Brimonidine tartrate effect on retinal spreading depression depends on Müller cells

Abstract

Objective: Demonstrate the Brimonidine effect over Retinal Spreading Depression (SD). Brimonidine is an alpha-2-adrenergic receptor agonist, used in the management of glaucoma. Alpha2-agonists have been shown to be neuroprotective in various experimental models, however the molecular and cellular targets leading to these actions are still poorly defined. The SD of neuronal electric activity is a wave of cellular massive sustained depolarization that damages the nervous tissue. Local trauma, pressure, ischemic injuries and other chemical agents as high extracellular potassium concentration or glutamate, can trigger SD, leading to exaggerated focal electrical followed by an electrical silence. Methods: Using chicken retina as model, we performed alpha2-receptor detection by Western Blotting and Immunohistochemistry. After that we obtained electrical signals of SD by microelectrodes on retina in the absence or presence of Brimonidine. For in vivo visualization we observed retina with optical coherence tomography on normal state, with SD passing, and with SD + Brimonidine. Results: Our data demonstrated that: (1) alpha2-adrenergic receptors are present in Müller cells, (2) the treatment with Brimonidine decreases the SD's velocity as well as the voltage of SD waves and (3) OCT revealed that SD creates a hyper reflectance at inner plexiform layer, but on retinal treatment with brimonidine, SD was not visualized. Conclusion: Our study about brimonidine possible pathways of neuroprotection we observed it reduces SD (a neuronal damage wave), identified a new cellular target -the Müller cells, as well as, firstly demonstrated SD on OCT, showing that the inner plexiform layer is the main optically affected layer on SD.Keywords: Retina/drug effects; Adrenergic alpha-2 receptor agonists/therapeutic use; Glaucoma RESUMOObjetivo: Demonstrar o efeito do Tartarato de Brimonidina, um alfa2-agonista usado no manejo do glaucoma, sobre a depressão alastrante (DA) retiniana. Esses agonistas têm demonstrado ser neuroprotetores em vários modelos experimentais, contudo seus alvos celulares e moleculares continuam indefinidos. A DA da atividade elétrica neuronal é uma onda de despolarização celular massiva e sustentada que leva ao dano no tecido nervoso. Trauma local, pressão, isquemia e outros agentes químicos como o aumento do potássio extracelular e o glutamato podem disparar a DA, levando a uma atividade elétrica exagerada seguida de silêncio elétrico. Métodos: Usando a retina de pinto como modelo, realizamos a detecção do alfa2-receptor por Western Blotting e ensaio Imunohistoquímico. Após isso, obtivemos os sinais elétricos da DA através de microeletrodos inseridos na retina durante sua passagem na presença ou ausência de Brimonidina. Para visualização do tecido utilizamos o tomógrafo de coerência optica (OCT), analisando como é a retina no seu estado de repouso, durante a passagem da DA, e a DA + brimonidina. Resultados: Nossos dados demonstraram que: (1) os receptores alfa adrenérgicos presentes na retina são do subtipo-...