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Cristalino

Cristalino
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Concepto:Componente del ojo con forma de lente biconvexa
El cristalino es un componente del ojo con forma de lente biconvexa que está situado tras el iris y delante del humor vítreo. Su propósito principal consiste en permitir enfocar objetos situados a diferentes distancias. Este objetivo se consigue mediante un aumento de su curvatura y de su espesor, proceso que se denomina acomodación. El cristalino se caracteriza por su alta concentración en proteínas, que le confieren un índice de refracción más elevado que los fluidos que lo rodean. Este hecho es el que le otorga su capacidad para refractar la luz, ayudando a la córnea a formar las imágenes sobre la retina.

A medida que la edad del sujeto aumenta, el cristalino va perdiendo progresivamente su capacidad para acomodar. Este fenómeno se conoce como presbicia o vista cansada y sus causas se desconocen. Afecta a la totalidad de la población a partir de los cincuenta años, exigiendo el uso de gafas para enfocar objetos cercanos. La principal dolencia que afecta al cristalino son las cataratas. Por este nombre se conoce a cualquier pérdida de transparencia del mismo que afecte a la visión. Sus causas son diversas y cuando se encuentran en un estado avanzado requieren de una operación quirúrgica.

Historia

Hasta la llegada de la época alejandrina, el conocimiento acerca del cristalino era muy deficiente. Muestra de ello es que los griegos no adoptaron un vocablo para referirse a esta parte del ojo hasta la llegada de la mencionada etapa. Una consideración muy extendida en aquella época era la de que el cristalino era líquido, solidificándose únicamente como consecuencia de alguna enfermedad o como resultado de la disección. Así, existe una vaga alusión del pionero de la medicina moderna, Hipócrates, a un componente del fluido del ojo que "cuando se enfría, se vuelve sólido". Se especula con que ésta sea la primera referencia escrita acerca del cristalino.

El trabajo de los anatomistas griegos de Alejandría quedó presumiblemente recogido en la obra De Medicina, del enciclopedista romano Aulo Cornelio Celso (25 a. C.-50 d. C.). En esta obra se recogía una creencia que predominaría hasta la Edad Moderna: la de que el cristalino era el órgano en el que se originaba la percepción visual. Jugaría así el papel que en la actualidad se adjudica a la retina. También cometió el error de situar al cristalino en el centro del globo ocular, equivocación en la que también incurrirían otros autores.

En el siglo II destaca el médico griego Galeno, cuya obra influyó de manera determinante sobre la medicina europea durante más de un milenio. Algunos años antes, el anatomista Rufo de Éfeso había situado al cristalino en su ubicación correcta, próximo a la pupila. Por su parte, Galeno sostuvo, de nuevo, que el cristalino era el órgano principal del sentido de la vista en el interior del ojo, sirviendo las demás partes del globo ocular como apoyo para su funcionamiento. Para sustentar su afirmación, argumentó que la presencia de una catarata podía provocar ceguera. Galeno también se dio cuenta de que la curvatura de la superficie anterior era inferior a la de la posterior.

Después de Galeno, prácticamente no hubo avances en cuanto a conocimiento de cristalino hasta la Edad Moderna. El anatomista Felix Platter (1536-1614), que influiría sobre los estudios de Óptica ocular de Kepler, señaló a la retina como el punto de partida de la percepción, relegando al cristalino a un papel óptico. Otro astrónomo que apoyó las ideas de Platter fue Scheiner , que también presentó la primera representación del ojo anatómicamente correcta, con el cristalino y el nervio óptico en sus localizaciones reales.

Los estudios en Biología experimentaron un importante impulso en el siglo XVII gracias a la invención del microscopio. Por ejemplo, el científico neerlandés Anton van Leeuwenhoek, conocido por las mejoras que introdujo en este instrumento, lo empleó para examinar las diferentes partes del ojo, descubriendo la existencia de fibras en el cristalino.

Anatomía

El cristalino es un cuerpo lenticular, transparente, incoloro, biconvexo, flexible y avascular. Está situado en el segmento anterior del globo ocular, detrás del iris y el humor acuoso y delante del humor vítreo. Debido a la ausencia de vasos sanguíneos en su interior, la nutrición del cristalino depende principalmente de intercambios con el humor acuoso. La curvatura de la cara anterior (la que limita con el humor acuoso) es inferior a la de la cara posterior. A los centros de dichas caras se les conoce, respectivamente, como polo anterior y polo posterior, mientras que la línea que los une se llama eje del cristalino. A la anchura entre las caras anterior y posterior se le denomina espesor del cristalino; para un recién nacido sin acomodación, su valor es de unos 3.5 milímetros. A la circunferencia que delimita las dos caras mencionadas se le llama ecuador, mientras que al diámetro de la misma se le conoce como diámetro del cristalino.

