ACOMODACI脫N Y PRESBICIA

Adrian Glasser

Profesor Asociado de Optometr铆a, Ciencias de la Visi贸n e Ingenier铆a Biom茅dica en la Universidad de Houston. Obtuvo el t铆tulo de Doctor en Fisiolog铆a en la Universidad de Cornell (Nueva York) estudiando el mecanismo de acomodaci贸n en el ojo.

La acomodaci贸n es un cambio di贸ptrico de la potencia del ojo que se produce con el objetivo de permitir el enfoque de objetos cercanos en la retina. La capacidad de acomodaci贸n se pierde con la edad en humanos y monos. Este fen贸meno, denominado presbicia, es la afecci贸n ocular humana m谩s frecuente, permaneciendo su patofisiolog铆a desconocida. La p茅rdida progresiva de amplitud de acomodaci贸n en humanos comienza a edades tempranas y resulta en una p茅rdida completa de la acomodaci贸n a la edad de 50-55 a帽os. La presbicia es corregible a trav茅s de diversos m茅todos 贸pticos y, aunque no se trata de una condici贸n que produzca ceguera, su coste en dispositivos, en p茅rdida de productividad y, m谩s recientemente, en las intervenciones quir煤rgicas es considerable. La cl谩sica teor铆a de la acomodaci贸n en humanos propone un movimiento frontal y axial del m煤sculo ciliar durante la contracci贸n, liberando tensi贸n en las fibras zonulares anteriores y permitiendo que el cristalino adopte un forma m谩s esf茅rica aumentando de grosor axialmente. Durante la desacomodaci贸n, el m煤sculo ciliar se relaja, permitiendo que la coroides el谩stica empuje al m煤sculo ciliar posteriormente, aumentando la tensi贸n en las z贸nulas anteriores para aplanar el cristalino. La alteraci贸n de todos los componentes del aparato de la acomodaci贸n ha sido propuesta como explicaci贸n a la presbicia. Los monos Rhesus y los humanos presentan un mecanismo acomodativo similar, as铆 como un crecimiento del cristalino y un desarrollo de la presbicia tambi茅n similar. Las teor铆as existentes para explicar la patofisiolog铆a de la presbicia se clasifican en dos categor铆as fundamentales, seg煤n consideren la disfunci贸n del cristalino o del m煤sculo ciliar. Existe otra teor铆a que se basa en la propuesta de un mecanismo de acomodaci贸n diferente al aceptado cl谩sicamente.3. Resumiremos lo que se conoce hasta ahora sobre la anatom铆a y el envejecimiento del aparato acomodativo y c贸mo dichos cambios pueden contribuir a la p茅rdida de amplitud de acomodaci贸n.

Anatom铆a

En su parte m谩s anterior, el m煤sculo ciliar liso se adhiere al espol贸n escleral y a la malla trabecular a trav茅s de tendones. Posteriormente, el m煤sculo se adhiere a la red el谩stica de la membrana de Bruch de la coroides, ancl谩ndose en su parte m谩s posterior al canal escleral que rodea el nervio 贸ptico (Fig 1). Un complejo conjunto de fibras el谩sticas (z贸nula de Zinn) forma una red orientada meridionalmente que se extiende anteriormente desde la ora serrata (z贸nula posterior, ZP) hacia los valles situados entre los procesos ciliares y contin煤a anterocentripetalmente adhiri茅ndose a la c谩psula del cristalino (z贸nula anterior, ZA). Mediante microscopia electr贸nica de scanning, las z贸nulas parecen adherirse a la c谩psula del cristalino en tres grupos distintos. El primer grupo se adhiere a lo largo del ecuador del cristalino y parece menos numeroso y m谩s fino que los otros dos grupos, que se adhieren anterior y posteriormente al ecuador a una distancia de 1.5 mm.

Sin embargo, esta aparente segregaci贸n puede ser debida a artefactos producidos durante el procesamiento de los tejidos, quiz谩 producidos por diferentes reacciones qu铆micas de los diferentes grupos de fibras. Los tejidos frescos sugieren una distribuci贸n m谩s uniforme a lo largo de la regi贸n ecuatorial4. Las fibras zonulares se anclan a los valles de los procesos ciliares de la pars plicata mediante un grupo de fibras 鈥渢ensionales鈥 m谩s finas, formando un fulcro.

Acomodaci贸n

Aunque el aparato acomodativo de los primates es muy diferente al de otras especies, la anatom铆a ocular y el mecanismo acomodativo del mono Rhesus es casi id茅ntico al de los seres humanos.2,6,7. La siguiente descripci贸n del mecanismo de los primates incluye tanto a los humanos como a los monos,estando las diferencias indicadas en el momento apropiado.

Durante la contracci贸n del m煤sculo ciliar, la masa muscular principal se desliza anteriormente y hacia el eje del ojo a lo largo de la pared interna de la esclera. El anillo ciliar formado por el 谩pex del m煤sculo se estrecha de forma similar a la acci贸n de un m煤sculo esf铆nter. El fulcro de los fibras zonulares, localizadas en la pars plicata del cuerpo ciliar y formado por las fibras tensionales, se desplaza hacia delante y hacia dentro, y las z贸nulas de la pars plana se estiran mientras las fibras de la ZA adheridas al borde ecuatorial del cristalino se relajan. Con la liberaci贸n de la tensi贸n de reposo de las fibras zonulares en el ecuador del cristalino, la c谩psula el谩stica remoldea el cristalino; el cristalino se curva y engrosa axialmente, disminuyendo el di谩metro ecuatorial. El movimiento posterior del cristalino est谩 limitado por el humor v铆treo y la traslaci贸n anterior del fulcro formado por el plexo zonular. A pesar de que se ha tendido a pensar que la superficie posterior del cristalino no sufr铆a ning煤n movimiento posterior, la interferometr铆a de coherencia parcial muestra un movimiento posterior de la superficie posterior, un movimiento anterior de la superficie anterior y una peque帽a traslaci贸n anterior del centro de la masa del cristalino8. La disminuci贸n de la profundidad de la c谩mara anterior con la acomodaci贸n es pr谩cticamente el 70% del aumento del espesor del cristalino; el 30% del aumento del espesor del cristalino se produce por el movimiento posterior de la superficie posterior del mismo8. El aumento de la proximidad de la c贸rnea a la superficie refractiva anterior del cristalino, as铆 como el aumento de la convexidad y del espesor del cristalino aumentan la potencia refractiva del ojo (Fig. 2).

En un estado de desacomodaci贸n, la superficie anterior del cristalino es menos curva que la superficie posterior. Aunque ambas superficies aumentan de curvatura durante la acomodaci贸n, la superficie anterior lo hace m谩s r谩pidamente, pero sin exceder nunca la curvatura de la superficie posterior9,10. En su conjunto, el cristalino aumenta de espesor axialmente, disminuyendo su di谩metro coronalmente durante la acomodaci贸n. En adultos j贸venes (humanos), el espesor axial total puede aumentar de 3.5 a 5.00 mm con la acomodaci贸n, tal y como se ha medido con la ultrasonograf铆a A o con la fotograf铆a de Scheimpflug.

Este aumento del espesor se produce en la regi贸n nuclear, permaneciendo las dimensiones axiales de la corteza anterior y posterior constantes9,11.

Desacomodaci贸n

Durante la 鈥渄esacomodaci贸n鈥, cuando el m煤sculo ciliar se relaja se produce un desplazamiento del mismo hacia atr谩s y hacia fuera a lo largo de la superficie escleral interna a trav茅s de la membrana de Bruch el谩stica y las fibras de ZP15. El anillo ciliar se expande, restaurando la tensi贸n de la ZA y produciendo un estiramiento de las z贸nulas, empujando la c谩psula el谩stica del cristalino centrifugal y posteriormente. El espesor axial del cristalino disminuye, el di谩metro ecuatorial aumenta, y las superficies interna, anterior y posterior disminuyen su curvatura. La c谩mara anterior aumenta su profundidad a medida que el cristalino se aplana, la superficie anterior del cristalino se aleja de la c贸rnea, y la superficie posterior del cristalino se mueve hacia la c贸rnea en menor medida. Los cambios que ocurren en la relajaci贸n del m煤sculo ciliar resultan en una disminuci贸n de la potencia refractiva del ojo, y el ojo desacomoda.

