viernes, 11 de noviembre de 2016

FISIOLOGÍA Y BIOQUÍMICA OCULAR


EL CRISTALINO

GENERALIDADES 


El cristalino es una lente biconvexa y transparente, se ubica detrás del iris y por delante del humor vitreo. Se mantiene en su posición gracias al aparato suspensorio: la zónula de Zinn
Su propiedad principal es la elasticidad, que le permite modificar su curvatura y su índice de refracción durante la acomodación. Es avascular y tampoco tiene inervación.




















Las principales funciones del cristalino son:
  1. Mantener su propia transparencia
  2. Proporcionar poder refractario contribuyendo con el sistema óptico del ojo.
  3. Proporcionar acomodación, la cual permite al ojo enfocar claramente objetos ubicados dentro de un espectro de 6 metros.
  4. Absorber luz ultravioleta.

EMBRIOLOGÍA Y ANATOMÍA

EMBRIOLOGÍA

El cristalino se desarrolla a partir de la vesícula cristaliniana, un derivado del ectodermo de superficie. la pared anterior de la vesícula, constituida por epitelio cuboideo, se convierte en el epitelio subcapsular del cristalino. Los núcleos de las células cilíndricas altas que forman la pared posterior de la vesícula se diluyen. Estas células aumentan su longitud para formar las células epiteliales extraordinariamente transparentes que se denominan fibras del cristalino primarias. 



El borde del cristalino se denomina zona ecuatorial porque se localiza en el punto medio entre los polos anterior y posterior del cristalino. Las células de la zona ecuatorial son cuboideas; a medida que aumentan de longitud, pierden su núcleo y se convierten en fibras del cristalino secundarias. Estas nuevas fibras se disponen en las partes laterales de las fibras del cristalino primarias. Las fibras secundarias siguen formándose durante la edad adulta, con el consiguiente aumento del diámetro del cristalino, las fibras primarias deben durar toda la vida. 

El cristalino en desarrollo está vascularizado por sangre procedente de la parte distal de la arteria hialoidea, y se convierte en estructura avascular durante el período fetal, cunado parte de la arteria hialoidea se degenera.

ANATOMÍA

El cristalino se ubica detrás del iris y por delante del humor vitreo, refracta la luz que entra en el ojo a través de la pupila y la enfoca en la retina. Tiene la forma de un globo aplanado.
El cristalino esta totalmente rodeado por una cápsula y debajo de la cápsula anterior hay una capa epitelial. Las células epiteliales se reproducen; cerca del ecuador del cristalino las células se elongan hacia los polos y se convierten en fibras del cristalino, las cuales se estiran en una forma arqueada desde el polo anterior hacia el polo posterior.
El cristalino se encuentra suspendido por la zónula. 




















  • Cápsula: rodea al cristalino y mantiene su integridad estructural. Es secretada en el estadio embrionario por el epitelio del cristalino. Tiene 2 a 20 micras de espesor (es más delgada en los polos y ecuador). Está formada por material glucoproteico símil colágeno y es digerida por colagenasa; contiene enzimas, ATP e intermediarios glucolíticos. Es fuerte y resistente a la tracción.
  • Epitelio: es una monocapa de formada por células cuboides epiteliales, las cuales están firmemente adheridas a la cápsula y laxamente adheridas a las fibras subyacentes. El epitelio es el área del cristalino con la tasa metabólica más alta, utiliza glucosa y oxígeno. 
  • Fibras del cristalino: constituyen la masa de la corteza y el núcleo del cristalino. Las áreas donde las fibras se encuentran anterior y posteriormente son las suturas del cristalino.  
  • Zónulas: son delicados filamentos delgados que mantienen el cristalino suspendido en su posición. Estas se estiran desde el epitelio ciliar y periferia de la retina hasta la cápsula del cristalino y forman una delgada membrana pericapsular en el ecuador del cristalino.


FISIOLOGÍA

El cristalino está formado por una cubierta anterior sencilla de células epiteliales cuboidales y una masa posterior de células elongadas diferenciadas que se denominan las fibras lenticulares primarias, que constituyen el núcleo embrionario del cristalino adulto. Estas células perderán eventualmente todos sus organelos intracelulares. A partir de este momento, el cristalino va a crecer continuamente en tamaño y número de células mediante la aposición de capas concéntricas de fibras lenticulares secundarias, derivadas de la capa germinativa del epitelio anterior, hasta formar la estructura adulta.



















