Enriched environment and visual stimuli protect the retinal pigment epithelium and photoreceptors in a mouse model of non-exudative age-related macular degeneration

Non-exudative age-related macular degeneration (NE-AMD), the main cause of blindness in people above 50 years old, lacks effective treatments at the moment. We have developed a new NE-AMD model through unilateral superior cervical ganglionectomy (SCGx), which elicits the disease main features in C57Bl/6J mice. The involvement of oxidative stress in the damage induced by NE-AMD to the retinal pigment epithelium (RPE) and outer retina has been strongly supported by evidence. We analysed the effect of enriched environment (EE) and visual stimulation (VS) in the RPE/outer retina damage within experimental NE-AMD. Exposure to EE starting 48 h post-SCGx, which had no effect on the choriocapillaris ubiquitous thickness increase, protected visual functions, prevented the thickness increase of the Bruch’s membrane, and the loss of the melanin of the RPE, number of melanosomes, and retinoid isomerohydrolase (RPE65) immunoreactivity, as well as the ultrastructural damage of the RPE and photoreceptors, exclusively circumscribed to the central temporal (but not nasal) region, induced by experimental NE-AMD. EE also prevented the increase in outer retina/RPE oxidative stress markers and decrease in mitochondrial mass at 6 weeks post-SCGx. Moreover, EE increased RPE and retinal brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels, particularly in Müller cells. When EE exposure was delayed (dEE), starting at 4 weeks post-SCGx, it restored visual functions, reversed the RPE melanin content and RPE65-immunoreactivity decrease. Exposing animals to VS protected visual functions and prevented the decrease in RPE melanin content and RPE65 immunoreactivity. These findings suggest that EE housing and VS could become an NE-AMD promising therapeutic strategy.Fil: Dieguez, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Calanni, Juan Salvador. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Romeo, Horacio Eduardo. Pontificia Universidad Católica Argentina "Santa María de los Buenos Aires". Instituto de Investigaciones Biomédicas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: González Fleitas, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Iaquinandi Murtagh, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Chianelli, Mónica Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Keller Sarmiento, María Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sande Casal, Pablo Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rosenstein, Ruth Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Dorfman, Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Environmental enrichment protects the retina from ischemic and diabetic damage in adult rats

Environmental enrichment consists of a manipulation inwhich animals are exposed to complex conditions through adaptations in thephysical and social environment. This complex environment is composed bynesting materials, running wheels for voluntary exercise, tunnels, ladders, andtoys with different textures, colours, shapes, and sizes, which are changed ofplace to stimulate novelty, and provide continuous opportunity for explorationand stimulating sensory, cognitive, and physical activity. Exposure to enrichedenvironment induces changes in neuron morphology and synaptogenesis duringdevelopment, adulthood and aging. In addition to morphological changes, severalreports show that enriched environment housing provides a better recovery from difdifferent neuropathologies. In contrast, the adult retina has long beenconsidered less plastic than the brain cortex or hippocampus, the very sites ofexperience-dependent plasticity. In this chapter, we will discuss evidencesupporting that enriched environment protects the adult retina and optic nerveagainst damage induced by acute ischemia and type-1 diabetes. Although caremust be taken when extrapolating data obtained in experimental models tohumans, the protective effect of environmental enrichment could reflect ascenario in which a physically and mentally active lifestyle promotes thevisual pathway resiliency to disruption induced by ischemia and diabetes.Fil: Dorfman, Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: González Fleitas, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Aranda, Marcos Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Dieguez, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Devouassoux, Julián Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Iaquinandi Murtagh, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sande Casal, Pablo Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rosenstein, Ruth Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Melatonin prevents non-image-forming visual system alterations induced by experimental glaucoma in rats

Glaucoma is a blindness-causing disease that involves selective damage to retinal ganglion cells (RGCs) and their axons. A subset of RGCs expressing the photopigment melanopsin regulates non-image-forming visual system functions, such as pupillary light reflex and circadian rhythms. We analyzed the effect of melatonin on the non-image-forming visual system alterations induced by experimental glaucoma. For this purpose, male Wistar rats were weekly injected with vehicle or chondroitin sulfate into the eye anterior chamber. The non-image-forming visual system was analyzed in terms of (1) melanopsin-expressing RGC number, (2) anterograde transport from the retina to the olivary pretectal nucleus and the suprachiasmatic nuclei, (3) blue- and white light-induced pupillary light reflex, (4) light-induced c-Fos expression in the suprachiasmatic nuclei, (5) daily rhythm of locomotor activity, and (6) mitochondria in melanopsin-expressing RGC cells. Melatonin prevented the effect of experimental glaucoma on melanopsin-expressing RGC number, blue- and white light-induced pupil constriction, retina-olivary pretectal nucleus, and retina- suprachiasmatic nuclei communication, light-induced c-Fos expression in the suprachiasmatic nuclei, and alterations in the locomotor activity daily rhythm. In addition, melatonin prevented the effect of glaucoma on melanopsin-expressing RGC mitochondrial alterations. These results support that melatonin protected the non-image-forming visual system against glaucoma, probably through a mitochondrial protective mechanism.Fil: González Fleitas, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Devouassoux, Julián Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Aranda, Marcos Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Dieguez, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Calanni, Juan Salvador. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Iaquinandi Murtagh, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Sande, Pablo Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Dorfman, Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rosenstein, Ruth Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin