cristalino anatomia y fisiologia
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ANTOMIA Y FISIOLOGIA DEL
CRISTALINOMR1. LUCAS GONZALEZ R.
IPO 2015
EMBRIOLOGIA
VESÍCULA ÓPTICA
Dos evaginaciones laterales (V.O.) surgen delprosencéfalo o diencéfalo.
Conforme se extienden a los lados, entran encontacto íntimo y adherencia con el ectodermosuperficial (capa única de células cuboidales),creando 2 placas.
PLACODA DEL CRISTALINO
Las células ectodérmicas que cubren lasvesículas ópticas se vuelven cilíndricas(placoda-27d).
Fosita cristaliniana (29d): invaginación de laplacoda.
Proteína
morfogénica
ósea
VESÍCULA CRISTALINIANA
Según se va invaginando la fosita, su tallo
de conexión al ectodermo superficial
degenera por apoptosis.
VESÍCULA CRISTALINIANA
Esfera resultante (vesícula del cristalino)
posee una sola capa de células cuboidales
con sus vértices hacia la luz, rodeadas de
una membrana basal (cápsula del cristalino).
Cúpula
óptica
FIBRAS PRIMARIAS
Células de la capaposterior de lavesícula dejan dedividirse y empiezana alargarse,rellenando la luz.
Cuando maduran, susnúcleos y otrosorgánulos sedegradan. (reduce ladispersión de la luz)
NÚCLEO EMBRIONARIO
Las fibras primariaslenticulares componen elnúcleo embrionario.
Las células de la parteanterior permanecencomo una capa decélulas cuboidales(epitelio).
El crecimiento ulteriordepende de laproliferación epitelial.
La cápsula lenticular esuna membrana basalelaborada por el epitelio(ant) y las fibras (post)
FIBRAS SECUNDARIAS
Las células epiteliales
próximas al ecuador se
alargan para formar las
fibras lenticulares
secundarias.
Su cara anterior se
extiende hacia adelante
debajo del epitelio, su
cara posterior se
extiende hacia atrás a
lo largo de la cápsula.
NÚCLEO FETAL
A medida que cadacélula de la fibrasecundaria se despegade la cápsula, pierde sunúcleo y las organelasasociadas amembranas.
Las fibras secundariasque se forman entrelos 2 y 8 meses degestación componen elnúcleo fetal.
SUTURAS DEL CRISTALINO
Se interdigitan las
terminaciones de las
fibras opuestas y
forman patrones de
asociación celular
(suturas)- 8ss.
Sutura “Y erecta”:
anterior
Sutura “Y invertida”:
posterior
SUTURAS DEL CRISTALINO
8ss
NUCLEO FETAL.
Peso al nacer: 90mg
Aumento de masa: 2mg/año según van apareciendonuevas fibras.
Las fibras centrales, más antiguas son cada ves menosmaleables y el núcleo más rígido. (reducción paulatinade amplitud de acomodación)
TÚNICA VASCULAR
La art. hialoidea entrapor la pupila (4 ss.) y seramifica formando latúnica vascular delcristalino, en la cara post.de la cápsula.
Estos capilares crecenhacia el ecuador dondese anastomosan con otrared llamada membranapupilar anterior (venasciliares) que cubre la caraant. del cristalino.
9º mes
Apoptosis
antes de
nacer
ZÓNULA
Las fibras zonulares son secretadas por el
epitelio ciliar. (final del 3ºm)
ANOMALÍAS CONGÉNITAS
AFAQUIA CONGÉNITA
Rarísima.
PRIMARIA: no se forma la placoda.
SECUNDARIA: + fcte, se absorbe
espontáneamente el cristalino en
formación.
Suelen acompañarse de otras
malformaciones oculares.
LENTICONO Y LENTIGLOBO
Los posteriores son más frecuentes y
suelen ser unilaterales y axiales.
El lenticono anterior a menudo es
bilateral y puede asociarse al Sd. Alport.
