Poster Cornea Geodesica Corregido

¡Todo lo que siempre quise saber acerca de la regulación de la presión intraocular y no me lo habían contado! El papel de la lámina de Descemet en el mantenimiento de la presión intraocular normal. Álvaro G. Niño Rivero. M.D. M.D. Oftalmólogo Director General CLÍNICA C.O.I. Bucaramanga – COLOMBIA.

Resumen: El autor, Médico Oftalmólogo, pretende demostrar que la rata de velocidad de salida del humor acuoso desde la cámara anterior, hacia el interior canal de Schlemm, es debida a 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 y de la función excretora del ángulo camerular del ojo humano. Aspectos anatómicos: Tradicionalmente se ha estipulado que mecánicamente, la córnea es una estructura homogénea, elástica y resistente, que mantiene su forma y 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. 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 da 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 algunas funciones estructurales y funcionales diferentes a la de ser una gruesa lámina basal de un endotelio simple plano, dos y media veces mas delgado que ella misma? 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. 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, repartiendo uniformemente las tensiones a su base. 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. En la córnea es 20.000. 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. 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.

También se ha demostrado que en una típica cúpula Geodésica, su altura máxima es de un tercio de su diámetro al igual de lo que ocurre en la cara interna de la córnea o sea en la Descemet, 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 en el modelo a desarrollar. Las cúpulas geodésicas son estructuras que ofrecen un reparto uniforme de las tensiones a su base, un borde irregular, casi trabeculado.

Extrapolando lo expuesto a la membrana de Descemet creo que se le puede considerar una estructura geodésica natural.

Si de acuerdo a lo observado, la lámina de Descemet es una serie de redes geodésicas de tejido hexagonal muy resistente, que puede transmitir las tensiones uniformemente, a lo largo de la circunferencia del perímetro de su base, entonces, ella podría comunicar a la línea de Schwalbe, las sutiles diferencias de presión en la cámara anterior, en respuesta a las variaciones en la secreción del humor acuoso siguiendo los rítmos circadianos, ya que esa presión se aplica perpendicularmente a cada punto de las redes y ellas lo transmitirían a la base descrita, en forma de tensión, fuerza esta paralela a sus fibras, en donde al insertarse en el contorno de la circunferencia que es la línea de Schwalbe y ser traccionadas, podrían darse dos fenómenos:

Un estiramiento de las trabéculas, como ocurre cuando se tensa el músculo ciliar al otro lado, compensando en parte, el aplastamiento de las trabéculas y laminillas contra la pared interna del canal de Schlem, debido a la presión perpendicular aplicada sobre ellas, aunque poco probable por su rigidez, ó, 1. El inicio de una reacción en cadena, de estímulos sobre las células endoteliales adyascentes a la línea de Schwalbe, que son las mismas que emiten prolongaciones de membrana y citoplasma que recubren tanto las trabéculas como las laminillas y la pared externa de la malla trabecular, en donde está una de las mas fuertes barreras para el transporte del humor acuoso hacia el canal de Schlemm, debido a las múltiples estructuras tisulares que debe atravesar, para que por medio de un incremento del ATP o por cualquier otro mensajero intracelular, se induzca a la membrana celular a formar vesículas pinocíticas*, que engloben porciones de humor acuoso a mayor velocidad, con el fin de retirar el exceso de contenido dentro del continente y así volver a su volumen y presión-tensión normales. (*Este es el “cuello de botella” de la excreción del humor acuoso, que no ha sido aprovechado por la investigación farmacéutica.) Mirémoslo de esta manera, si por alguna razón del ritmo circadiano, ya sea mediada por el cortisol u otra causa, se incrementa la rata de secreción de humor acuoso, el incremento del volumen resultante en una cámara teóricamente rígida como la anterior, hará que la presión se incremente. Esta fuerza se aplicará uniformemente, de manera vectorial, perpendicularmente en todos los puntos de la pared del ojo, siendo

