fisiologia y bioquimica de la retina
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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»