COLOBOMA
Defecto cuneiforme o indentación en la
periferia del cristalino.
PRIMARIO: anomalía aislada.
SECUNARIO: motivado por la ausencia
del desarrollo del cuerpo ciliar o zónula.
MANCHA DE MITTENDORF
Residuo de la túnica vascular posterior.
MEMBRANA PUPILAR PERSISTENTE
Remanente de la túnica vascular anterior.
ESTRELLA EPICAPSULAR
Vestigio frecuente de la túnica vascular delcristalino.
Diminutos puntos de color pardo o dorado,distribuidos en forma de estrella sobre el centrode la cápsula anterior, unilateral o bilateral.
ANOMALÍA DE PETERS
Otro nombre: defecto corneal posterior.
Forma parte de:
◦ Síndrome de disgenesia del segmento
anterior.
◦ Neurocristopatía o disgenesia mesodérmica.
Leucoma central o paracentral asociado a
adelgazamiento o falta del endotelio y
membrana de Descemet adyacentes.
ANOMALÍA DE PETERS
Falta de separación de la vesícula del
cristalino del ectodermo superficial
(futuro epitelio corneal)
•Adherencias entre el
cristalino y la córnea.
• Catara cortical
anterior o polar.
• Cristalino deforme
con desplazamiento
anterior hacia el
espacio pupilar y la
cámara anterior.
• Microesferofaquia.
MICROESFEROFAQUIA
Cristalino de diámetro pequeño y esférico.
La forma esférica aumenta el poder refractivo (miopíaconsiderable).
Causado por un desarrollo defectuoso de las fibraslenticulares secundarias.
Asociado a Sd. de Weill Marchesani (talla baja, dedoscortos y gruesos, manos anchas con menormovilidad) suele heredarse. (autosómico recesivo)
ANATOMIA
CRISTALINO
CRISTALINO NORMAL
Funciones
◦ Mantener su propia transparencia
◦ Refractar la luz
◦ Proporcionar acomodación.
CRISTALINO NORMAL
No dispone de irrigación ni inervación
después del desarrollo fetal.
Dependencia total del HA.
CRISTALINO NORMAL
CRISTALINO NORMAL
CRISTALINO NORMAL
Grosor: 0.02mm/año
Al nacer: 6.4mm (e), 3.5mm (ap), 90mg.
Adulto: 9-10mm (e), 5-6mm (ap), 255mg.
Mujeres + gruesos.
Varones + pesados.
Radio curvatura ant: 8-14mm (6mm acom)
Radio curvatura post: 4.5-7.5mm (5.5mm)
CÁPSULA
Membrana basal transparente y elástica.
Colágeno IV (cel. ep), glucosaminoglucanos (10%)
Se moldea (acomod)
Lámina zonular.
CÁPSULA - MORFOLOGÍA
La cápsula anterior tiene “laminina”
material fibro-granular ausente en la
cápsula posterior.
EPITELIO
Debajo de la cápsulaanterior y ecuatorial.
Ausente en cápsulaposterior.
Caras basales, vértices ybordes laterales (Na+,K+- ATPasa), núcleoprominente, pocasorganelas.
Zonas: central (transp.Solutos, #cel disminuyecon el envejecimiento),intermedia, ecuatorialo germinativa (formanfibras celulares)
EPITELIO – ZONA GERMINATIVA
Máxima actividad de síntesis premitótica de ADN.
Elongación – pierden organelas, núcleo. (energía-glucólisis)
Incremento enorme en la masa de proteínas celularesen las membranas de cada célula fibrosa.
Ventajas ópticas (dism. absorción de luz)
Fibras lenticulares
R.
arqueada.
EPITELIO – ZONA GERMINATIVA
Células germinativas post-Cx. Catarata.
Opacidad capsular posterior
NUCLEO Y CORTEZA
Del cristalino no desaparece ninguna célula.
