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C A P Í T U L O 1 Estructura y función del exterior del ojo y la córnea

El exterior del ojo y la córnea en condiciones normales y patológicas La zona externa del ojo es la parte más crucial del cuerpo que está expuesta al mundo exterior. La estructura y función normal de un ojo sano se basa en la homeostasis de todo el cuerpo para protegerlo frente al medio ambiente adverso. La genética y la nutrición determinan la embriogénesis y el crecimiento del ojo. Un sistema vascular y nervioso intacto garantiza un metabolismo estable mientras que el sistema inmunitario mantiene la vigilancia.

El efecto amortiguador de los tejidos perioculares y las barreras locales, como el reborde orbitario, son necesarios para salvaguardar el globo ocular. Las cejas y las pestañas recogen las partículas pequeñas y los cilios también actúan como sensores para estimular el cierre reflejo del párpado. El parpadeo estimula el drenaje de la lágrima para lavar el material extraño. La película lagrimal también diluye las toxinas y los alérgenos y contiene proteínas que controlan la flora normal. Las mucinas estabilizan la película lagrimal y separan las células vivas de la superficie ocular del medio circundante.

La epidermis y el epitelio de los párpados sanos, la conjuntiva y la córnea se adhieren firmemente a sus membranas basales. La regulación del crecimiento y metabolismo celular es esencial para el mantenimiento de una superficie ocular intacta y una córnea trans-parente. La matriz extracelular subyacente a las membranas mucosas del ojo es rica en vasos sanguíneos y tejido linfoide asociado a la conjuntiva (CALT). El segmento anterior del ojo proporciona una entrada trasparente y protegida para la luz que se procesa a través de las vías visuales hasta llegar al sistema nervioso central.

Para entender las defensas innatas del ojo es necesario estudiar la histología y la bio-química ocular y valorar a muchas personas, tanto sanas como enfermas. Los oftalmólogos que se especializan en enfermedades de la córnea y de la zona externa del ojo dependen de estos conocimientos básicos, que se extienden desde la exploración clínica hasta la solución de problemas clínico-patológicos, la medicina molecular y la microcirugía. El lector debería estar familiarizado con la embriología, anatomía, fisiología y bioquímica del ojo (en la sección 2 del CCBC , Fundamentos y principios de oftalmología ), con la inmunología ocular (en la sección 9 del CCBC , Inflamación intraocular y uveítis ) y con la patología oftálmica (en la sección 4 del CCBC, Anatomía patológica oftalmológica y tumores intraoculares ).

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2 � Enfermedades de superficie ocular y córnea

Desarrollo del segmento anterior El ojo empieza su desarrollo durante la semana 4 de gestación como una evaginación del neuroectodermo. La invaginación de la vesícula óptica forma el cáliz óptico de neuroecto-dermo, de doble capa, en la semana 5. En este momento, la superficie del ectodermo forma la placoda del cristalino, dando lugar al epitelio corneal y conjuntival y a la epidermis del párpado. También en las semanas 5 a 6 la primera oleada de células mesenquimales desde la cresta neural del ectodermo superficial se extiende bajo el epitelio del limbo para empezar a formar el endotelio corneal. Una oleada sucesiva de células mesenquimales de la cresta neural que se origina en la semana 7 empieza a formar el estroma corneal y la esclerótica. En la sección 2 del CCBC, Fundamentos y principios de oftalmología, se pueden consultar más detalles al respecto.

A los 2 meses de gestación, los párpados se fusionan y la conjuntiva comienza a desarrollarse en el interior de los pliegues del párpado. El epitelio de la superficie ocular se diferencia poco después. A los 3 meses están ya presentes todos los componentes de la córnea, excepto la capa de Bowman, que aparece en el cuarto mes cuando el espolón es-cleral también está en formación. Los párpados empiezan a abrirse entre el quinto y séptimo mes. Al nacer, el globo ocular del lactante mide el 80% que el de un adulto. La esclerótica y la córnea posnatal son algo distensibles, volviéndose gradualmente más rígidas durante los primeros 2 años de vida.