Las fibras son más estrechas en el centro de la estructura que en la periferia, para acomodarse a la forma esferoidal del cristalino. Esto parece estar relacionado con un tipo de compactación de las fibras más centrales. Otro mecanismo que tiende hacia el mismo objetivo es la fusión lateral de fibras en la región central y la presencia ocasional de células de sección pentagonal que reducen, a una, dos de las columnas radiales.
Las células de la parte anterior de la vesícula lenticular van a permanecer siempre como una monocapa de células más o menos cuboidales o aplastadas. Solamente una zona específica de esta monocapa, cerca del ecuador, retiene la capacidad de multiplicación celular y se llama la zona germinativa del epitelio. Las células de la región central del epitelio no se dividen normalmente pero pueden hacerlo ante determinados estímulos. En la zona germinativa las células entran en mitosis y se van desplazando hacia la periferia y transformándose en las llamadas células transicionales; esto crea una presión tisular que tiende a la expansión del ecuador del cristalino. Las células transicionales, en el ecuador, dan un giro de 180º reorientando su polo basal hacia atrás, al mismo tiempo que se inicia un proceso de diferenciación terminal/elongación bidireccional durante el cual se cargan de las proteínas típicas del cristalino, las cristalinas. Al elongarse, el polo anterior de estas fibras secundarias se desliza entre las células del epitelio anterior y el núcleo embrionario. Por detrás, el polo posterior de la fibra se insinúa entre los polos posteriores del núcleo embrionario y la cápsula. El núcleo embrionario, por tanto, va acomodándose centralmente en el cristalino.




Este proceso crea capa sobre capa concéntrica de fibras secundarias. Las fibras que se producen nunca se pierden, ya que quedan bajo las nuevas capas celulares que van apareciendo, así que las capas del centro son tan antiguas como el individuo y las más jóvenes son las capas concéntricas más superficiales. Las fibras se elongan hasta que sus polos se encuentran con el polo correspondiente de otra fibra, a nivel de una sutura. Poco después degradan sus organelos: el núcleo, las mitocondrias, el aparato de Golgi, y el retículo endoplásmico liso y rugoso. Solamente quedan los polisomas y las membranas plasmáticas. Esta es una manera de contribuir a que la transparencia del cristalino perdure, al desaparecer centros potenciales de dispersión y moléculas que absorberían luz visible. Por otro lado, las fibras se han cargado de las proteínas cristalinas, que van a establecer las bases estructurales de la transparencia del cristalino a largo plazo.
Las fibras conservan su polaridad, no siendo equivalentes los extremos anteriores y los posteriores. El cristalino se ha tomado como modelo de envejecimiento y diferenciación celular, ya que está constituido por un solo tipo de células en diferentes etapas de envejecimiento y diferenciación. En este sentido tiene una constitución única respecto a la pluralidad celular que existe en cualquier otro tejido. En el centro están las células más viejas y diferenciadas; por el contrario, en la corteza las más jóvenes y en vías de diferenciación. Y en la periferia de la superficie anterior se encuentran las que comienzan el proceso de diferenciación a diferentes edades. Por eso, la simple interpretación de que lo más viejo está en la región central del cristalino puede no ser estrictamente correcta en todas las circunstancias. Dentro de un mismo cristalino, cualquier capa o lamela de fibras puede verse desde dos puntos de vista:
  1. El material depositado cuando el cristalino era más joven (y una lamela más externa correspondería entonces a material depositado con el envejecimiento) ó
  2. El material más viejo, depositado allí hace más tiempo (y una lamela más externa correspondería a material más joven, depositado hace menos tiempo).


La primera alternativa tiene que ver con desarrollo/diferenciación y la segunda con envejecimiento. En el mecanismo de elongación, aunque disparado por factores de crecimiento procedentes del vítreo, parece que el estímulo inmediato es la retención intracelular de K y Cl, que condiciona un aumento osmótico en el volumen celular y posiblemente modificaciones en el citoesqueleto..





METABOLISMO

El metabolismo de las fibras del cristalino, a consecuencia de la desaparición de organelos, queda en situación muy precaria, ya que se hace completamente dependiente de los enzimas solubles del citoplasma, y dejan de sintetizarse proteínas nuevas que renueven las que se van modificando con el tiempo. Los enzimas del citoplasma solamente pueden utilizar glucosa a través de la vía denominada glicolisis anaeróbica,  cuyo producto final es ácido láctico

El rendimiento energético de esta vía (síntesis de ATP) es relativamente pequeño y puede conducir a la producción de un exceso de ácido láctico en un intento compensatorio. Por otro lado, las fibras centrales quedan dependientes para muchas funciones de las células de las capas más superficiales que aún conservan toda la maquinaria metabólica normal. Estas fibras en proceso de diferenciación, y las células del epitelio anterior, producen CO2 y H2O y muestran un mayor rendimiento de ATP gracias a la presencia del ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones en las mitocondrias. Como están limitadas a una estrecha franja cortical y, en gran parte, fuera del eje visual, estas células no suelen representar un problema de transparencia, a pesar de contener organelos y grupos cromofóricos mitocondriales.