Se encuentra rodeado por una cápsula transparente, elástica y acelular, también llamada cristaloides , que está conectada al músculo ciliar por medio de unas fibras denominadas zónula de Zinn . En el interior del cristalino existen dos zonas principales: el núcleo y la corteza. La superficie anterior de la corteza está recubierta por un epitelio, siendo éste el único tejido del cristalino que es capaz de regenerarse.

Fibras Zonulares

Las fibras zonulares son finas y elásticas. Pueden ser divididas en dos grupos de acuerdo a su localización: las zónulas posteriores y las anteriores. Las anteriores ocupan la región situada entre los procesos ciliares y la cápsula, uniéndose a esta última en las proximidades de la región ecuatorial; las posteriores se extienden desde la unión del músculo ciliar con la ora serrata hasta los procesos ciliares. La unión de las fibras posteriores y anteriores, denominada plexo zonular , está ligada al epitelio del cuerpo ciliar, en los valles de los procesos, por medio de un sistema de fibras secundario.

Formación

El cristalino está formado por células alargadas (fibras), compuestas principalmente por unas proteínas llamadas cristalinas.
Estas fibras se continúan produciendo durante toda la vida humana, por diferenciación de las células originadas en la región germinal del epitelio, cerca del ecuador. Como consecuencia de ello, el espesor de la lente crece con la edad del sujeto: en la corteza anterior y posterior, las nuevas capas de fibras se superponen a las viejas formando estructuras concéntricas estratificadas, de modo similar a lo que sucede en una cebolla. Las fibras del interior van perdiendo los orgánulos intracelulares, en lo que parece ser un proceso de apoptosis. Este hecho ayuda a reducir la absorción y a mejorar la transparencia del medio, a la que también puede contribuir la regularidad de las fibras (transversalmente, siguen una configuración hexagonal). Además, como consecuencia de este crecimiento también se produce un endurecimiento del cristalino.

El cristalino presenta unas líneas de sutura que parten de los polos y se extienden radialmente. Estas líneas se corresponden con las regiones en las que coinciden fibras con direcciones de alargamiento contrarias. En el feto, en la cara anterior hay tres líneas dispuestas en ángulos de 120 grados, en forma de "Y", mientras que en la posterior configuran otra "Y" invertida. Con la edad, como se van añadiendo nuevas fibras, la estructura se complica.

En el feto

En el feto, la forma del cristalino es aproximadamente esférica y es más blando que en el estado adulto. En este periodo, su desarrollo es apoyado por la arteria hialoidea, una rama de la arteria oftálmica que atraviesa el humor vítreo, extendiéndose desde el disco óptico hasta el cristalino. Esta arteria suele involucionar en el noveno mes de embarazo; los restos de la misma forman el canal de Cloquet .

Fisiología

La transparencia del cristalino es una función de la alta ordenación de las células que lo conforman (las fibras) y de la matriz extracelular. En esencia, la matriz extracelular del cristalino está confinada en la cápsula, mientras que las fibras forman un sincitio (un grupo de células cuyos citoplasmas están conectados mediante uniones "gap", de manera que funcionan como una única célula) con mecanismos celulares intercomunicados.

Las propiedades de transmisión de la luz del medio ocular varían en función de la naturaleza y la edad del tejido:

  • córnea, humor acuoso y cristalino transmiten la luz de longitud de onda (λ) larga, por encima del límite visible (alrededor de 720 nm);
  • la luz de λ corta ( 300 nm) es absorbida por la córnea pero es transmitida por el humor acuoso;
  • el cristalino filtra la mayor parte de la luz de λ corta ( 360 nm) y es una barrera absoluta para λ 300nm.

El epitelio simple que recubre el cristalino no descompone ni refleja la luz (ya que su índice de refracción combinado es similar al del humor acuoso), pero es de vital importancia en el mantenimiento del equilibrio electrolítico de los fluidos y del sincitio de fibras del cristalino, mediante sistemas de canales iónicos. Por ello, cualquier agente que altere la función del epitelio y/o su viabilidad (como por ejemplo, la radiación ionizante) tendrá un impacto significativo en la claridad del cristalino.

