Descemet Cornea Geodesica

La CORNEA: Una estructura geodésica. Alvaro Niño R. M.D. M.D. Oftalmólogo Director General CLÍNICA C.O.I. Bucaramanga – COLOMBIA.

Resumen: El autor, Médico Oftalmólogo, pretende demostrar científicamente que parte de la estabilidad dimensional de la córnea como estructura viscoelástica que es mantenida por la lámina de Descemet, que es mucho mas que la lámina basal del endotelio corneal, siendo en realidad una malla natural, conformada por varias capas de un tejido hexagonal de colágeno atípico, reforzado en sus extremos, conformando una cúpula geodésica, cuya comprensión será de gran interés para la bioingeniería de la córnea.

Aspectos anatómicos: La córnea constituye el sexto anterior de la túnica fibrosa externa del ojo, es transparente y de forma cupuliforme, con curvatura anterior asférica y posterior esférica, con un espesor que se incrementa a expensas del estroma, gradualmente del centro hacia la periferia. Por ser la cara anterior un segmento cónico elíptico, no se le puede otorgar un único radio de curvatura, complicándose aún mas su diseño cuando hacia la periferia se torna hiperbólica. Es mas sencillo describir su cara posterior que es esférica con un radio de curvatura de 6,7,mm y un diámetro de aprox. 10 mm. con una altura central aprox. de 3.5 mm del Base = 3 x A. ápex del cristalino o plano pupilar. Tradicionalmente se ha estipulado que mecánicamente, la córnea es una estructura homogénea, elástica y resistente, que mantiene su forma y la estabilidad dimensional por las propiedades isotrópicas y la homogeneidad mecánica de sus componentes histológicos. Pero discrepo del anterior postulado pues la córnea encierra una mayor complejidad y sus distintos planos componentes o capas, no se comportan homogéneamente desde el punto de vista mecánico, dada su composición histológica diferente y en especial la de una de ellas, la lámina de Descemet, que encierra una complejidad tal, que necesariamente tiene que cumplir con funciones mas allá de ser solamente la lámina basal, 250% mas gruesa, que su endotelio corneal.

Existen observaciones clínicas para pensar en ello, como es el caso de los Descematoceles en úlceras profundas con pérdida del estroma, que no se rompen fácilmente y evidencias de laboratorio de microscopía electrónica, como son las inicialmente descritas por Krstick, primero en Alemán y mencionado luego por Gneser en su tratado de histología, en la que con ayuda del microscopío electrónico y las técnicas de difracción de rayos X, obtuvieron una imagen tridimensional de las capas que conforman la lámina de Descemet, mostrándonos su belleza y complejidad estructural.

Características de la lámina de Descemet: La lámina de Descemet constituye la lámina basal del endotelio corneal y se le conoce también como lámina limitante posterior; está ubicada entre el estroma y el endoltelio corneal y es una capa carente de células, de espesor aproximado de 10 micras que se incrementa con la edad y que es secretada por las células del endotelio de la córnea. Al microscopio óptico la lámina de Descemet presenta un aspecto homogéneo, eosinófilo y en la periferia se continúa, fundiéndose con el estroma de las trabéculas de la malla del ángulo iridocorneal en la línea de Schwalbe. A la microscopía electrónica, la lámina de Descemet presenta el aspecto de una gruesa malla de doce micras de espesor, compuesta por varias capas paralelas entre si, sin uniones entre ellas, cada una conformada por finos filamentos de un colágeno atípico, tipo tropocolágeno, en un tejido de figuras hexagonales con condensaciones nodulares en cada uno de sus vértices, separados 270 nanómetros entre sí. Conformación microscópica y ultramicroscópica de la Descemet

Los datos histoquímicos y la difracción de rayos X confirman que los filamentos que conforman las mallas de hexágonos, son de colágeno atípico de 270 nanómetros de longitud por 100 Amstrongs de diámetro; la disposición hexagonal se forma por la agregación del material de tropocolágeno en dispersión, en una matriz viscosa de sustancia fundamental amorfa, que llena los espacios entre ellos.

Esta disposición tan compleja para tratarse solo de una gruesa lámina basal, con varias capas de tejido hexagonal de tropocolágeno reforzado en sus vértices, sin uniones entre las distintas capas, despierta mi curiosidad y me hago la siguiente reflexión:

“Si lo observado no dá una idea de la función, es que se ha observado mal ”: ....................., muy mal ! ¿ Por qué tantas capas, con refuerzos en los vértices de unión de los hexágonos entre ellos y relleno viscoso, si no tiene que hacer fuerza alguna, pues se apoya en el estroma corneal grueso y resistente ? Pregunta de la investigación: ¿ Será que la lámina de Descemet demuestra tanta complejidad porque cumple alguna función estructural diferente a la de ser una gruesa lámina basal de un endotelio simple plano, dos y media veces mas delgado que ella misma ? Tratando de encontrar respuesta a ese interrogante, empecé a buscar en la naturaleza estructuras similares compuestas por hexágonos unidos entre sí y al observarlas me cuestionaba:

¿ En qué se parecen las cosas, compuestas de cosas, que se parecen ?