Anatomía

Párpados La piel del párpado se continúa en la piel periorbitaria circundante, con un grosor que varía de 0,5 mm en el borde del párpado a 1 mm en el borde orbitario. Excepto el vello fino, los únicos pelos de los párpados son las pestañas, o cilios, que son dos veces más numerosas en el borde del párpado superior que en el inferior. Los cilios se remplazan cada 3-5 meses y vuelven a crecer en 2 semanas si se recortan, o en 2 meses si se depilan.

La epidermis de los párpados cambia de forma abrupta a epitelio escamoso estratificado no queratinizado en la unión mucocutánea del margen del párpado, siguiendo la fila de los orificios de las glándulas de Meibomio. En la piel del párpado encontramos glándulas sebáceas holocrinas y glándulas sudoríparas ecrinas. Cerca del borde del párpado están las glándulas sudoríparas apocrinas (las glándulas de Moll ) y numerosas glándulas sebáceas (las glándulas de Zeis ) ( fig. 1-1 ).

Wolfley DE. Eyelids. In: Krachmer JH, Mannis MJ, Holland EJ, eds. Cornea. 2nd ed. Vol 1. Philadelphia: Elsevier/Mosby; 2005:53–58.

Conjuntiva El saco conjuntival incluye la conjuntiva bulbar, un fondo de saco en tres lados y un pliegue semilunar medial, y la conjuntiva palpebral. Las fibras lisas del músculo elevador del párpado mantienen el fondo de saco superior y los fascículos fibrosos se extienden desde los tendones horizontales del recto hacia la conjuntiva temporal y los pliegues

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para formar los fondos de saco durante la mirada horizontal. La carúncula es una masa de tejido carnoso que contiene pelos y glándulas sebáceas. La conjuntiva tarsal está muy adherida al tarso subyacente, mientras que la unión de la conjuntiva bulbar a la cápsula de Tenon es más suave. Estos tejidos se mezclan en el limbo, donde aparece una serie de crestas radiales, que se conocen como empalizadas de Vogt. Esta zona contiene células madre corneales.

La morfología celular del epitelio conjuntival varía desde el epitelio estratificado cuboidal sobre el tarso al epitelio columnar de los fondos de saco o al epitelio escamoso en el globo ocular. Hay muchos pliegues superficiales. Las células caliciformes suponen hasta el 10% de las células basales del epitelio conjuntival, siendo más numerosas en la conjuntiva tarsal y en la conjuntiva bulbar inferonasal.

M. orbiculardel ojo(porciónorbitaria)

Septum orbitario

M. orbicular del ojo(porción preseptal)

M. orbicular del ojo(porción pretarsal)

Pliegue palpebral(no asiático)

Aponeurosisdel elevador delpárpado

Pliegue del párpado(asiático)

Glándula de Zeis

Cilio

Glándula de Moll

Arcada arterial marginal

Glándula de Meibomio

Tarso

Conjuntiva

M. elevadordel párpado

Grasa orbitaria preaponeurótica

Glándula de Wolfring

Músculo de Müller

Arcada arterial superior

Figura 1-1 Corte transversal del párpado superior. (Ilustración de Christine Gralapp.)

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La sustancia propia de la conjuntiva consiste en tejido conectivo laxo. Encontramos CALT formado por linfocitos y otros leucocitos, especialmente en los fondos de saco. Los linfocitos interaccionan con las células epiteliales de la mucosa a través de las señales reguladoras recíprocas mediadas por factores de crecimiento, citocinas y neuropéptidos.

La conjuntiva palpebral comparte su vascularización con los párpados. La conjuntiva bulbar está irrigada por las arterias ciliares anteriores que son ramas de la arteria oftál-mica. Estos capilares están fenestrados y pierden fluoresceína igual que la coriocapilar. La inervación sensorial está controlada por las ramas lagrimal, supraorbitaria, supratroclear e infraorbitaria de la rama oftálmica del V par craneal.

