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Daltonismo

El daltonismo, también conocido como deficiencia de visión cromática (DVC), es una discapacidad visual caracterizada por la incapacidad o la reducción de la capacidad de percibir ciertos colores.
La visión cromática se basa en células fotorreceptoras especializadas conocidas como conos, ubicadas dentro de la retina del ojo. Estos conos contienen fotopigmentos que responden a diferentes longitudes de onda de la luz, lo que permite la percepción de varios colores.

Los conos varían en número de 6 a 7 millones y son responsables de la agudeza visual del ojo humano, de la capacidad del ojo para resolver y captar los detalles secundarios de un objeto y de distinguir los colores. Se concentran en la pequeña parte central de la retina conocida como fóvea central, que mide 0,3 milímetros de ancho y carece de bastones.
Existen tres tipos principales de conos y cada uno de ellos contiene un tipo específico de proteína opsina que determina su sensibilidad a diferentes longitudes de onda de luz:

  1. Los conos sensibles de longitud de onda larga (conos L o conos rojos) contienen la proteína opsina conocida como opsina de longitud de onda larga (opsina L) o pigmento rojo. Estos conos son los principales responsables de percibir los colores rojos y son más sensibles a las longitudes de onda largas de la luz.
  2. Los conos sensibles a la longitud de onda media (conos M o conos verdes) contienen la proteína opsina llamada opsina de longitud de onda media (opsina M) o pigmento verde. Los conos M están especializados en percibir los colores verdes y son más sensibles a las longitudes de onda medias de la luz.
  3. Los conos sensibles de longitud de onda corta (conos S o conos azules) contienen la proteína opsina denominada opsina de longitud de onda corta (opsina S) o pigmento azul. Estos conos se encargan de detectar colores azules y son más sensibles a las longitudes de onda cortas de la luz.

La funcionalidad de los tres tipos de conos es necesaria para que podamos tener una visión de colores normal. Los conos rojos y verdes representan el 95 % de los conos de la fóvea, mientras que los conos azules representan solo el 5 %.

Retina (vista desde arriba): fovea centralis rica en conos

El cerebro procesa e integra las señales de los diferentes tipos de células cónicas para crear un espectro completo de percepción del color.

 En las personas con daltonismo, las mutaciones genéticas o los cambios en los genes responsables de codificar estas proteínas opsinas pueden provocar anomalías en la función de las células cónicas. Esto puede ocasionar dificultades para discriminar los colores o percibirlos de manera diferente en comparación con las personas con una visión cromática típica, según la opsina específica afectada.

En las personas con daltonismo, las mutaciones genéticas o los cambios en los genes responsables de codificar estas proteínas opsinas pueden provocar anomalías en la función de las células cónicas. Esto puede ocasionar dificultades para discriminar los colores o percibirlos de manera diferente en comparación con las personas con una visión cromática típica, según la opsina específica afectada

Prevalencia y causas

El daltonismo puede tener diferentes etiologías, incluidos factores genéticos y ambientales. Las causas predominantes suelen ser las mutaciones genéticas hereditarias, las cuales afectan a los genes responsables de generar fotopigmentos en las células cónicas.

La genética molecular de la visión cromática humana estudia los genes que codifican los pigmentos azules, verdes y rojos [7,8].

El gen responsable de la formación del fotopigmento azul se encuentra en el cromosoma 7 y la tritanopía, que es la forma de dicromía debida a la falta de funcionalidad de los conos azul de la retina, tiene una herencia autosómica dominante. Esto significa que solo uno de los dos cromosomas 7 necesita portar una mutación para carecer de la funcionalidad de los conos S.

Los genes responsables de los fotopigmentos L (sensibles a la longitud de onda larga) y M (sensibles a la longitud de onda media) se encuentran adyacentes en el cromosoma X. Cabe destacar entonces que el daltonismo rojo y verde se expresa más comúnmente en hombres (XY) que en mujeres (XX). Como los hombres (XY) solo tienen un cromosoma X, es más probable que sean daltónicos si hay un defecto en sus genes. Las mujeres (XX), por otro lado, tienen dos cromosomas X, por lo que aunque uno de los dos cromosomas X porte un gen defectuoso, durante el proceso de inactivación del cromosoma X se expresará el gen no defectuoso del otro cromosoma X.

Tipos de daltonismo

El daltonismo se puede clasificar en varios tipos según los conos y opsinas específicos afectados. Por lo general, los seres humanos son tricrómatas, lo que significa que poseen los tres tipos de conos funcionales (L, M y S) en sus retinas, lo que les permite percibir un amplio espectro de colores.