El m煤sculo ciliar permite el esfuerzo acomodativo a trav茅s de la liberaci贸n de la tensi贸n de la ZA en la c谩psula; a su vez, la c谩psula moldea el cristalino hacia una configuraci贸n m谩s esf茅rica. Cuando el m煤sculo se relaja, las fuerzas el谩sticas extralenticulares (es decir, la coroides posterior y la ZP) devuelven al m煤sculo ciliar a su posici贸n de relajaci贸n inicial, restaurando la tensi贸n de la ZA. La z贸nula adherida cerca del extremo anterior del m煤sculo ciliar en los valles situados entre los procesos ciliares de la pars plicata transmite las fuerzas el谩sticas musculares y extralenticulares hacia la c谩psula del cristalino5. La desacomodaci贸n puede entenderse como la aplicaci贸n activa de fuerza al cristalino a trav茅s de los tejidos el谩sticas extralenticulares, mientras que la acomodaci贸n representa un proceso neuromuscular activo que libera dichas fuerzas16. Es posible que el v铆treo simplemente sirva de soporte para la estabilizaci贸n de la superficie posterior del cristalino o puede tener un funci贸n m谩s 鈥渁ctiva鈥 comprimiendo al cristalino perif茅ricamente durante la contracci贸n del m煤sculo ciliar, ayudando as铆 a su esferificaci贸n. Sin embargo, estudios previos no han encontrado diferencias en la amplitud de acomodaci贸n tras vitrectom铆a unilateral realizando una comparaci贸n con el ojo contralateral17.

Fuerzas acomodativas extralenticulares La coroides y la z贸nula comprenden un sistema el谩stico. La fuerza de las coroides el谩stica y la fuerzainercia del m煤sculo ciliar relajado est谩n en equilibrio con la fuerza de la c谩psula. Este equilibrio de la posici贸n de relajaci贸n se altera y se invierte con la contracci贸n del m煤sculo ciliar. Una compleja interacci贸n din谩mica entre m煤sculo, z贸nula, c谩psula y cristalino tiene lugar durante la acomodaci贸n. Debido a las diferencias en el espesor capsular, y quiz谩 a otras propiedades, diferentes magnitudes de vectores de fuerzas tienen lugar en la superficie anterior y posterior de la c谩psula. Un componente capsular anterior putativo del remoldeamiento y traslaci贸n del cristalino pueden producir cambios espec铆ficos en el contorno y la posici贸n lenticular. Posteriormente, la ZP permite un cambio y una distribuci贸n de fuerzas sobre la c谩psula m谩s suave de lo que ser铆a si el anclaje de la ZA se produjera exclusivamente a nivel de los procesos ciliares. Adem谩s, debido a que toda la coroides puede deslizarse anterior y posteriormente con la contracci贸n y relajaci贸n del m煤sculo ciliar, puede ser ventajoso disponer de una fuerza comparable en el aspecto interno de la retina por razones fisiol贸gicas desconocidas. La ZP, continu谩ndose en la ora serrata con la membrana limitante interna de la retina, puede conseguir esto.

Variaciones del mecanismo de la acomodaci贸n Las variaciones del mecanismo acomodativo generalizado descrito incluye un papel funcional del v铆treo18,19. Esta teor铆a de la 鈥渟uspensi贸n hidr谩ulica鈥 de la acomodaci贸n incluye una contribuci贸n activa del complejo formado por el v铆treo y la c谩psula al cambio de curvatura de la superficie del cristalino. Esta teor铆a se basa en la observaci贸n de un cambio de presi贸n diferencial producido con la acomodaci贸n, dando lugar a un simult谩neo aumento de la presi贸n v铆trea y disminuci贸n de la presi贸n acuosa. Las observaciones in vitro de los movimientos polares anterior y posterior sugieren que el apoyo v铆treo no es necesario17.Las amplitudes acomodativas similares observadas en los dos ojos de un paciente sometido a una vitrectom铆a unilateral tambi茅n sugiere que el v铆treo no es esencial para la acomodaci贸n17.