Las células más viejas (núcleos fetal y
embrionario) persisten en el centro.
NUCLEO Y CORTEZA
AL NACIMIENTODESPUÉS DEL
NACIMIENTO
NUCLEO Y CORTEZA
Zonas de discontinuidad laminares permiten dividir la corteza del adulto en regiones profunda y superficial.
Proteínas cristalinas ɒ, ɓ, ɣ intracitoplastmáticas (alto índice refractivo)
Las suturas del cristalino se forman por las interdigitaciones de las fibras fusiformes.
NUCLEO Y CORTEZA
ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO) Mantiene en su posición al cristalino
Origen: membranas basales del ENP de pars plana y plicata del cuerpo ciliar.
Inserción: 1.5mm (delante) y 1.25mm (detrás) del ecuador.
ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO) Fibras (d: 5-30um)zonulares-filamentos de fibrilina. (Sd.
Marfan).
Fibrillas: PAS positivo, 8-10nm diam, bandas 12-14nm.
ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO) Fibras
◦ Orbiculocapsulares posteriores.
◦ Orbiculocapsulares anteriores.
◦ Ciliocapsulares posteriores
◦ Cilioecuatoriales
◦ Ciliociliares.
FISIOLOGIA
CRISTALINO
CITOESQUELETO
COMPONENTE
CITOESQUELÉTICO
PROTEINA
CITOESQUELÉTICA
Microfilamentos Actina
Filamentos de tamaño
intermedio
Vimentina
Microtúbulos Tubulina
Filamentos arrosariados Proteína exclusiva
Fibras de Tension Miosina, alfa-actina,
tropomiosina
Esqueleto de membrana Espectrina
CITOESQUELETO
Los microfilamentos de actina: contribuirían
a mantener la forma del cristalino durante
la acomodación.
Las fibras de tensión: se ven en las células
que migran durante el proceso de
reparación del cristalino.
Los filamentos intermedios de vimentina: no
se conoce su función, se encuentran sólo
en el epitelio y en la corteza externa.
CITOESQUELETO
Los microtúbulos: limitados por el epitelio y lacorteza externa, implicados en fenómenosdel desarrollo y mantenimiento de la formacelular.
Filamentos en collar de cuentas: sólo en lacorteza y en núcleo. Asociados con laintegridad de la membrana celular.
Importantes cambios del citoesqueleto seproducen con el desarrollo de catarata. Ej.:Pérdida completa de los filamentos devimentina.
COMPOSICIÓN DEL CRISTALINO
Contenido muy alto en proteínas (1/3) ymuy bajo en agua (2/3) y otros (1%)
Alto índice de refracción gracias a lasproteínas.
pH: 6,9 (tampón proteico)
COMPOSICIÓN DEL CRISTALINO
COMPOSICIÓN DEL
CRISTALINO
Agua 66% del peso húmedo
Proteínas 33% del peso húmedo
Sodio 17mEq x Kg de agua
Cloro 30mEq x Kg de agua
Potasio 125mEq x Kg de agua
Calcio 0.4mEq x Kg de agua
Glucosa 1.0 mM
Ácido láctico 14.0 mM
Glutation 12.0 mM
Ácido ascórbico 1.6 mM
Inositol 5.9 mM
Lípidos 28mg/g de peso húmedo
TRANSPARENCIA
Benedek y Bettelheim:
◦ “La Transparencia del cristalino es el resultado deuna disposición muy ordenada de loscomponentes macromoleculares de las célulasque lo constituyen y de pequeñas diferencias enel índice de refracción entre los componentesque dispersan la luz.”
TRANSPARENCIA
Kuszak y cols:
◦ “La disposición de las fibras depende en gran
medida de la capacidad de las células
neoformadas para alargarse según un patrón
que se corresponde con las células
subyacentes.”
TRANSPARENCIA
Trokel
◦ “La distribución de las proteínas y la
regularidad de la estructura del cristalino son
fundamentales para la trasparencia.”
