Les antioxydants contre les maladies rétiniennes?

[Nutrimuscle-Conseils]

Antioxidants and Retinal Diseases
Antioxidants 2019, 8(12), 604; by María Miranda

The retina is a thin membrane derived from the neuroectoderm, it is the physical morphological substrate in which the transformation of light energy into electrical impulses, that later will be led to the cerebral cortex, is performed. Due to its prosencephalic embryological origin, the retina is normally considered a specially differentiated part of the brain. It is a very complex tissue, formed by multiple cell layers and by several types of neuronal cells (ganglion, bipolar, horizontal, amacrine, and photoreceptor cells), microglia (macrophages), macroglia (Müller cells, astrocytes), and vascular cells (endothelium and pericytes). Under physiological conditions, the retina is characterized by a high oxygen consumption rate, intense exposition to pro-oxidizing agents (i.e., light) and a high content of polyunsaturated fatty acids (especially in the photoreceptor membranes). Therefore, retina is especially susceptible to oxidative stress [1,2,3].

Oxidative stress is defined as the imbalance between the generation and elimination of reactive oxygen species (ROS) and it results from either excessive ROS or an impaired antioxidant system. To cope with ROS increase, the retina has evolved different antioxidants defenses such as vitamin E, ascorbate, catalase, glutathione (GSH), glutathione-peroxidase, and glutathione-transferases [3]. However, different pathologies or increasing age may reduce this antioxidant capacity. ROS increase may cause damage to deoxyribonucleic acid (DNA), proteins, and lipids and have been also related to cell death via apoptosis and to proinflammatory and proangiogenic situations [4].

Oxidative stress has been related with a great number of retinal pathologies including diabetic retinopathy, age-related macular degeneration (AMD), glaucoma, and retinal dystrophies [5,6,7,8,9]. It has been suggested that although all these diseases have different etiologies and pathogeneses, they share similar functional and morphological responses [10]. In this sense, one of the functional changes observed in these diseases is an oxidative stress increase that may be linked directly to alterations (such as an increase in ROS associated with glucose metabolism) or may increase the retinal apoptosis observed in other pathologies (i.e., glaucoma or retinitis pigmentosa) [10].

All possible retinal malfunctions and diseases will severely affect the quality of life of patients because the retina allows the phenomenon of vision that is essential for the development of everyday life, and damage to the retina, as a part of the visual system, can lead to blindness.
The hypothetical role of oxidative stress in the development of retinal diseases has given rise to research on the use of antioxidants as preventive and therapeutic agents in retinal therapy. Although the use of antioxidants seems promising to improve results in eye disorders, more research, mainly related to bioavailability, distribution, and interactions between antioxidant molecules, is necessary to standardize the indications for its use, composition, and dose.

This Special Issue consists of a set of articles which highlight different aspects of antioxidants and retinal tissue in health and disease. These papers illustrate the role of substances or molecules such as saffron, quercetin, ethylmethylhydroxypyridine malate, coenzyme Q10, abscisic acid, progesterone, lipoic acid, and progesterone, as neuroprotective agents in retinal degeneration situations.
Di Marco et al. [11] suggest that saffron may be a therapeutic coadjuvant in age-related macular degeneration (AMD) as it helps in maintaining retinal morphology, probably because of the antioxidant properties of some of its chemical components such as crocins, but also because it reduces metalloproteinase activation. The same authors suggest the beneficial actions of saffron in an experimental model of light-induced retinal degeneration [11]. Another substance suggested to be useful in ischemic retinopathies is the phytohormone, abscisic acid. Its role in modulating glucose metabolism, inflammation, and oxidative stress is reviewed by Baliño et al. [12]. Another drug that has shown to have protective effects in retinal ischemia is the new 3-hydroxypyridine derivative isomer of ethylmethylhydroxypyridine malate [13].