Nelson JD, Cameron JD. The conjunctiva: anatomy and physiology. In: Krachmer JH, Mannis MJ, Holland EJ, eds. Cornea. 2nd ed. Vol 1. Philadelphia: Elsevier/Mosby; 2005:37–43.

Córnea La córnea es un tejido transparente y avascular que mide 11-12 mm en dirección horizontal y 10-11 mm en dirección vertical. Su índice de refracción es de 1,376, aunque se usa un índice de refracción de 1,3375 para calibrar el queratómetro y explicar la potencia óptica combinada de las curvaturas anterior y posterior de la córnea. La córnea es asférica, aunque su radio de curvatura a menudo queda registrado como una curva esferocilíndrica en espejo que representa la zona central de la superficie corneal anterior, lo que también se conoce como cápsula corneal.

La media del radio de curvatura de la zona central de la córnea es de 7,8 mm. Por tanto, la córnea contribuye al 74%, o 43,25 dioptrías (D), de la potencia dióptrica total de 58,6 D de un ojo humano normal. La córnea también es la principal fuente de astigmatismo en el sistema óptico. Véase más información sobre la óptica corneal en «Medición de la topografía corneal» en el capítulo 2.

Para su nutrición, la córnea depende de la difusión de glucosa desde el humor acuoso y del oxígeno que difunde a través de la película lagrimal. Además, la zona periférica de la córnea recibe oxígeno desde la circulación del limbo.

La córnea tiene una de las densidades más altas de terminaciones nerviosas de todo el cuerpo, y una sensibilidad que es 100 veces la de la conjuntiva. Las fibras nerviosas sensoriales se extienden desde los nervios ciliares largos y forman un plexo subepitelial. Los neurotransmisores de la córnea son acetilcolina, catecolaminas, sustancia P, péptido relacionado con el gen de la calcitonina, neuropéptido Y, péptido intestinal, galanina y metionina-encefalina.

Epitelio El epitelio corneal está compuesto por células epiteliales escamosas estratificadas y supone en torno al 5% (0,05 mm) del grosor total de la córnea ( fig. 1-2 ; v. también cap. 2 , fig. 2-1 ). El epitelio y la película lagrimal forman una superficie ópticamente lisa. Las uniones es-trechas entre las células epiteliales superficiales impiden la penetración del líquido de la lágrima hacia el estroma. La proliferación continuada de las células epiteliales basales perilimbales (células madre o germinales del limbo; v. cap. 3 ) da lugar a otras capas que posteriormente se diferencian en células superficiales. Cuando maduran, estas células se recubren de microvellosidades en su superficie más externa (que les hace aparecer oscuras en el microscopio de barrido electrónico y brillantes en el microscopio especular), y después

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se descaman hacia las lágrimas. Este proceso de diferenciación tarda en torno a 7-14 días. Las células epiteliales basales segregan una membrana basal continua de 50 nm de grosor, formada por colágeno de tipo IV, laminina y otras proteínas.

Estroma La óptica corneal óptima requiere una superficie lisa con una película lagrimal estable y un epitelio sano. La transparencia de la córnea depende de una distribución estricta de las células epiteliales para producir una capa con un índice de refracción casi uniforme y una dispersión mínima de la luz. Para que la córnea sea transparente es necesaria la distribución regular de las células del estroma y de las macromoléculas. Se disponen queratocitos con densidades y tamaños variables a lo largo del estroma, formando una red tridimensional en espiral a través de la córnea. Su aspecto es el de fibroblastos aplanados entre las lamelas de colágeno ( fig. 1-3 ). Estos fibroblastos corneales digieren y fabrican continuamente las moléculas del estroma. La densidad de los queratocitos disminuye con la edad en la po-blación normal, pero en menor grado que la de células endoteliales. La densidad también disminuye con la cirugía corneal, y puede no recuperarse por completo.

