Modificările retiniene pot servi ca indicator precoce pentru boala Alzheimer

Boala Alzheimer este o afecțiune neurodegenerativă asociată cu deteriorări cognitive progresive, iar varianta genetică Apolipoproteina E ε4 (APOE4) este considerată unul dintre cei mai importanți factori de risc pentru forma tardivă a bolii. În ultimii ani, au fost create modele murine knock-in pentru a înlocui gena murină \emph{Apoe} cu secvența umană APOE4 (respectiv APOE3 ca control), în vederea studierii proceselor similare celor din Alzheimer cu debut tardiv. În acest studiu, publicat în Alzheimer's & Dementia, s-au investigat efectele APOE4 asupra retinei la șoareci cu vârste de 12-13 luni (52-57 săptămâni), urmărind modificările structurale, vasculare și funcționale ale retinei, precum și corelările cu inflamația și expresia genică.

Metodologie

• Șoareci knock-in APOE4 și APOE3: grupe homozigote pentru APOE3 (control) și APOE4, cu vârsta 52-57 săptămâni. Toate experimentele au fost efectuate conform ghidurilor ARVO și NIH pentru cercetare pe animale.
• Evaluări retiniene:
  • Tomografia cu coerență optică (OCT) și fund de ochi: măsurarea grosimii totale a retinei, grosimea stratului intern și extern, examinarea vaselor mari și a eventualelor leziuni retiniene.
  • Angiografie fluoresceină (FA): examinare a permeabilității vasculare și a tortuozității.
  • Electroretinografie (ERG): măsurarea amplitudinilor a-wave (fotoreceptori) și b-wave (celule bipolare) sub condiții scotopice și fotopice. Potențiale oscilatorii au fost de asemenea analizate.
  • Răspunsul optomotor (OMR): determinarea acuității vizuale (în cpd) și a sensibilității la contrast.
• Analize histologice și moleculare:
  • Imunofluorescență: markeri GFAP (astrocite), PKCα (celule bipolare) și numărarea stratului fotoreceptorilor (ONL).
  • qRT-PCR: exprimare IL-1β, IL-6 (inflamație), gene candidate rezultate din secvențiere ARN (CRYAA, LTBP2 etc.).
  • Transcriptomică (mRNA-seq): analiza căilor moleculare, superpunerea cu date similare din creier (APOE4 vs APOE3) pentru a identifica gene comune.

Rezultate principale

1. Scăderea grosimii retinei la șoarecii APOE4

• OCT a arătat o reducere semnificativă a grosimii retinei totale (p < 0.05) și a stratului intern (p < 0.0001) la APOE4 față de APOE3. Stratului extern a fost ușor mărit, dar nesemnificativ statistic.
• Nu s-au observat leziuni evidente pe fundus la majoritatea șoarecilor, cu excepția ~14% șoareci APOE4 ce prezentau anomalii severe și ERG abolite.

2. Modificări vasculare retiniene: tortuozitate crescută

• Fluoresceină angiografie (FA) nu a relevat scurgeri vasculare, dar s-a înregistrat o tortuozitate crescută a vaselor la APOE4 (p < 0.05), sugerând posibile disfuncții vasculare precoce.
• Nu au fost diferențe semnificative în lățimea venoasă maximă ori în aria vasculară/avasculară.

3. Deficite funcționale retiniene: ERG scăzut

• Scotopic ERG:
  • a-wave (rods) scăzută la intensitatea luminoasă mai mare (2.5 cd.s/m2);
  • b-wave (celule bipolare) scăzută la 0.25 cd.s/m2;
  • timpul implicit b-wave mărit la toate intensitățile, sugerând întârziere de transmisie.
• Fotopic ERG:
  • Amplitudinile a-wave și b-wave neschimbate, însă timpul implicit crescut la intensități luminoase ≥5.0 cd.s/m2;
  • Oscillatory potentials neschimbate la amplitudine, dar timpul implicit mai lung la anumite intensități.
• Histologie: rod bipolar dendrites (PKCα+) scurtate, fotoreceptorii (nuclei ONL) reduși numeric la APOE4.

4. Scăderea acuității vizuale și a sensibilității la contrast

• OMR: vizual acuity (în cpd) și contrast sensitivity sunt ambele scăzute semnificativ la APOE4 vs APOE3 (p < 0.05).

5. Inflamație retiniană și gliosis în APOE4

• GFAP crescut (reactivitate astrocitară), fără alterări evidente ale Müller glia;
• Pro-inflamator: IL-6 și IL-1β crescute la nivelul transcriptului (p < 0.05).

6. Analiza transcriptomică: sinaptogeneză și receptori glutamat downregulate

• mRNA-seq identifică 7343 gene exprimate semnificativ în retinele APOE4 vs APOE3. Dintre acestea, 329 upregulated și 215 downregulated cu fold > 2.
• Gene up: CRYAA, CRYBB2, CRYBA1, CRYGS, SLURP1 - implicate în procese de protecție/stres celular.
• Gene down: LTBP2, FBLN1, MFAP4, OPTC, BEST2 - legate de structura/ECM și transport ionic.
• Analiza căii ingeniozității (IPA) arată reducerea sinaptogenezei, alterări în calea receptorilor glutamat și alte căi neuronale. Aceasta corespunde cu scăderea ERG.

7. Comparație creier - retină: 97 gene comune

• Datele creierului (la vârsta 8-9 săptămâni) au fost comparate cu cele retiniene (52-57 săptămâni). S-au găsit 97 gene comune modulate, dintre care 49 au trend similar și 48 au trend diferit între creier și retină.
• Căile comune includ CREB signaling, FAK signaling, phagosome formation etc., dar nu neapărat aspecte sinaptice, probabil din cauza diferenței de vârstă și stadiu de boală.

Concluzii și implicații

• La șoarecii APOE4 (52-57 săptămâni) apar deja deficite structurale (subțiere retină), funcționale (ERG scăzut), vasculare (tortuoase), inflamatorii (GFAP, IL-6, IL-1β) și scăderea acuității vizuale/contrastului - toate sugerând că retina suferă modificări precoce înainte de manifestările cognitive majore.
• Disfuncția retiniană ar putea constitui un biomarker timpuriu pentru dezvoltarea Alzheimer, complementând testele de memorie. În plus, OCT și ERG pot fi instrumente neinvazive utile la pacienți.
• Rezultatele oferă o perspectivă asupra mecanismelor prin care APOE4 contribuie la degenerescență retiniană și subliniază importanța testelor oftalmologice ca indicatori ai progresiei Alzheimer de tip tardiv.

Abhyankar, S. D., et al. (2025). Retinal dysfunction in APOE4 knock‐in mouse model of Alzheimer’s disease. Alzheimer’s & Dementia. doi.org/10.1002/alz.14433.