TRANSPARENCIA
El cristalino normal NO es perfectamentetransparente sino que dispersa aproximadamenteel 5% de la luz que incide sobre él.
La mitad causada por las membranas cristalinianasy la otra mitad por los componentescitoplasmáticos y citoesqueleto.
TRANSPARENCIA AFECTADA
POR CAMBIOS EN EL CRISTALINO:◦ Agregación
◦ Cambios en la hidratación de tejidos.
◦ Separación de fase de los componentes moleculares.
◦ Destrucción de membranas celulares.
◦ Cambios en la estructura del citoesqueleto.
◦ La mayoría durante el envejecimiento y el desarrollode Cataratas.
METABOLISMO DEL CRISTALINO
Está dirigido a mantener su transparencia:◦ División celular.
◦ Metabolismo proteico.
◦ Diferenciación celular.
◦ Mantenimiento de la homeostasis celular.
◦ Regulación del equilibrio hidro-electrolítico.
◦ Protección de daños oxidativos.
METABOLISMO DEL CRISTALINO
El equilibrio hidro-electrolítico se mantienegracias a la permeabilidad de membranascelulares, junto con los mecanismos detransporte activo.
Sofisticada serie de vías bioquímicas paraconservar el estado oxidativo.
METABOLISMO DEL CRISTALINO
La principal localización del metabolismo
es el EPITELIO.
Elaborado sistema de “uniones tipo
hendidura” permite comunicación entre
células internas y capas más externas.
CARBOHIDRATOS Y
METABOLISMO ENERGÉTICO La síntesis de los componentes estructurales
y el transporte activo dependen de unafuente continua de energía metabólica.
La producción de energía del cristalinodepende casi por completo del metabolismode la glucosa.
CARBOHIDRATOS Y
METABOLISMO ENERGÉTICO La glucosa atraviesa por difusión simple
ayudada también por difusión facilitada.
No se sabe si el sistema de transporte dela glucosa se ve afectado por la insulina ono.
Transportador específico de glucosa.
CARBOHIDRATOS Y
METABOLISMO ENERGÉTICO La glucosa que penetra en el cristalino es
rápidamente metabolizada de forma que
el nivel de glucosa libre en el cristalino es
menor a una décima parte del presente
en el humor acuoso.
CARBOHIDRATOS Y
METABOLISMO ENERGÉTICO El cristalino se ubica en una posición
privilegiada para el aporte de glucosa, ya
que el recién formado humor acuoso
fluye inmediatamente a través de la
superficie anterior del cristalino.
CARBOHIDRATOS Y
METABOLISMO ENERGÉTICO El cristalino obtiene más del 70% de su
energía a través de la glucólisis anaerobia.
El metabolismo aerobio del ciclo de
Krebs se limita al epitelio cristaliniano.
GLUCÓLISIS ANAEROBIA
Aunque no es tan eficaz como el metabolismoaerobio, su preponderancia en el cristalino evita elproblema de la privación de O2. (avascular y HAbajo en 02).
El cristalino es incapaz de sobrevivir sin glucosa.
Un mol de Glucosa se metaboliza para generar 2moles de ATP.
GLUCÓLISIS ANAEROBIA
Parte del ácido láctico generado por laglucólisis anaerobia se metaboliza en el ciclode Krebs.
Sin embargo la mayor parte del ácido lácticodifunde desde el cristalino al humor acuosoy abandona el ojo por vías convencionales.
GLUCÓLISIS ANAEROBIA
Vía regulada por: hexoquinasa,
fosfofructoquinasa y la piruvatoquinasa.
La hexoquinasa (1º enzima de la vía) se
encuentra sólo a bajos niveles.
Cuando hay un exceso de glucosa se
activa la vía del sorbitol con sus
consecuencias patológicas.
Hay pérdida sustancial de hexoquinasa en
los cristalinos envejecidos.