Por debajo de la capa de Bowman, acelular, el estroma corneal está formado por una matriz extracelular compuesta de colágeno y proteoglucanos. Los colágenos fibrilares tipo I y tipo V están entrelazados con filamentos de colágeno tipo VI. Los principales proteo-glucanos corneales son la decorina (asociada a dermatano sulfato) y el lumicano (asociado a queratano sulfato). Las concentraciones y la relación entre los proteoglucanos varían desde la zona anterior a la posterior. De igual modo, el estroma posterior es «más rico en agua» que el anterior (3,85 mg de H 2 O/mg de peso seco frente a 3,04). Otras proteínas hidrosolubles,

Epitelio

Estroma

Capa de Bowman

Endotelio

Membrana de Descemet

Figura 1-2 Córnea normal. El epitelio, normalmente con cinco capas de células, se hará más grueso para mantener una superficie lisa (H y E × 32).

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análogas a las del cristalino y que pueden existir también en las células epiteliales, son segregadas por los queratocitos para controlar las propiedades ópticas de la córnea. Las lamelas del estroma anterior son láminas cortas y estrechas con un extenso entretejido entre capas, mientras que el estroma posterior tiene lamelas largas, anchas y gruesas que se extienden desde limbo a limbo con conexiones interlaminares mínimas. La córnea humana tiene poca elasticidad y se estira solo un 0,25% con presiones intraoculares normales.

La distribución en empalizada de las fibrillas de colágeno embebidas en la matriz extracelular es parcialmente responsable de la transparencia corneal. Este patrón actúa como una rejilla de difracción para reducir la dispersión de la luz mediante la interferencia destructiva. La dispersión, o scattering, es mayor en dirección anterior, lo que da lugar a un índice de refracción mayor que disminuye desde 1,401 en el epitelio a 1,38 en el es-troma y 1,373 en la zona posterior. La córnea es transparente debido a que el tamaño de los elementos de la empalizada es menor que la longitud de onda de la luz visible.

La transparencia también depende de mantener el contenido de agua del estroma corneal en torno al 78%. La hidratación corneal está controlada principalmente por las barreras epiteliales y endoteliales intactas y por el funcionamiento de la bomba endotelial, relacionada con un sistema de transporte de iones mediante enzimas dependientes de la temperatura, como la Na + /K + -ATPasa. Además, los glucosaminoglucanos del estroma car-gados negativamente tienden a repelerse entre sí, produciendo una presión de edematiza-ción (PI). Como la presión intraocular (PIO) tiende a comprimir la córnea, la presión global de imbibición del estroma corneal se obtiene como PIO – PI. La fuerza osmótica transendotelial total se calcula sumando la presión de imbibición y los distintos gradientes de electrólitos producidos por los canales de transporte endoteliales. La hidratación corneal varía entre las zonas anterior y posterior, aumentando el contenido acuoso conforme nos acercamos al endotelio. La resistencia del movimiento del agua aumenta lateralmente dentro del estroma. Véase también la sección 2 del CCBC, Fundamentos y principios de oftalmología.

Hollingsworth J, Perez-Gomez I, Mutalib HA, Efron N. A population study of the normal cornea using an in vivo, slit-scanning confocal microscope. Optom Vis Sci. 2001;78(10):706–711.

Jester JV, Moller-Pedersen T, Huang J, et al. The cellular basis of corneal transparency: evidence for “corneal crystallins.” J Cell Sci. 1999;112(Pt 5):613–622.

Piatigorsky J. Review: a case for corneal crystallins. J Ocul Pharmacol Ther. 2000;16(2):173–180.

A B

FibroblastosLamelas

estromales

10 µm

Figura 1-3 Los queratocitos (A) son fibroblastos aplanados (B) situados entre las lamelas corneales. ( Reproducido con autorización a partir de Oyster CW . The Human Eye: Structure and Function. Sunderland, MA: Sinauer Associates; 1999:331 .)