TRANSPORTE TRANSEPITELIAL EN EL CRISTALINO


El epitelio del cristalino se dispone como una barrera de una capa de células de espesor en su superficie anterior; controla muchos intercambios entre el humor acuoso y la masa de fibras del cristalino y, en última instancia, entre el humor acuoso y el vítreo. Por otro lado, genera y organiza las etapas de diferenciación/elongación que convierten a las células del epitelio en fibras maduras.
Por similitud con otros epitelios y endotelios que separan compartimentos, el epitelio lenticular puede considerarse como una barrera capaz de transportar solutos y agua unidireccionalmente. En barreras con estas características es la distribución asimétrica de la ATPasa Na/K-dependiente de las células la que permite el establecimiento de flujos unidireccionales y flujos netos a través de la barrera, bien sean de absorción o de secreción. En algunos casos también sirven para regular el contenido de agua de una matriz extracelular o tejido (por ejemplo, hidratación del estroma corneal). El propio cristalino podría utilizar este mecanismo para regular su volumen, ajustar la tensión de la cápsula o desencadenar otras respuestas.
Las células que constituyen la barrera tienen un polo apical y otro basal, son polarizadas. 
Según la ATPasa Na/K-dependiente se localice en el polo basal, predominantemente, o en el polo apical, predominantemente, el movimiento neto de transporte ocurrirá en una u otra dirección. En células no polarizadas esto no ocurre porque la ATPasa se localiza con la misma densidad en toda la membrana plasmática de las células y su función básica es simplemente mantener Na bajo y K alto dentro de las células.




COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS DEL EPITELIO ANTERIOR


Estas células están comunicadas entre sí a través de uniones comunicantes (gap junctions) en las membranas laterales, y parece que pueden regular su grado de apertura o acoplamiento. Los polos apicales de células adyacentes no tienen uniones estrechas, por lo que debe existir una elevada permeabilidad paracelular (a través del espacio que queda entre las células). Así que ante las fuerzas osmóticas creadas por la ATPasa Na/K-dependiente apical debe alcanzarse el equilibrio rápidamente a través de la vía paracelular, creándose una corriente de agua en dirección anteroposterior. Las membranas laterales presentan muchos pliegues y también presentan desmosomas. En otras palabras, pueden representar una zona de resistencia que dificulta que el flujo osmótico de agua ocurra hacia el humor acuoso. 



COMUNICACIÓN INTERCELULAR


Las fuerzas osmóticas que actúan sobre cualquier célula pueden tener consecuencias desastrosas para la transparencia del cristalino ya que tienden a romper su delicada estructura y crear zonas de índice de refracción diferente, si se dilatan los espacios extracelulares. El cristalino responde a los cambios osmóticos del medio y posee los componentes de una disminución regulatoria de volumen (RVD, regulatory volume decrease) y un aumento regulatorio de volumen (RVI, regulatory volume increase) que contribuyen a contrarrestar cambios en la osmolaridad del medio en que se encuentre. Pero el cristalino también puede disipar rápidamente diferencias de presión osmótica que pudieran crearse en su interior, mediante procesos de comunicación intercelular, que facilitan el movimiento de agua y sales, para evitar tensiones estructurales indebidas sobre sus fibras. Por otro lado, en la región central del cristalino, son necesarios mecanismos para hacer llegar de manera rápida sustratos metabólicos desde la periferia o eliminar desechos metabólicos hacia la periferia, dada la precariedad metabólica de esa región tan alejada de vasos sanguíneos. Por ambas razones, el cristalino es uno de los tejidos más ricos en uniones comunicantes (gap junctions) entre células y en poros acuosos que conectan el citoplasma de las fibras con el medio extracelular. Las uniones comunicantes están formadas por las proteínas denominadas conexinas. Las uniones comunicantes crean vías de comunicación intercelular para muchas moléculas pequeñas sin casi gasto de energía. 