Different animal models can be used to study retinitis pigmentosa (RP), a disease with no cure. Among the most used models are the light-induced retinal degeneration model and the rd1 and rd10. Koyama et al. [14] study the cytoprotective effect of quercetin via activator protein in Sprague Dawley rats with light-induced retinal damage. Hernández-Rabaza et al. [15] review how different drugs such as progesterone, lipoic acid, and sulforaphane are not able to correct the genetic alteration observed in different RP animal models but are able to decrease photoreceptor cell death rate. These results may be particularly important because they imply that patient blindness may be delayed several years. Another well-known antioxidant is coenzyme Q10; it has been shown to scavenge oxygen free and regenerate vitamin E. Beharry el al. [16] suggest that the administration of coenzyme Q10 reduces new retinal vascularization and at the same time improves astrocytes’ morphology in a rat model of oxygen-induced retinopathy.

Nitric oxide (NO) is a gas molecule with diverse physiological and cellular functions in the retina, however, products generated from NO (i.e., dinitrogen trioxide (N2O3) and peroxynitrite) have great oxidative damaging effects. Cantó et al. [17] review the role of NO in several ocular diseases, such as diabetic retinopathy, retinitis pigmentosa, glaucoma, and AMD. The authors report that new therapies targeting nitrosative stress may be effective in retinal pathologies, nevertheless this has to be studied carefully because an excess of NO may also lead to undesired complications.
In conclusion, the studies regarding the use of antioxidants in retinal diseases are complex but support antioxidant supplements as therapeutic aids.

[Nutrimuscle-Diététique]

Antioxydants et maladies rétiniennes
Antioxidants 2019, 8 (12), 604; par María Miranda

La rétine est une fine membrane dérivée du neuroectoderme, c'est le substrat morphologique physique dans lequel s'effectue la transformation de l'énergie lumineuse en impulsions électriques, qui sera ensuite conduite vers le cortex cérébral. En raison de son origine embryologique prosencéphale, la rétine est normalement considérée comme une partie spécialement différenciée du cerveau. Il s'agit d'un tissu très complexe, formé de plusieurs couches cellulaires et de plusieurs types de cellules neuronales (cellules ganglionnaires, bipolaires, horizontales, amacrines et photoréceptrices), microglies (macrophages), macroglia (cellules de Müller, astrocytes) et cellules vasculaires ( endothélium et péricytes). Dans des conditions physiologiques, la rétine se caractérise par un taux élevé de consommation d'oxygène, une exposition intense aux agents pro-oxydants (c'est-à-dire la lumière) et une teneur élevée en acides gras polyinsaturés (en particulier dans les membranes des photorécepteurs). Par conséquent, la rétine est particulièrement sensible au stress oxydatif [1,2,3].

Le stress oxydatif est défini comme le déséquilibre entre la génération et l'élimination d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et il résulte soit d'un ROS excessif, soit d'un système antioxydant altéré. Pour faire face à l'augmentation des ROS, la rétine a développé différentes défenses antioxydantes telles que la vitamine E, l'ascorbate, la catalase, le glutathion (GSH), la glutathion-peroxydase et les glutathion-transférases [3]. Cependant, des pathologies différentes ou une augmentation de l'âge peuvent réduire cette capacité antioxydante. L'augmentation des ROS peut endommager l'acide désoxyribonucléique (ADN), les protéines et les lipides et a également été liée à la mort cellulaire par apoptose et à des situations pro-inflammatoires et proangiogéniques [4].

Le stress oxydatif a été associé à un grand nombre de pathologies rétiniennes, notamment la rétinopathie diabétique, la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA), le glaucome et les dystrophies rétiniennes [5,6,7,8,9]. Il a été suggéré que, bien que toutes ces maladies aient des étiologies et des pathogenèses différentes, elles partagent des réponses fonctionnelles et morphologiques similaires [10]. En ce sens, l'un des changements fonctionnels observés dans ces maladies est une augmentation du stress oxydatif qui peut être directement liée à des altérations (telles qu'une augmentation des ROS associées au métabolisme du glucose) ou peut augmenter l'apoptose rétinienne observée dans d'autres pathologies (c.-à-d. glaucome ou rétinite pigmentaire) [10].