Las fibras del cristalino se organizan en haces celulares muy empaquetados, con interdigitaciones similares a las piezas de un puzzle de tres dimensiones. Las fibras están conectadas entre sí mediante uniones "gap" formadas por la proteína del cristalino denominada MIP26 (por main intrinsic polypeptide of 26 MDa. Durante el desarrollo, las fibras del cristalino pierden el núcleo y se especializan en la producción de proteínas específicas del cristalino, denominadas cristalinas . Estas proteínas conforman el 90% de las proteínas totales y están embebidas en el interior de una matriz compleja formada por el citoesqueleto celular, algunos de cuyos componentes son también específicos del cristalino. El alto índice de refracción del cristalino se debe a las cristalinas. La transparencia, por su parte, es el resultado del empaquetamiento de las cristalinas en una concentración muy elevada.

Intercambio de iones

La proteína MIP26 del cristalino funciona como un canal iónico, que permite que las fibras del cristalino funcionen como un sincitio iónico y eléctrico. MIP26 se ha identificado recientemente como miembro de la familia de las acuaporinas, que son transportadores de agua que funcionan como osmoreceptores. MIP26 extrae agua del cristalino y mantiene la transparencia. Ratones con mutaciones en este gen presentan cataratas. MIP26 está ausente en las células epiteliales del cristalino.

Por otro lado, para que el cristalino funciona como un sincitio desde un punto de vista eléctrico y químico, existen canales iónicos que extraen de forma activa el sodio (Na+) del cristalino, mientras que el potasio (K+) y el agua entran de forma pasiva. El epitelio, por su parte, también presenta uniones "gap" entre las superficies laterales de sus células, lo que también permite la interconexión celular y el funcionamiento sincrónico. La comunicación entre las células del epitelio y las fibras del cristalino se realiza mediante endocitosis, vía vesículas recubiertas.

La bomba sodio-potasio presente en el polo apical del epitelio intercambia de forma activa Na+ (que se extrae) y K+ (que se introduce). El Na+ se difunde luego de forma pasiva hasta el humor acuoso.

Metabolismo del cristalino

La principal fuente de energía del cristalino es la glucosa procedente del humor acuoso. La glucosa entra en las células mediante transportadores independientes de insulina localizados en la membrana plasmática. Cerca del 80% de la glucosa se consume en el cristalino utilizando la glicolisis anaerobia. La utilización aerobia de la glucosa en el ciclo del ácido cítrico se realiza únicamente en las células del epitelio, ya que éstas son las únicas que conservan mitocondrias.

La síntesis de proteínas nuevas se detiene cuando las células se transforman en fibras. Todos los cambios que se producen a partir de ese momento son modificaciones post-traduccionales. Por ejemplo, se produce la fosforilación de muchos tipos de proteínas, como cristalinas, proteínas del citoesqueleto y MIP26. Además, se han detectado proteínas con actividad proteasa en el cristalino, posiblemente implicadas en los procesos de apoptosis. Con la edad aumenta la degradación de proteínas, sobre todo MIP26, lo que puede tener importancia en las conexiones intercelulares y contribuir en la aparición de cataratas.

En cuanto a los lípidos, la membrana plasmática de las fibras contienen proporciones inusualmente altas de esfingomielina , colesterol y ácidos grasos saturados, que confieren rigidez a la membrana, importante para mantener las conexiones intercelulares. El cristalino está expuesto constantemente al ataque por agentes oxidativos: de hecho en el humor acuoso hay normalmente un nivel elevado de peróxido de hidrógeno, y la actividad peroxidasa se detecta en el cristalino. Por ello, el cristalino presenta sistemas redox , conjuntos de enzimas capaces de minimizar o tamponar los efectos de los oxidantes. Entre estas enzimas se encuentran la catalasa, la superóxido dismutasa, la glutatión peroxidasa y la glutatión-S transferasa.

Enfermedades

A toda pérdida de transparencia del cristalino se le llama catarata. Las cataratas avanzadas requieren una intervención quirúrgica, ya que la pérdida progresiva de visión que generan puede desembocar en ceguera. Las cataratas son indoloras, siendo esta disminución de la visión su principal síntoma. Constituyen la principal causa de ceguera en todo el mundo.