Una teor铆a acomodativa alternativa, propuesta por Schachar20, establece que el m煤sculo ciliar no disminuye, sino que aumenta, la tensi贸n zonular ecuatorial durante la acomodaci贸n, produciendo un movimiento del borde ecuatorial del cristalino hacia la esclera, y no en direcci贸n contraria. La presbicia se atribuye al crecimiento ecuatorial continuo del cristalino y a la incapacidad del m煤sculo ciliar de tensar las z贸nulas ecuatoriales. La expansi贸n quir煤rgica de la esclera en la regi贸n del cuerpo ciliar ha sido sugerida para restablecer la acomodaci贸n en sujetos pr茅sbitas. Sin embargo, dichas causas de la presbicia no est谩n admitidas ni apoyadas (ver el cap铆tulo 鈥淓nvejecimiento del Cristalino Humano y la Presbicia鈥). La goniovideograf铆a y la biomicroscop铆a ultras贸nica (BMU) realizada en monos muestran que, durante la acomodaci贸n, el ecuador del cristalino se aleja de la esclera de acuerdo al mecanismo acomodativo de Helmholtz someti茅ndose a la influencia de la gravedad, sugiriendo la relajaci贸n de la tensi贸n zonular. Se observ贸 una disminuci贸n del di谩metro transversal durante la acomodaci贸n en un paciente joven con albinismo ocular en el que la retroiluminaci贸n del ojo permite la visualizaci贸n del ecuador del cristalino21, al igual que en monos normales22. No existe ninguna referencia independiente que apoye el mecanismo acomodativo propuesto por Schachar, y no se observ贸 acomodaci贸n alguna al evaluar a los pacientes sometidos a expansi贸n escleral con el opt贸metro infrarrojo objetivo23. Por lo tanto, dicho mecanismo acomodativo es problem谩tico, y si la cirug铆a de expansi贸n escleral no mejora la visi贸n pr贸xima, quiz谩 pueda hacerlo otro mecanismo diferente a la restauraci贸n de la acomodaci贸n din谩mica, quiz谩 mediante la inducci贸n de una multifocalidad lenticular est谩tica22.

Aspectos neuromusculares

El m煤sculo ciliar es un m煤sculo liso complejo, at铆pico en estructura y funci贸n (contracci贸n-relajaci贸n r谩pida, neuronas motoras grandes distantes de las fibras musculares, algunas caracter铆sticas ultraestructurales reminiscentes del m煤sculo esquel茅tico). Est谩 formado por tres regiones, seg煤n la orientaci贸n de los haces de fibras musculares - longitudinal, reticular y circular24.

La inervaci贸n principal es parasimp谩tica, origin谩ndose en el n煤cleo de Edinger_Westphal y viajando con el tercer par craneal para sinaptar en el ganglio ciliar, y despu茅s viajando hacia el m煤sculo ciliar a trav茅s de los nervios ciliares cortos y quiz谩 tambi茅n largos25. La inervaci贸n simp谩tica del m煤sculo ciliar se origina en el dienc茅falo y viaja hacia abajo siguiendo la m茅dula espinal. Desde ah铆, las neuronas de segundo orden abandonan la m茅dula y siguen la cadena simp谩tica cervical para sinaptar con el ganglio cervical superior.

Las fibras de tercer orden contin煤an subiendo a lo largo del plexo coroideo simp谩tico y entran en la 贸rbita con la primera divisi贸n del nervio trig茅mino o de forma independiente, uni茅ndose a las fibras de los nervios ciliares cortos. El simp谩tico relaja el m煤sculo, permitiendo as铆 el antagonismo funcional de la contracci贸n inducida por el parasimp谩tico y facilitando un movimiento m谩s suave.

Durante la acomodaci贸n, algunas fibras musculares se reorientan con el objetivo de agrandar el 谩rea ocupada por la porci贸n circular y de disminuir las 谩reas de las porciones longitudinales y reticulares7, 24.

Probablemente todo el m煤sculo act煤e como un sistema unificado con el objetivo de completar varios aspectos de tareas complementarias relacionadas con la acomodaci贸n y la regulaci贸n de la salida del humor acuoso26. La evidencia sugiere que (1) la disociaci贸n farmacol贸gica de las respuestas acomodativa y de salida del humor acuoso mediante ciertos f谩rmacos colin茅rgicos puede ser posible bajo algunas condiciones27, 28; (2) diferentes subtipos de receptores muscar铆nicos pueden predominar en diferentes regiones del m煤sculo ciliar29, y (3) existen diferencias ultraestructurales e inmunohistoqu铆mico-enzim谩ticas entre las c茅lulas musculares de las distintas regiones favoreciendo diferentes tipos de din谩micas contr谩ctiles30.