 Visión cromática normal

Protanopía

Deuteranopía

Tritanopía

Monocromatismo de Conos Azules

Acromatopsia

La Dicromía se caracteriza por el hecho de que las personas poseen solo dos tipos funcionales de células cónicas en sus retinas, en lugar de los tres típicos. Hay tres tipos principales de dicromía, cada uno de los cuales se caracteriza por la incapacidad de distinguir pares de colores específicos:

  1. Protanopia: las personas con protanopia carecen de la funcionalidad de los conos rojos en sus retinas, lo que les dificulta discernir entre los colores rojo y verde. La protanopia se debe a la falta del fotopigmento rojo causada por una mutación en los genes de la opsina del cromosoma X. El patrón de herencia es recesivo ligado al cromosoma X.
  2. Deuteranopía: la deuteranopía se debe a la falta de funcionalidad de las células cónicas verdes de la retina, lo que dificulta distinguir entre los colores rojo y verde. La deuteranopía se debe a la falta del fotopigmento verde causada por una mutación en los genes de la opsina del cromosoma X. El patrón de herencia es recesivo ligado al cromosoma X.
  3. Tritanopía: esta forma de dicromía se debe a la falta de funcionalidad de los conos azules de la retina, lo que dificulta discernir entre los colores azul y amarillo. Ocurre con mucha menos frecuencia en comparación con la protanopia y la deuteranopía. La tritanopía se debe a la falta del fotopigmento azul causada por mutaciones en el gen S-opsina del cromosoma 7. El patrón de herencia es autosómico dominante.

Imagen de http://www.neitzvision.com/

La tricromacia anómala es la forma más común de deficiencia en la visión cromática en la que las personas tienen los tres tipos de conos, pero uno o varios de los tipos de conos muestran una sensibilidad anómala a ciertas longitudes de onda de la luz. Como resultado, las personas con tricromacia anómala tienen dificultades para distinguir entre colores específicos, particularmente tonos de rojo y verde. Si bien la dicromía y la tricromacia anómala representan variaciones en la percepción del color, las personas afectadas por ellas generalmente mantienen una agudeza visual relativamente normal, generalmente evaluada mediante la escala 20/20.

Por último, están los monocromatismos, que son enfermedades retinianas hereditarias. Los síntomas son una discapacidad visual grave con pérdida de agudeza visual, nistagmo, fotofobia y una discriminación cromática escasa o nula.

El monocromatismo de conos azules se produce cuando una mutación genética provoca la falta de fotopigmentos rojos y verdes. En esta afección, la percepción de los colores se ve gravemente afectada y la visión diurna se debe a los conos S y los bastones. La agudeza visual oscila entre 20/60 y 20/200. Las personas afectadas por el monocromatismo de conos azules muestran intolerancia a la luz y fotofobia, y muy a menudo muestran miopía y nistagmo. El nistagmo se desarrolla durante las primeras semanas después del nacimiento y en casi la mitad de las personas persiste hasta la edad adulta. El monocromatismo de conos azules se debe a mutaciones en los genes OPN1LW y OPN1MW del cromosoma X y es una enfermedad ligada a este cromosoma.

El monocromatismo de bastones, también denominado acromatopsia, representa la forma más grave de daltonismo. En esta afección, ninguno de los conos es funcional. La acromatopsia es una enfermedad genética poco frecuente [11] que se caracteriza por disminución de la agudeza visual, nistagmo pendular, aumento de la sensibilidad a la luz (fotofobia), escotoma central pequeño, fijación excéntrica y pérdida reducida o total de la discriminación cromática. Todas las personas con acromatopsia tienen problemas de discriminación cromática. La hipermetropía es frecuente en la acromatopsia. El nistagmo se desarrolla durante las primeras semanas después del nacimiento, seguido de un aumento de la sensibilidad a la luz brillante. La mejor agudeza visual varía según la gravedad de la enfermedad; es de 20/200 o menos en la acromatopsia completa y puede llegar a 20/80 en la acromatopsia incompleta. La agudeza visual suele ser estable en el tiempo; tanto el nistagmo como la sensibilidad a la luz brillante pueden mejorar ligeramente. La acromatopsia se hereda de forma autosómica recesiva. Las mutaciones que causan la acromatopsia provocan la interrupción de la cascada de señalización de la fototransducción. Así, si bien los fotopigmentos pueden estar presentes y pueden absorber la luz, los conos no pueden enviar esta señal al cerebro y, por tanto, no son funcionales (rojo, verde y azul). La identificación de variantes patogénicas bialélicas en ATF6, CNGA3, CNGB3, GNAT2, PDE6C o PDE6H confirma el diagnóstico clínico.

 

¿Qué ocurre en las personas con MCA?

Las personas con monocromatismo de conos azules (MCA) carecen de opsinas de onda media (verde) y onda larga (roja), lo que limita la capacidad de la retina para captar la luz únicamente en los bastones y conos azules. En estudios clínicos, los científicos descubrieron que los estímulos L/M sobre una luz de fondo estándar son vistos por el sistema de bastones y los estímulos de longitud de onda más corta se ven mediante el sistema de conos S (azul) o el sistema de bastones, según la ubicación retiniana y el paciente específico. La luz de fondo estándar es la luminancia de un papel blanco en la iluminación interior típica, y fue algo inesperado observar la visión nocturna retenida en condiciones de visión diurna en la MCA. Lo mismo ocurre con la luz blanca, que está compuesta por una mezcla de luz roja, verde y azul. 