soportada en su parte anterior por la córnea y en ella también, por las múltiples capas de enmallado hexagonal reforzado, que es la lámina de Descemet, que sufrirán una tensión y una compresión por esa causa, transmitiendo esta fuerza tensional a su base, que es la línea de Schwalbe y a las células endoteliales a las que sirve de lámina basal, con las posibles consecuencias supuestas en mi modelo teórico, en el cual la presión soportada por la paredes de la red trabecular, al ser perpendicular a su pared, no se convierte en tensión, sino en compresión o aplastamiento, tendiendo a cerrar los espacios entre ellas, mas que a abrirlos, por lo que el solo incremento de la presión no bastaría per se, para aumentar la salida del humor acuoso. Aún falta demostrarlo, pero explicaría por qué la naturaleza, que es sabia y económica, diseñó una estructura tan compleja y única, de varias y resistentes capas de enmallado hexagonal, como es la lámina de Descemet, para la cual no hay función conocida. Observando la conformación de la lámina de Descemet creo que esta también puede ser comprimida por sectores en cuanto a su espesor se refiere, deformándose selectiva y proporcionalmente a la ubicación y magnitud de la fuerza que de dentro a afuera se le aplique, transmitiendo esta presión en forma de tensión, paralela a su superficie, hasta su sitio de origen e inserción en la base, que es la línea de Schwalbe.

Variación de TENSION

A mayor presión, mayor número de capas serán comprimidas y mayor será la magnitud de la TENSIÓN transmitida a la base en la circunferencia de la línea de Schwalbe en el ángulo camerular.

Con la lámina de Descemet descrita, creo que al ser comprimida por la presión intraocular variable, se van tensando y acercando gradualmente determinado número de capas de la misma, desplazando el material viscoso entre ellas y juntándolas de adentro hacia fuera, halando sus extremos hacia el centro. Esa fuerza, proporcional a la presión ejercida, pero convertida en tensión para poder ser transmitida homogéneamente a su base, se convierte en un estímulo desde su lámina basal, para la célula "endotelial " adyascente a la línea de Schwalbe, que es la que emite sus prolongaciones digitiformes para recubrir las estructuras de la red trabecular, para que incrementen su rata de transporte activo del humor acuoso, incrementando así la salida neta del mismo y devolviendo la presión intraocular a los límites fisiológicos normales, en respuesta a los cambios circadianos de secreción de acuoso presión intraocular. 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 del papel de la Descemet en la regulación de la presión intraocular 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, flotando en medio de un material viscoso amorfo, lo que le otorga una gran resistencia y estabilidad dimensional. 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 circadianamente la presión intraocular, la tensión de las redes aumenta y se transmite homogénea y proporcionalmente a la base que es la línea de Schwalbe, induciendo el incremento del transporte activo pinocítico por parte de sus células endoteliales adyacentes de las cuales es su lámina basal, 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.

Inicialmente se deforma la de más abajo y su centro llega a tocar la siguiente y así sucesivamente, pero como la longitud no se altera, sus extremos van siendo traccionados hacia el centro; si estuvieran conectados uno a uno a un sensor, irían formando una señal cada vez mas fuerte a medida que mas laminillas van siendo comprimidas proporcionalmente a la magnitud de la presión aplicada. Eso creo que es lo que percibe la pared interna del canal de Schlemm en el ángulo camerular cuando los incrementos de la presión del humor acuoso comprimen de adentro hacia fuera las redes y el material viscoso de la Descemet contra el rígido estroma corneal.

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. Bucaramanga - Santander - Colombia. [email protected]

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DIRECCIÓN PARA CORRESPONDENCIA: Dr. Alvaro Germán Niño Rivero MD Oft. Clínica Oftalmológica Integral C.O.I. Ltda Cel: 310 8069233. Carrera 29 No. 50-89. Bucaramanga-Colombia.