección e intensificación del CONTRASTE

CÉLULAS BIPOLARES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Retina: 100 millones de bastones, 3 millones de conos, y 1.6 millones de células ganglionares.

• 1 célula ganglionar : 60 bastones y 2 conos.

• En la retina periférica es diferente la distribución que en la fóvea (1:1): elevado grado de agudeza visual de la retina central.

CÉLULAS GANGLIONARES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• CÉLULAS GANGLIONARES W (40%)

• CÉLULAS GANGLIONARES X (55%)

• CÉLULAS GANLGIONARES Y (5%)

W

• Bastones• Especialmente

sensibles para detectar movimiento direccional.

• Visión nocturna

X

• Imagen visual.• Visión a color

Y

• Cambios rápidos de la imagen visual (movimientos e intensidad).

CÉLULAS GANGLIONARES

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• Únicas células de la retina que transmiten sus señales a través de potenciales de acción (largo recorrrido).

• Aún cuando no están estimuladas, transmiten impulsos continuos a frecuencias de 5-40 por segundo.

CÉLULAS GANGLIONARES

• Respuesta encendido-apagado: detección de cambios de intensidad de la luz.

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• La glucosa entra a la retina desde la coroides a través del EPR y desde los vasos sanguíneos retinianos y se almacena en las células de Muller, algunas células bipolares, amacrinas y conos.

• En condiciones de hipoxemia o anoxia glucólisis.

• En condiciones de hipoglucemia metabolismo oxidativo-

• A diferencia del cerebro, la retina NO requiere de insulina para introducir glucosa a la célula.

• Los fotorreceptores utilizan más el lactato que la glucosa como fuente de energía.

METABOLISMO DE LA RETINA

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• El consumo de oxígeno en la retina es mayor que el del encéfalo (comparando gramos de tejido). Esto debido al metabolismo oxidativo de la retina.

• De toda la retina, los mayores consumidores son los fotorreceptores.

• La regulación del pH de la retina está dado mayormente por las células de Muller.

METABOLISMO DE LA RETINA

FISIOLOGIA

Y

BIOQUIMICA

• REFERENCIAS.

• GUYTON. «TRATADO DE FISIOLOGÍA MÉDICA». 10ma edición, Ed.Mc Graw Hill. Mexico. 2000. Pags 699-713

• ADLER. «FISIOLOGÍA DEL OJO». 10ma edición, Ed. Mosby, España 2004, pags.382-408

• «OCULAR PHYSIOLOGY»