Como solo funcionan los conos y bastones azules, los pacientes con MCA cuentan con una visión detallada disminuida (agudeza deficiente) y dificultad, o incapacidad, para discernir los colores de manera eficaz. Por lo general, las personas con MCA pueden leer solo las líneas superiores 1-4 de una tabla optométrica, y su agudeza visual mejor corregida oscila entre 20/200 y 20/60.

La visión cromática en personas con MCA está gravemente alterada. A continuación, una imagen, creada por Dean Monthei, miembro de la comunidad de la BCM Families Foundation, muestra la diferencia en la visión cromática entre una persona con visión normal y una persona afectada por la MCA:

 
Imagen cortesía de Dean Monthei

Se han desarrollado gafas de demostración para simular la visión cromática en la monocromía de conos azules bloqueando la luz roja y para simular una agudeza visual deficiente.

La barra de abajo muestra un espectro completo de colores que van desde el azul al rojo pasando por el verde. La mitad inferior es la visión cromática normal y la mitad superior es lo que ve una persona con MCA.

Imagen cortesía de Dean Monthei

Para varios miembros de la comunidad de la BCM Families Foundation, la mitad superior e inferior de las barras de colores tienen un aspecto idéntico.
La siguiente imagen muestra a la izquierda un contraste blanco sobre amarillo, que las personas con visión normal no pueden ver muy bien, mientras que las personas con MCA pueden leer fácilmente. En cambio, a la derecha hay un contraste entre blanco y azul claro que las personas con MCA no pueden leer. Los resultados pueden variar según la persona y la pantalla que se utilice.

Tratamiento

En la actualidad, no existe una cura conocida para la deficiencia de la visión cromática. Sin embargo, un estudio pionero dirigido por los científicos ópticos Jay Neitz y Maureen Neitz de la Universidad de Washington logró un avance importante en la investigación de la deficiencia de la visión cromática. Al centrarse en el daltonismo rojo-verde y utilizar monos ardilla como modelos, los investigadores introdujeron un gen correctivo en las retinas de los individuos daltónicos. Esta técnica pionera dio como resultado la restauración de la visión cromática rojo-verde en monos ardilla que antes eran daltónicos. A pesar de este prometedor avance, se necesitan más investigaciones para evaluar la seguridad, la eficacia y la idoneidad a largo plazo del tratamiento génico para tratar la deficiencia de la visión cromática en humanos antes de que pueda traducirse a aplicaciones clínicas.

Un mono ardilla, Dalton, que recibió tratamiento por daltonismo rojo-verde

http://www.neitzvision.com/test/research/gene-therapy/

Recursos externos:

Referencias:

  1. Deeb S S, (2005). «The molecular basis of variation in human color vision». Clin. Genet. 67 (5): 369-377. DOI: 10.1111/j.1399-0004.2004.00343.x
  2. Mancuso K, Hauswirth W W, Li Q, Connor T B, Kuchenbecker J A, Mauck M C, Neitz J, Neitz M, (2009) “Gene therapy for red-green colour blindness in adult primates”. Nature (2009) 461:784-787. PMID: 19759534.
  3. Mancuso K, Mauck M C, Kuchenbecker J A, Neitz M, and Neitz J, (2010) “A Multi-Stage Color Model Revisited: Implications for a Gene Therapy Cure for Red-Green Colorblindness’2 (2010) R.E. Anderson et al. (eds.), Retinal Degenerative Diseases, Advances in Experimental Medicine and Biology 664. PMID: 20238067.
  4. Mascio A A, Roman A J, Cideciyan A V, Sheplock R, Wu V, Garafalo A V, Sumaroka A, Pirkle S, Kohl S, Wissinger B, Jacobson S G and Barbur J L, (2023) “Color vision in blue cone monochromacy: outcome measures for a clinical trial” Transl Vis Sci Techno 2023 Jan 3;12(1):25 DOI: 10.1167/tvst.12.1.25
  5. Nathans, J (1987). «Molecular biology of visual pigments». Annu. Rev. Neurosci 10: 163-194. PMID 3551758.
  6. Nathans, J (1999). «The evolution and physiology of human color vision: insights from molecular genetic studies of visual pigments». 24 (2): 299-312. PMID 10571225
  7. Nathans J, Piantanida T P, Eddy R L, Shows T B, Hogness D S, (1986). «Molecular genetics of inherited variation in human color vision». Science 232 (4747): 203-210. PMID 3485310.
  8. Nathans J, Thomas D, Hogness D S, (1986). «Molecular genetics of human color vision: the genes encoding blue, green, and red pigments». Science 232 (4747): 193-202. PMID 2937147
  9. Neitz J, Neitz M, (2011). «The genetics of normal and defective color vision». Vision Res. 51 (7): 633–651. doi:1016/j.visres.2010.12.002
  10. Neitz M, (2000). «Molecular Genetics of Color Vision and Color Vision Defects». Archives of Ophthalmology. 118 (5): 691–700. doi:1001/archopht.118.5.691
  11. Kohl S, Jägle H, Wissinger B, et al. Achromatopsia. 2004 Jun 24 [Updated 2018 Sep 20]. In: Adam MP, Feldman J, Mirzaa GM, et al., editors. GeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-2024. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1418/