Gracias a la existencia de conexiones con la malla trabecular y la pared interna del canal de Schlemm31, 32, la contracci贸n del m煤sculo ciliar expande la malla, ampliando los espacios intertrabeculares y dilatando el canal. Al mismo tiempo, el cristalino se engrosa10, 13 y la c谩mara anterior se estrecha (disminuyendo su volumen). Durante la acomodaci贸n sostenida, estos eventos resultan en una menor resistencia a la salida del humor acuoso desde la c谩mara anterior hacia el canal y la circulaci贸n general33. Esto puede ayudar al mantenimiento de la presi贸n intraocular normal durante la acomodaci贸n sostenida y a la liberaci贸n de fluido, proporcionando 鈥渆spacio鈥 para el cristalino expandido19, 34.

ENVEJECIMIENTO DEL MECANISMO ACOMODATIVO: PRESBICIA

Casi todos los componentes del mecanismo acomodativo han sido propuestos como factores causantes del desarrollo de la presbicia. Las similitudes existentes en los mecanismos acomodativos y en el desarrollo de la presbicia entre los monos rhesus y los seres humanos permiten que el rhesus sirva como modelo de la presbicia humana, tendiendo en cuenta que existe informaci贸n importante que no puede ser obtenida directamente del ser humano debido a la necesidad de invasi贸n ocular. Hemos estudiado la din谩mica del cristalino y del m煤sculo ciliar del mono rhesus en tiempo real. En el mono vivo y quir煤rgicamente iridectomizado, el cristalino puede observarse a trav茅s de la videograf铆a de Scheimpflug, donde el ecuador del cristalino, la z贸nula y los procesos ciliares pueden observarse mediante goniovideograf铆a6, 35, 37 (Fig 3). Mediante la estimulaci贸n el茅ctrica del n煤cleo de Edinger-Westphal38 se pueden observar, grabar y analizar en tiempo real los movimientos y los espaciados de estas estructuras. La acomodaci贸n din谩mica se mide mediante la fotorrefracci贸n infrarroja. La acomodaci贸n din谩mica medida mediante fotorrefracci贸n infrarroja se correlaciona bien con el movimiento del m煤sculo ciliar y el movimiento del borde ecuatorial del cristalin22o (Fig 4). Las im谩genes est谩ticas y din谩micas obtenidas mediante BMU tambi茅n proporcionan informaci贸n sobre los cambios ocurridos con la edad en la configuraci贸n del m煤sculo ciliar y de la ZP15.

M煤sculo ciliar

La presbicia se ha atribuido a la disfunci贸n del m煤sculo ciliar, posiblemente debida a una p茅rdida de elasticidad de los tendones posteriores del m煤sculo, de las fibras de la ZP o de la coroides39, o debida a cambios neuromusculares40 o configuracionales7 relacionados con la edad. La reducida movilidad del m煤sculo ciliar envejecido del mono rhesus in situ6 no puede ser explicada simplemente a trav茅s de los cambios degenerativos relacionados con la edad observados en el examen histol贸gico o ultraestructural del m煤sculo ciliar7, 40. El n煤mero y la afinidad de los receptores muscar铆nicos no var铆a con la edad; no se han encontrado cambios relacionados con la edad en la actividad de los enzimas biosint茅ticos y degradativos del neurotransmisor colin茅rgico acetilcolina que interviene en la contracci贸n del m煤sculo41, y el m煤sculo ciliar extirpado del mono rhesus no muestra ninguna p茅rdida relacionada con la edad de la respuesta contr谩ctil a los agonistas muscar铆nicos42. Por lo tanto, el mecanismo neuromuscular parasimp谩tico permanece normal. Sin embargo, es el movimiento anteroaxial del m煤sculo el que proporciona las alteraciones geom茅tricas necesarias para la acomodaci贸n, no la fuerza de contracci贸n del m煤sculo43.

Los estudios realizados en humanos mediante resonancia magn茅tica (RM) demuestran que la disminuci贸n del di谩metro del anillo ciliar que ocurre durante el esfuerzo acomodativo se reduce con la edad44. Sin embargo, el movimiento residual del m煤sculo no se acompa帽a de un aumento del espesor del cristalino o de una disminuci贸n del di谩metro ecuatorial del cristalino en los sujetos pr茅sbita44. Esto puede reflejar diferencias entre los seres humanos y los monos rhesus en relaci贸n a las distintas estructuras intraoculares acomodativas afectadas en la presbicia. Los estudios realizados mediante RM tambi茅n demuestran la existencia alteraciones en la configuraci贸n del m煤sculo ciliar desacomodado.

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