Para mi sorpresa encontré que había formaciones hexagonales innumerables en estructuras naturales y enmallados similares al descrito, que comparten una función y es la de otorgar resistencia repartiendo las fuerzas de manera simétrica en todas direcciones, como el caso de los tallos de las plantas y el panal de las abejas.

El hexágono es una interesante figura geométrica conformada por 6 triángulos equiláteros opuestos por el vértice cuyas bases configuran los lados del mismo y en sus uniones conforman puntos equidistantes del centro. Si la lámina de Descemet está compuesta de capas de redes superpuestas de colágeno atípico, conformando hexágonos reforzados en sus uniones, y se sabe que este tropocolágeno es más resistente que el acero de su mismo calibre, debe servir para

algo más que de lámina basal; ... pienso que debe participar activamente en la estabilidad dimensional de la córnea y / o servir como mecanismo de detección de los cambios sutiles de presión en el interior del ojo ! En 1.854, en su tesis Doctoral, Riemann presentó los fundamentos de la geometría sobre una superficie curva (8), cuyas geodésicas desempeñan el papel de las rectas Euclidianas en la geometría plana; la utilidad de este concepto radica en que permitió entender la geometría sobre superficies curvas ya sean las cúpulas para los ingenieros o la córnea para nosotros, en las que la geodésica es el equivalente de la recta en la geometría plana, es decir la distancia mas corta entre dos puntos.

En los años sesentas el Ingeniero y filósofo norteamericano R. Buckminster Fuller , (Bucky), desarrolló su famosa cúpula geodésica, que ha tenido las más variadas aplicaciones en arquitectura de domos. Estrictamente hablando, la cúpula geodésica es una forma de estructura particular de enramado triangular, en que los elementos se encuentran curveados y situados según las circunferencias máximas de la esfera, sobre la cual se puede colocar una cubierta, repartiendo uniformemente las tensiones a su base. Encontramos cúpulas geodésicas en fábricas de la FORD en USA, en la geode de París y en Maloka en Bogotá y en muchos estadios, hoteles y casinos del mundo entero.

Estos triángulos así orientados forman los triángulos esféricos de Riemann, los cuales, al trazarles las respectivas alturas correspondientes a cada lado, se subdividen en seis nuevos triángulos esféricos y así sucesivamente, se podrá continuar esta subdivisión, hasta obtener una red regular de barras. El número de subdivisiones de cada triángulo original se señala como “n” y constituye la “frecuencia geodésica” de la cúpula. Con la subdivisión de un triángulo por sus alturas, se configuran hexágonos y entre mas se subdivide, mayor es la frecuencia geodésica del enmallado.

Experimentalmente se encontró que una malla constituida por hexágonos, al ser esférica, no posee la suficiente resistencia en los puntos de unión o de articulación de los hexágonos, a nivel de los cuales deben reforzarse las uniones o en su defecto proveer de cuerdas.

En el caso de una cúpula geodésica “grande”, (en proporción al grosor de sus fibras), una sola capa de enmallado hexagonal reticular, no es suficiente para garantizar su estabilidad dimensional, y se hace necesario proveer de dos o más capas de enmallado; en un célebre trabajo del Imperial College de Londres, se comprueba la resistencia enorme de este tipo de diseño de ingeniería estructural. Cuando la frecuencia geodésica llega a ser muy grande, el número de barras crece muchísimo, de forma que todas aquellas que concurren en un mismo nodo, aún cuando la superficie sea esférica, se encuentran casi en el mismo plano y ello unido a los refuerzos en las uniones, le da una resistencia enorme para su masa y peso. En muchas cúpulas geodésicas, el revestimiento o cubierta, forma parte integral del sistema estructural de resistencia, repartiéndose las cargas y colaborando con la estabilidad dimensional de la mismas. También se ha demostrado que en una típica cúpula Geodésica, su altura máxima es de un tercio de su diámetro. La línea del perímetro de la misma es irregular, dificultando su unión con el apoyo, lo que suele representar una desventaja cuando se trata de cubiertas, pero para el caso de la Descemet que tracciona a la base, esto se vuelve a su favor.

Las cúpulas geodésicas son estructuras económicas y resistentes constituyendo una solución ideal para el recubrimiento de grandes áreas sin columnas ni cuerdas, ofreciendo un reparto uniforme de las tensiones a su base, que presenta un borde inferior irregular, casi trabeculado.