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Endotelio El endotelio está formado por células estrechamente entrelazadas que se distribuyen en un patrón de mosaico con formas casi hexagonales. Las células endoteliales humanas no prolife-ran en cultivos in vivo, aunque se pueden dividir en cultivos celulares. Aunque algunos datos recientes apuntan la posibilidad de que existan células madre endoteliales en la periferia corneal, la densidad celular va disminuyendo a lo largo de la vida. La pérdida de células provoca un aumento del tamaño celular y la extensión de la superficie de la célula endotelial para cubrir la zona dañada, especialmente como consecuencia de un traumatismo o tras una cirugía. La densidad celular varía a lo largo de la superficie endotelial; normalmente, la concentración es mayor en la periferia.

La membrana de Descemet es la membrana basal del endotelio corneal. Su grosor aumenta desde unas 3 � m al nacer hasta 10-12 � m en los adultos, ya que el endotelio va acumulando gradualmente una zona posterior amorfa no laminar.

Bourne WM, Nelson LR, Hodge DO. Central corneal endothelial cell changes over a ten-year period. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1997;38(3):779–782.

Foster CS, Azar DT, Dohlman CH, eds. Smolin and Thoft’s The Cornea: Scientific Foundations and Clinical Practice. 4th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2004.

Nishido T. Cornea. In: Krachmer JH, Mannis MJ, Holland EJ, eds. Cornea. 2nd ed. Vol 1. Philadelphia: Elsevier/Mosby; 2005:3–26.

Whikehart DR, Parikh CH, Vaughn AV, Mishler K, Edelhauser HF. Evidence suggesting the existence of stem cells for the human corneal endothelium. Mol Vis. 2005;11:816–824.

Biomecánica de la córnea La córnea es una estructura compleja formada por fibrillas de colágeno que se extienden desde limbo a limbo, envueltas en lamelas que se distribuyen siguiendo un diseño paralelo y están embebidas en una matriz celular de glucosaminoglucanos. Las capas se deslizan unas sobre otras con facilidad, lo que indica una resistencia muy baja a la tracción, pero el estroma es una estructura inelástica que distribuye las fuerzas tensionales de forma desigual en todo su grosor, dependiendo del grado de hidratación de la córnea.

Cuando la córnea está deshidratada, la tensión se distribuye principalmente hacia las capas posteriores o uniformemente sobre toda la estructura. Cuando está sana o edematosa, las lamelas anteriores soportan toda la tensión.

La rigidez corneal afecta a las mediciones de la PIO y a los procedimientos para su tratamiento. Las mediciones realizadas in vivo que utilizan un chorro de aire generan una fuerza o presión sobre la córnea que permite medir su rigidez (histéresis corneal). Tales medidas permiten deducir que la biomecánica corneal es más compleja que la mera paquimetría central, pues incluye también la viscosidad, la bioelasticidad, la hidratación, la paquimetría zonal y, probablemente, otros factores que aún se desconocen.

Esclerótica La esclerótica está formada principalmente por colágeno de tipo 1 y proteoglucanos (decorina, biglucano y agrecano). Otros componentes son elastina y glucoproteínas como la fibronectina. Los fibroblastos se apoyan a lo largo de los haces de colágeno. Los nervios ciliares posteriores largos inervan la zona anterior de la esclerótica. Un bucle intraescleral

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(asa de Axenfeld) de alguna de las ramas de estos nervios a veces forma un nódulo visible sobre el cuerpo ciliar.

La esclerótica es normalmente un tejido densamente blanco, pero se vuelve más trans-lúcida cuando disminuye su grosor o cuando cambia su contenido de agua, a menos del 40% o más del 80%, respectivamente. Por ejemplo, las placas seniles esclerales son áreas de depósitos de fosfato cálcico situadas inmediatamente por delante de las inserciones de los músculos rectos medial y lateral que se deshidratan y muestran el color azulado de la úvea subyacente.

Rada JA, Johnson JM. Sclera. In: Krachmer JH, Mannis MJ, Holland EJ, eds. Cornea. 2nd ed. Vol 1. Philadelphia: Elsevier/Mosby; 2005:27–35.

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