METABOLISMO AERÓBICO DE LA
GLUCOSA La producción de ATP a través del Ciclo de
Krebs (3%) se limita al epitelio.
Mucho más eficaz que la glucólisis (38 moles de ATP x c/mol de glucosa)
Genera hasta el 20% del total del ATP que necesita el cristalino.
DESVIACIÓN DE LOS
MONOFOSFATOS DE HEXOSA Es una fuente importante de NADPH a partir de
NADP, fundamental para un gran número deotras vías metabólicas, incluida la del sorbitol y lade la enzima glutatión reductasa.
Las pentosas generadas se emplean en la síntesisde ácidos nucleicos.
Está ligada a la catarata producida por azúcar y elestado oxidativo del cristalino por medio delglutatión.
VÍA DEL SORBITOL
Convierte a la glucosa en sorbitol usando
la enzima aldosa reductasa, y después a
fructuosa por medio de la poliol
deshidrogenasa.
Representa el 5% del metabolismo.
Metabolismo secundario o terciario.
VÍA DEL SORBITOL
Van Heyningen (1959): “Los poliolesgenerados por la vía del sorbitol puedenproducir daños en el cristalino”
Cuando los niveles de glucosa son elevadosentra en la vía del sorbitol.
VÍA DEL SORBITOL
El sorbitol no puede difundir fuera de la célulapero se transforma lentamente en fructuosaquien si puede difundir lentamente.
Cuando la galactosa entra en la vía de laaldosa reductasa se convierte en dulcitol, queno puede ser metabolizado por lapolioldeshidrogenasa, por tanto, se produceun edema más rápido de las células delcristalino.
EQUILIBRIO
HIDROELECTROLÍTICO El mantenimiento de la hidratación del
cristalino es crítico para la transparencia.
Las propiedades de permeabilidad de lasmembranas acopladas a los mecanismos detransporte activo, mantienen lasconcentraciones iónicas intracelulares encontra de la tendencia natural del agua aentrar al epitelio y en las células fibrosas.
AGUA
65% del cristalino es agua.
En la cápsula un 80% es agua.
No existe ninguna alteración significativa con elenvejecimiento, pero en muchas formas decatarata la hidratación del cristalino aumenta deforma considerable.
Gran parte del agua está asociada con otrasmoléculas como las proteínas(50%) y por lo tantono difunde libremente.
AGUA
Volumen extracelular de agua: 5% (pequeñosespacios extracelulares)
Espacio de la cápsula representa la1/4 partedel volumen extracelular.
La regulación del agua intracelular estádeterminada por la distribución de cationesmonovalentes.
EQUILIBRIO DE CATIONES
MONOVALENTES La cantidad de Na y K de todo el
cristalino equivale al de una célula.
K+, Na+, Cl, difunden libremente.
La Na,K-ATPasa es la más importante: bombea 3 mol de Na+ hacia afuera y 2 mol de K+ hacia adentro.
EQUILIBRIO DE CATIONES
MONOVALENTES Gradientes electrolíticos: más K+ en la
zona anterior y más Na+ posterior.
EQUILIBRIO DE CATIONES
MONOVALENTES Estudios convincentes han demostrado
que la ATPasa N-K no se ve
sustancialmente reducida en la catarata.
Sin embargo aumenta la permeabilidad
innata iónica de la membrana.
PERMEABILIDAD DE MEMBRANA,
CANALES IÓNICOS Las membranas celulares del cristalino
son más permeables al K+ que al Na+.
Diferencia de potencial: 70mV negativo.
HOMEOSTÁSIS DEL CALCIO
Catión divalente
Concentración: 0.3mEq/Kg de agua delcristalino. (50 veces menos que en HA).
Mayores concentraciones son citotóxicaspara el cristalino. (catarata)
TRANSPORTE NO
ELECTROLITICO AMINOÁCIDOS: Alanina, leucina, glicina y
taurina. Se reduce con el envejecimiento
AC. ASCÓRBICO: Ác. Deshidro-L-
Ascórbico (L-Ascorbato).