El tipo más común de catarata es la catarata senil, así denominada por ser más común a medida que aumenta la edad del paciente. Este tipo de catarata se subdivide en diferentes clases en función de la región afectada. Así, se habla de cataratas seniles nucleares, corticales, etc. También se puede adquirir una catarata por otros motivos: lesiones, complicaciones postoperatorias, diabetes, exposición a rayos X, ingestión de ciertas sustancias. Por último, también existen cataratas congénitas. Para el diagnóstico de las cataratas, se suele emplear una lámpara de hendidura , técnica usada para el examen de las diferentes estructuras del ojo.

En las cirugía de cataratas se sustituye el cristalino por una lente intraocular. La lente intraocular posee una distancia focal fija, es decir, con ella no existe la posibilidad de acomodar. Esto no supone un problema adicional en personas con edad avanzada debido a la presbicia que éstas ya padecen. Una de las técnicas auxiliares empleadas en estas operaciones es la facoemulsificación, que consiste en el uso de ultrasonidos para fragmentar el cristalino antes de su extracción. Una vez aspirados los restos del mismo, se coloca la lente intraocular sobre la cápsula posterior. La operación requiere anestesia local.

Las operaciones de cataratas se han realizado desde la Antigüedad. La técnica empleada hasta el siglo XVIII se denomina reclinamiento . Consistía en la inserción de una aguja en el ojo a fin de dislocar el cristalino empujándolo contra el humor vítreo.

A la ausencia de cristalino en un ojo se le denomina afaquia (fakos significa lente en griego). La mayoría de ojos afáquicos se corresponden con pacientes operados de cataratas, aunque la afaquia no siempre es adquirida. A veces, también se habla de pseudoafaquia cuando el cristalino ha sido sustituido por una lente intraocular. Finalmente, cuando el cristalino se encuentra desplazado de su posición correcta, se habla de ectopia lentis.

Fármacos que afectan al cristalino

A continuación, se listan algunos de los fármacos más relevantes que interaccionan con el cristalino:

  • Pilocarpina: provoca una contracción del músculo ciliar (favorece la acomodación). Este mecanismo favorece la salida del humor acuoso a través del canal de Schlemm.
  • Eserina : causa espasmos en el músculo ciliar.
  • Atropina: este fármaco es de los más utilizados en oftalmología. Provoca cicloplegia (parálisis de la acomodación), útil para poder realizar la refracción (graduar) a los niños y a pacientes con una gran capacidad acomodativa. No está recomendado en pacientes que presenten glaucoma.
  • Tropicamida: tiene la misma acción que la atropina.
  • Corticoides  : posee efectos negativos para el cristalino, ya que un tratamiento largo con este fármaco aumenta el riesgo de que se produzca un catarata temprana.

El cristalino en el reino animal

El cristalino está presente tanto en animales vertebrados como invertebrados. En el primer subfilo , está presente en los peces y en algunos mamíferos, aves, reptiles y anfibios. Dentro de los invertebrados, está presente en algunos crustáceos, anélidos, gastrópodos y cefalópodos, con la notable excepción del nautilus, cuyo ojo se asemeja a una cámara oscura o estenopeica.

En los animales acuáticos, el índice de refracción del entorno es muy similar al del interior del ojo, por lo que la superficie externa de este último apenas puede refractar la luz. El desarrollo de un cristalino fue la solución que la mayoría de las especies adoptaron para poder formar imágenes. Los primeros cristalinos tenían un índice de refracción constante en su interior y una forma esférica. Uno de los principales defectos de este tipo de lentes es la aberración esférica. En óptica, se llama aberración a cualquier desviación del comportamiento de un sistema formador de imagen respecto de la idealidad. Dicha situación ideal consiste en que el sistema haga que todos los rayos emitidos por una fuente puntual converjan en un único punto, la imagen.

En lentes con superficies esféricas sin imperfecciones y con índice de refracción constante y superior al del medio, este hecho no se produce, ni siquiera cuando el objeto está en el eje óptico del sistema. En cambio, los rayos que pasan por los extremos de la lente se curvan más que los pasan por el centro, lo que provoca que no se forme una imagen puntual. James Clerk Maxwell introdujo la idea de que la corrección de este defecto fue lo que impulsó la aparición de cristalinos con un cierto gradiente de índice. Dicho gradiente posibilita que los rayos marginales vean un índice de refracción menor que los centrales, con lo que todos ellos enfocan en un único punto.

Fuentes

  • Le Grand, Y.; El Hage, S. G. Physiological Optics. Páginas 93 a 100.
  • Helmholtz, Hermann von (1925: edición original; 2001: edición electrónica). Helmholtz's Treatise on Physiological Optics. The Optical Society of America (edición original), Universidad de Pensilvania ( edición electrónica ).