ACOMODACIÓN

La acomodación es el proceso que permite enfocar sobre la retina la imagen de los objetos a diferentes distancias.
Estando el ojo emétrope enfocado normalmente al infinito, la acomodación permite llevar a foco los objetos cercanos. El cristalino está directamente envuelto en este proceso, ya que es capaz de cambiar de forma, para que ocurra la acomodación (Tabla II). Los otros elementos refractivos del ojo no son capaces de modificar su forma para ajustar el foco sobre la retina. El ojo no acomodado tiene un poder refractivo total de 60 dioptrías (D), de los que corresponden unas 40 D fijas a la córnea y unas 20 D fijas al cristalino. Cuando el cristalino se acomoda contribuye hasta 10 D adicionales de poder refractivo, que tienen la relevancia particular de que son variables y representan el ajuste focal fino para los objetos cercanos.










El REFLEJO DE ACOMODACIÓN

El estímulo adecuado para la acomodación es la borrosidad de la imagen retinianaSe trata de un reflejo rápido y complejo que puede procesar muy variada información, como aberraciones esféricas y cromáticas, cambios en el tamaño de la imagen y juicio sobre distancia aparente de la imagen. 
La rama aferente del reflejo es el nervio óptico y la eferente son las neuronas del núcleo de Edinger-Westphal que envían señales al músculo ciliar vía sinapsis en el ganglio ciliar. La contracción del músculo ciliar hacia adelante y adentro, que actúa en este caso como un esfínter, ejecuta el proceso de acomodación del cristalino, que lleva de nuevo la imagen sobre la retina.
Asociados con la acomodación se dan varios fenómenos:
  1. Aumento de las curvaturas anterior y posterior del cristalino, particularmente de la anterior.
  2. Desplazamiento anterior del centro del cristalino y de su polo anterior. La cámara anterior se hace más plana. Se cree que el polo posterior no se mueve, por efecto de la presencia del vítreo.
  3. El núcleo del cristalino aumenta de grosor y se abomba hacia delante, el córtex que recubre el núcleo no cambia de espesor.
  4. El diámetro ecuatorial del cristalino se reduce.
  5. El ángulo de la cámara anterior se ensancha periféricamente.

La acomodación se acompaña normalmente de miosis (que aumenta la profundidad de foco) y de convergencia (para mantener la fijación bifoveal). Estos tres fenómenos, acomodación, miosis y convergencia, constituyen la triada de visión cercana.

PRINCIPALES AFECCIONES DEL CRISTALINO

PRESBICIA

La acomodación puede aumentar el poder dióptrico del cristalino hasta en 14 D. La amplitud máxima de acomodación se da entre los 10 y 20 años de edad. Luego decrece constantemente, cuando llega a 3,75 D, la situación es definida como presbicia, es una disminución fisiológica de la amplitud de acomodación debido al aumento de la edad. El grado de acomodación no es suficiente para mantener una visión nítida a la distancia habitual de trabajo y existe una dificultad para la visión de cerca. 


Estos cambios se deben principalmente al crecimiento normal del cristalino y cambios en su elasticidad. La cara anterior se vuelve más convexa y el polo anterior se mueve hacia adelante mientras que el polo posterior permanece fijo, el diámetro ecuatorial aumenta y se altera el ángulo al cual las fibras de la zónula se adhieren a la cápsula. 
Las fibras del cristalino se forman continuamente durante toda la vida, las fibras nuevas se localizan en la periferia y las más viejas se concentran en el núcleo, haciendo que el cristalino se vuelva menos elástico al incrementar la edad. El índice de refracción del cristalino disminuye con la edad debido al cambio de naturaleza del citoplasma de sus fibras. 
La presbicia aparece entre los 40-45 años de edad, depende también del estado refractivo del paciente. 






CATARATA

Una catarata es cualquier opacificación del cristalino. Las cataratas se consideran clínicamente significativas cuando la opacificación deteriora la función visual. La pérdida de la transparencia del cristalino puede deberse a un incremento en la dispersión o en la absorción de la luz. el aumento de la dispersión de la luz se puede deber a una alteración de la estructura de las fibras del cristalino, de una mayor agregación de proteínas, de la separación de fases en el citoplasma de las células del cristalino o de una combinación de estos procesos. 
Las cataratas relacionadas con la edad se clasifican en función de la región del cristalino afectada. Los tipos más frecuentes son:

  • Cataratas nucleares, tienen lugar en las fibras más antiguas del cristalino (embrionarias y fetales)
  • Cataratas corticales, ocurren en las células que se forman en fases posteriores de la vida, se producen típicamente en un sector del cristalino y afectan a las células maduras en las que ya se han degradado sus organelos. 
  • Cataratas subcapsulares posteriores, se deben a la dispersión de la luz por una placa de células hinchadas localizadas en el polo posterior del cristalino. 
Además de las cataratas relacionadas con la edad, existen otras formas menos frecuentes de cataratas que suelen clasificarse según su causa.