◦ Modulación de la desviación de las hexosas
monofosfato.
◦ Depósito de radicales libres.
◦ Pro-oxidante; junto con la luz + iones
metálicos produce peróxido de hidrógeno.
PROTEINAS DEL CRISTALINO
CRISTALINA ALFA
◦ 1x10 al cubo kDa.
◦ Es la mayor de las cristalinas (35%)
◦ Tiene 4 subunidades polipeptídicas.
◦ Con el envejecimiento: mayores agregados-
50 x 10 al cubo kDa. (insolubles en agua y
aumentan la dispersión de la luz)
PROTEINAS DEL CRISTALINO
80%
•1/3
•600kDa
•Evitan
desnaturazilación e
insolubilidad de otras
proteínas
55%
FISIOPATOLOGIA
Catarata Senil
Las cristalininas son muy estables, pero se
convierten progresivamente en
estructuras fribrilares, alterando la
transparencia
Pigment epithelium-derived factor
(Factor derivado del epitelio pigmentario)
parece ser protector contra la
opacificacion del núcleo.
Catarata Senil
Factor transformador del crecimiento Beta
(TGFbeta) desarrollo de fibrosis, opacidades
subcapsulares anteriores (ASCs) por transición
eopitelial-mesenquimatosa de las células
epiteliales..
Fibronectina, fibrilina-1, factores de crecimiento
TGFbeta1-LAP, TGFbeta2, TGFbeta3, FGF-2, y
HGF-alfa se han detectado en ASC.
Catarata Senil
En diabéticos el desequilibrio inducido
por el TGF-beta(1) entre MMP-2 y
(Tissue inhibitors of metalloproteinase)
TIMP-2 = fibrosis
Mayores niveles de nitritos en cataratas
subcapsulares posteriores.
Papel de la apoptosis/Actividad de la
caspasa-3 (proteasas citodestructoras):
Subcapsular posterior menor actividad
Diabéticos menor actividad
DAÑO OXIDATIVO
Menor glutation reducido
Mayor disulfido de glutation
Oxidacion metionina y cisteina
relacionadas con membrana
Cristalininas con mutaciones (R116C
alphaA-crystallin) inducen catarata
experimentalmente.
El Amiloride previno la formación de
catarata en un modelo con selenito de
sodio. Mas altos niveles de glutation y
menores de malondialdehido . Efecto anti-
oxidante.
Teoría oxidativa:
En un modelo murino sin el gen del
antioxidante glutation peroxidasa-1
(GPX1) hay más catarata.
Un ambiente antioxidante se requiere para mantener estabilidad-solubilidad de cristalininas.
Después de los 40, se limita el movimiento de moléculas al núcleo. Ocurren uniones covalentes a las moléculas reactivas (como los filtros UV (3-hidroxiquinurenina ) y ocurre oxidación.
Los radicales libres se generan de la
actividad normal de las mitocondrias
A pesar que la mayor parte del
metabolismo cristaliniano es anaeróbico,
estos se producen
Las células epiteliales y las fibras
superficiales sintetizan glutatión o es
transportado desde el H Acuoso
Pérdida de los grupos sulfidrilo en las Pr y
oxidación de los residuos de metionina
son progresivos. El factor clave en
prevención oxidación: concentración de
glutation nuclear (GSH).
Es vital un intercambio adecuado entre
núcleo y corteza. La barrera entre ellos
estimularía la formación de especies
reactivas de oxígeno u otras moléculas
dentro del núcleo.
Pigmentación del núcleo: . 3-
hidroxiquinurenina metabolito endógeno del
triptófano, relacionado con la coloración de
los capullos de polilla y los ojos de las
mariposas, es componente de los filtros UV
de los primates y al oxidarse se pigmenta