Tous les dysfonctionnements et maladies rétiniennes possibles affecteront gravement la qualité de vie des patients car la rétine permet le phénomène de la vision qui est essentiel pour le développement de la vie quotidienne, et les dommages à la rétine, en tant que partie du système visuel, peuvent conduire à cécité.
Le rôle hypothétique du stress oxydatif dans le développement des maladies rétiniennes a donné lieu à des recherches sur l'utilisation d'antioxydants comme agents préventifs et thérapeutiques dans la thérapie rétinienne. Bien que l'utilisation d'antioxydants semble prometteuse pour améliorer les résultats dans les troubles oculaires, davantage de recherches, principalement liées à la biodisponibilité, à la distribution et aux interactions entre les molécules antioxydantes, sont nécessaires pour normaliser les indications de son utilisation, de sa composition et de sa dose.

Ce numéro spécial se compose d'un ensemble d'articles qui mettent en évidence différents aspects des antioxydants et du tissu rétinien dans la santé et la maladie. Ces articles illustrent le rôle de substances ou de molécules telles que le safran, la quercétine, le malate d'éthylméthylhydroxypyridine, la coenzyme Q10, l'acide abscissique, la progestérone, l'acide lipoïque et la progestérone, en tant qu'agents neuroprotecteurs dans les situations de dégénérescence rétinienne.
Di Marco et al. [11] suggèrent que le safran peut être un coadjuvant thérapeutique dans la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) car il aide à maintenir la morphologie rétinienne, probablement en raison des propriétés antioxydantes de certains de ses composants chimiques tels que les crocines, mais aussi parce qu'il réduit la métalloprotéinase Activation. Les mêmes auteurs suggèrent les actions bénéfiques du safran dans un modèle expérimental de dégénérescence rétinienne induite par la lumière [11]. Une autre substance suggérée comme étant utile dans les rétinopathies ischémiques est la phytohormone, l'acide abscissique. Son rôle dans la modulation du métabolisme du glucose, de l'inflammation et du stress oxydatif est examiné par Baliño et al. [12]. Un autre médicament qui a montré des effets protecteurs dans l'ischémie rétinienne est le nouvel isomère dérivé de la 3-hydroxypyridine du malate d'éthylméthylhydroxypyridine [13].

Différents modèles animaux peuvent être utilisés pour étudier la rétinite pigmentaire (RP), une maladie incurable. Parmi les modèles les plus utilisés figurent le modèle de dégénérescence rétinienne induite par la lumière et les modèles rd1 et rd10. Koyama et al. [14] étudient l'effet cytoprotecteur de la quercétine via la protéine activatrice chez des rats Sprague Dawley présentant des lésions rétiniennes induites par la lumière. Hernández-Rabaza et al. [15] examinent comment différents médicaments tels que la progestérone, l'acide lipoïque et le sulforaphane ne sont pas en mesure de corriger l'altération génétique observée dans différents modèles animaux RP, mais sont capables de réduire le taux de mortalité des cellules photoréceptrices. Ces résultats peuvent être particulièrement importants car ils impliquent que la cécité des patients peut être retardée de plusieurs années. Un autre antioxydant bien connu est la coenzyme Q10; il a été démontré qu'il purge sans oxygène et régénère la vitamine E. Beharry el al. [16] suggèrent que l'administration de coenzyme Q10 réduit la nouvelle vascularisation rétinienne et améliore en même temps la morphologie des astrocytes dans un modèle de rat de rétinopathie induite par l'oxygène.

L'oxyde nitrique (NO) est une molécule de gaz avec diverses fonctions physiologiques et cellulaires dans la rétine, cependant, les produits générés à partir de NO (c'est-à-dire le trioxyde de diazote (N2O3) et le peroxynitrite) ont de grands effets néfastes oxydatifs. Cantó et al. [17] examinent le rôle du NO dans plusieurs maladies oculaires, telles que la rétinopathie diabétique, la rétinite pigmentaire, le glaucome et la DMLA. Les auteurs rapportent que de nouvelles thérapies ciblant le stress nitrosatif peuvent être efficaces dans les pathologies rétiniennes, néanmoins cela doit être étudié attentivement car un excès de NO peut également entraîner des complications indésirables.
En conclusion, les études concernant l'utilisation d'antioxydants dans les maladies rétiniennes sont complexes mais soutiennent les suppléments antioxydants comme aides thérapeutiques.