Extrapolando lo expuesto a la membrana de Descemet creo que se le puede considerar una estructura geodésica natural y que el grueso revestimiento de la córnea conformado por el estroma y la lámina de Bowman colaboran con la estabilidad, si bien al parecer otorgan más rigidez que mantenimiento de la estabilidad dimensional. Al igual que ocurre con las demás estructuras geodésicas, la altura del punto central de la cúpula corneal sobre el plano limbar o pupilar es de un tercio del diámetro de la base. B = 3 x A

Por supuesto que estas elucubraciones teóricas no son más que poesía, “ Corneopoesía ”, pues no han sido experimentalmente verificadas, pero deseo que sirvan de estímulo a investigadores que consigan alejar las ideas de considerar a la córnea esférica, homogénea e isotrópica, y que la lámina de Descemet es solo una gruesa lámina basal del epitelio posterior mal llamado "endotelio"de la córnea. Mi hipótesis de la CORNEA: UNA ESTRUCTURA GEODESICA, dice: “ La lámina de Descemet es una estructura geodésica de colágeno atípico de alta resistencia, compuesta de varias capas bidimensionales de un reticulado hexagonal con frecuencia geodésica cercana a 20.000, reforzados en sus uniones por nódulos del mismo material separados 270 nm entre si lo que le otorga una gran resistencia y estabilidad dimensional, por lo que es mas que una mera lámina basal endotelial. La base de la estructura geodésica se funde en la línea de Schwalbe, que le sirve de sostén, soportando ésta los vectores de fuerza resultantes del esfuerzo tensional de la cúpula, debidos a la presión intraocular aplicada sobre sus paredes. Al incrementarse la presión intraocular, la tensión de las redes aumenta y se transmite homogénea y proporcionalmente a la base, induciendo el incremento del transporte activo por parte de sus células endoteliales adyacentes por un mecanismo mecánico - bioquímico, incrementando el flujo de salida del humor acuoso a manera de un retroalimentador o feedback ”.

En la práctica, estas teorizaciones habrán de servir para estudiar mas a la lámina de Descemet que además sería el eslabón perdido, en el mecanísmo aún desconocido de la autorregulación de la presión intraocular, base de la fisiopatología aun desconocida en la mayoría de los glaucomas crónicos de ángulo abierto, que podría visualizarse como algo parecido a lo que ocurre con las láminas de una persiana horizontal cuando con un dedo se empieza a hacer presión de abajo hacia arriba.

Con este cuadro deseo mostrar como obtuve la frecuencia geodésica de la lámina limitante posterior de la córnea o Capa de Descemet: En la delimitación de la red de varias capas que conforma la Descemet, he tomado como base a la linea de Schwalbe y la altura máxima la del ápex corneano por su cara interna desde el plano pupilar. Asumo que la circunferencia de la base, (Línea de Schwalbe), tiene aproximadamente 10 mm de diámetro, dada su ubicación en la cara interna de la periferia de la córnea, y con base en ello, cálculo el perímetro multiplicando ½ del diámetro (radio), por dos veces el número pi, encontrando que es de 31,416 mm. ( P= 2pi . r ). Perímetro de la base = 2 (3,1416) x 5 mm.

P= 31,416 mm.

Acto seguido se triangula la semiesfera, que conforma la cara interna de la córnea, cuyo perímetro es la línea de Schwalbe, en seis triángulos esféricos equiláteros, cuyas bases conforman el perímetro de la base, obteniéndose que para cada lado es de 5,235 mm. (31.416mm / 6 = 5.235 mm). Lados de cada triángulo esférico:

Perímetro / 6. 31,416 / 6 = 5,235 mm.

Al pasar esta cantidad en mm a metros, se obtiene 0.005236 m y de acuerdo a lo observado en ultramicroscopía electrónica, se le divide entre 270 nanómetros (270 x 10-9 m), que es la distancia entre dos condensaciones nodulares de la lámina de Descemet lo que dá 19.392.

Frecuencia geodésica = 5, 235 mm / 270 x 10-9 mm.

F. G. = 19.392

De esta manera, obteniendo el número de subdivisiones de cada triángulo esférico inicial, que no es otra cosa que la frecuencia geodésica de la Descemet y que se calcula en 19.392 o sea cercana a 20.000, ......que componen un sistema finísimo de detección sutil de las variaciones de la presión intraocular.

Me despido deseando, que este ensayo sirva para resaltar la importancia de la capa o lámina de Descemet, o para que alguien que lo estudie mejor, demuestre que a lo mejor se trata de un rezago evolutivo, como la carúncula y que nada de lo aquí expuesto puede ser cierto. Gracias, DR. ALVARO GERMAN NIÑO RIVERO M.D. OFTALMOLOGO DIRECTOR CLINICA OFTALMOLOGICA INTEGRAL LTDA.

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Bucaramanga - Santander - Colombia. BIBLIOGRAFIA

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