Puede haber una relación entre la exposición a la luz durante el embarazo y el desarrollo cerebral del feto. Esta es una de las conclusiones surgidas de una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Umea en Suecia, trabajando en colaboración con colegas estadounidenses, para proporcionar una mejor comprensión de ciertas enfermedades neurológicas que se pueden desarrollar en la vida adulta.

El grupo de investigación de la Universidad de Umea, junto con investigadores del grupo del profesor Richard Lang en Cincinnati, han demostrado como un receptor de luz llamado Opsina 3 ya se expresa en partes de los sistemas nervioso central y periférico durante las primeras etapas del desarrollo fetal. El descubrimiento del patrón de expresión de este receptor sugiere que la luz puede desempañar un papel vital en el desarrollo y posterior funcionamiento del cerebro.

Qué es la Opsina 3 y su importancia en el desarrollo cerebral

Aunque la idea de que la luz pueda afectar a las células del interior del cuerpo, incluso en el feto, puede parecer peculiar, tanto los cálculos como los experimentos han demostrado previamente que la luz puede atravesar la piel, los tejidos blandos y el cráneo para activar diferentes fotorreceptores.

Así, mientras que la detección de luz (fotorrecepción) y sus trastornos relacionados a menudo se centran en el sistema visual, se ha hecho evidente que hay una multiplicidad de procesos de detección de luz no visuales, donde los receptores especializados acoplados a proteínas G (es decir, opsinas) median tanto en la fotorrecepción visual como no visual.

La fracción de proteína de opsina está vinculada covalentemente a un cromóforo retinoide sensible a la luz, que juntos forman un fotopigmento. En presencia de ciertas longitudes de onda de la luz, los fotopigmentos absorben la energía de un fotón y, a partir de entonces, activan una cascada de señalizaciones de fototransducción funcionalmente muy relevantes. 

Durante muchos años, se asumió que las opsinas visuales en los bastones y conos, y un subconjunto de células ganglionares de retina intrínsecamente fotosensibles (ipRGC) eran los únicos fotorreceptores basados en opsina presentes en los mamíferos. Sin embargo, las opsinas atípicas o no visuales, incluidas la Opsina 3 (Opn3), la Opn4 (melanopsina) y Opn5 (neuropsina), se identificaron en fotorreceptores que no se pensaba que estuvieran involucrados directamente en la percepción visual. De estas tres opsinas, la melanopsina ha sido la más estudiada en términos de función en los procesos de detección de luz visual y no visual, donde se ha demostrado que desempeña un papel clave en el fotoentranamiento del reloj circadiano y la constricción pupilar en mamíferos. 

Estudios recientes en el cerebro adulto de mamíferos, especialmente el de roedores y algunos primates, indican que Opsina 3 exhibe un perfil de expresión mucho más amplio, lo que sugiere el potencial de muchos roles desconocidos de la señalización luminosa en el cerebro y otros órganos. En particular, en vertebrados adultos, incluidos mamíferos superiores, Opn3 se expresa en adipocitos y varios tejidos, como corazón, intestino, riñones, hígado, ovarios, páncreas, placenta, arterias pulmonares, retina y estructuras oculares asociadas, músculo esquelético, piel, testículos, útero, tráquea y pulmones, lo que sugeriría una función conservada para este fotopigmento. La Opsina 3 detecta la luz en la gama del azul con una longitud de onda de aproximadamente 480 nanómetros.

Un número suficiente de fotones es capaz de penetrar en la piel, el cráneo y los tejidos blandos, incluido el propio cerebro de los mamíferos, tanto en las etapas fetales como adultas para activar los fotorreceptores. Por lo tanto, es esencial determinar si la Opsina 3 podría desempeñar un papel importante en el desarrollo y la función cerebral.

Para aclarar este tema, los investigadores utilizaron un modelo de ratón para investigar la expresión de Opsina 3 durante todo el desarrollo embrionario, justo después del nacimiento, así como en las etapas juveniles y adultas. Se utilizaron una combinación de técnicas de inmunofluorescencia, incluida la imagen 3D por tomografía de proyección óptica (OPT). 

Resultados de la investigación

Los resultados de la investigación, publicados recientemente en un paper publicado en eNeuro, proporcionan evidencias claras de que la Opsina 3 se expresa durante la mayor parte del desarrollo embrionario, así como en etapas posteriores, lo que indica un papel potencial de la Opn3 en el desarrollo neuronal temprano y la maduración posterior. 

Por tanto, el hecho de que la Opsina 3 forma funcionalmente un fotopigmento sensible a longitudes de onda de la luz corta, con un pico espectral de absorbancia en el rango azul, junto con el patrón de expresión generalizado de la Opn3 durante la embriogénesis y hasta bien entrada la edad adulta sugieren la luz puede desempeñar un papel vital en el desarrollo y posterior funcionamiento del cerebro. 

Esto podría explicar por qué el riesgo de padecer ciertas enfermedades neurológicas y psiquiátricas varía en función de la época del año en que se nace. Hasta ahora, esta correlación inexplicable se ha observado en enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer, la esclerosis múltiple, el trastorno bipolar, el autismo, la esquizofrenia y la epilepsia. Dicho esto, el momento del nacimiento es sólo uno de los diversos factores de riesgo de las enfermedades en cuestión.

“Aunque hay que seguir investigando antes de poder emitir recomendaciones sobre terapias de luz específicas para las mujeres embarazadas, es evidente que estamos en una pista apasionante que puede resultar muy significativa”, explica la profesora Lena Gunhaga del Centro de Medicina Molecular de la Universidad de Umea. 

Aunque los nuevos hallazgos se basan en observaciones del cerebro y el sistema nervioso de los ratones, se considera que la función es similar en los humanos. Colectivamente, estos resultados forman la base de nuevas investigaciones sobre cómo la señalización dependiente del Opn3 podría regular el desarrollo del sistema nervioso y otras estructuras clave, lo que podría resultar significativo para comprender el riesgo dependiente de la temporada de concepción/nacimiento de desarrollar varias enfermedades metabólicas, neurológicas y psiquiátricas

“En última instancia, este descubrimiento puede abrir nuevas posibilidades de utilizar el tipo de estimulación de luz durante el embarazo para reducir el riesgo de trastornos neurológicos en la edad adulta”, concluye la profesora Gunhaga. 

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