Κάππος Νικόλαος Ιατρός

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ» Διπλωματική εργασία "Πειραματικά μοντέλα φαρμακευτικής μεταβολής πάχους κερατοειδούς σε πειραματόζωα" Κάππος Νικόλαος Ιατρός Αθήνα, 2017

2 ii

3 ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ» Διπλωματική εργασία "Πειραματικά μοντέλα φαρμακευτικής μεταβολής πάχους κερατοειδούς σε πειραματόζωα" Κάππος Νικόλαος Α.Μ.: Ιατρός Η παρούσα εργασία υπεβλήθη ως μέρος των υποχρεώσεων για την απονομή του μεταπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Μοριακή και Εφαρμοσμένη Φυσιολογία» και παρουσιάστηκε στην Τριμελή Επιτροπή αποτελούμενη από τους: 1. Παναγιώτης Θεοδοσιάδης, Καθηγητής Οφθαλμολογίας 2. Μιχαήλ Κουτσιλιέρης, Καθηγητής Φυσιολογίας 3. Βασίλειος Λιαράκος, Πλωτάρχης (ΥΙ) ΠΝ, PhD iii

4 iv

5 v

6 Βεβαιώνω ότι η παρούσα διπλωματική εργασία είναι αποτέλεσμα δικής μου δουλειάς και δεν αποτελεί προϊόν αντιγραφής. Στις δημοσιευμένες ή μη δημοσιευμένες πηγές που αναφέρω έχω χρησιμοποιήσει εισαγωγικά ό- που απαιτείται και έχω παραθέσει τις πηγές τους στο τμήμα της βιβλιογραφίας. Υπογραφή:... Copyright Κάππος Νικόλαος, 2017 Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο των απαιτήσεων του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Μοριακή και Εφαρμοσμένη Φυσιολογία» vi

7 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών «Μοριακή και Εφαρμοσμένη Φυσιολογία» του Εργαστηρίου Φυσιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Πραγματοποιήθηκε στη Μονάδα Χρήσης Ζώων για Ιατρικούς/Επιστημονικούς Σκοπούς (κωδικός εγκατάστασης: EL 02RAB01) του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου ΑΤΤΙΚΟΝ (Ρίμινι 1, 12462, Χαϊδάρι) το ακαδημαϊκό έτος υπό την επίβλεψη του Καθηγητή Οφθαλμολογίας κ. Παναγιώτη Θεοδοσιάδη. Αρχικά, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Επιβλέποντα Καθηγητή κ. Παναγιώτη Θεοδοσιάδη για την εμπιστοσύνη του και την επίβλεψη του καθώς και τον Καθηγητή κ. Μιχαήλ Κουτσιλιέρη για την ευκαιρία εκπόνησης πειραματικής εργασίας που μου έδωσε μέσω αυτού του μεταπτυχιακού προγράμματος. Όμως, οφείλω ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Πλωτάρχη (ΥΙ) κ. Βασίλειο Λιαράκο ΠΝ, ο οποίος από την πρώτη στιγμή που του παρουσίασα την ιδέα μου με στήριξε κι με τις εύστοχες παρατηρήσεις του έκανε την όλη διαδικασία αρκετά πιο εύκολη. Ακόμα, θα ήταν παράλειψή μου να μην ευχαριστήσω το προσωπικό της Μονάδας Χρήσης Ζώων για Ιατρικούς/Επιστημονικούς Σκοπούς, ιδίως τον Κτηνίατρο κ. Λάμπρο Σαμπράκο και τη Νοσηλεύτρια κ. Διονυσία-Αθανασία Δρογγίτη, για τη θερμή υποδοχή και τις συμβουλές τους στη διαχείριση των πειραματόζωων αλλά και τον Διευθυντή της Μονάδας, Καθηγητή Παθολογίας κ. Ευάγγελο Γιαμαρέλλο-Μπουρμπούλη, για την παραχώρηση των εγκαταστάσεων. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω από καρδιάς την οικογένειά μου και τους φίλους μου για την κατανόηση και την πίστη που έδειξαν σε εμένα όλο αυτό το διάστημα. vii

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός: η εκτίμηση της επίδρασης ενός τοπικά χορηγούμενου παράγοντα που αυξάνει το ενδοκυττάριο camp σε πειραματικώς προκαλούμενο οίδημα κερατοειδούς in vivo Mέθοδοι: Έξι άσπροι κόνικλοι Νew Zealand (12 οφθαλμοί) συμπεριελήφθησαν σε αυτή τη μελέτη. Για την πρόκληση οιδήματος κερατοειδούς, έγινε τοπική ενστάλαξη ενέσιμου ύδατος (Water for Injection) συνεχόμενα για 30 λεπτά, υπό γενική αναισθησία μετά από μηχανική απόξεση του επιθηλίου. Μετά την επίτευξη του οιδήματος, στο δεξιό οφθαλμό κάθε κονίκλου έγινε τοπική ενστάλαξη Αδενοσίνης (3mg/mL), ενώ στον αριστερό οφθαλμό (control) τοπική ενστάλαξη NaCl 0,9%, συνεχόμενα για 30 λεπτά. Το κεντρικό πάχος κερατοειδούς (CCT) μετρήθηκε με υπερηχογραφική παχυμετρία ανά 5 λεπτά. Βάσει των τιμών CCT, υπολογίστηκε ο δείκτης ποσοστιαίου πάχους (PTI) και ο ρυθμός μεταβολής πάχους (TCR). Αποτελέσματα: Μετά το πέρας της φάσης πρόκλησης οιδήματος, ο μέσος PTI παρουσίασε στατιστικώς σημαντική αύξηση +45,64% ± 0,35% (p<0,001), ενώ ο μέσος TCR παρουσίασε σημαντική μείωση -1,06%/min ± 0,14%/min (p<0,001). Στη φάση αξιολόγησης, η αδενοσίνη παρουσίασε μικρότερη αύξηση στο ποσοστιαίο πάχος και μεγαλύτερη μείωση στο ρυθμό μεταβολής σε σχέση με το ΝaCl 0,9% (p<0,05), σε όλες τις διαδοχικές χρονικές στιγμές. Συμπεράσματα: Η τοπική χορήγηση αδενοσίνης προκαλεί αποτελεσματική ανάσχεση τόσο στην αύξηση του κεντρικού πάχους όσο και στο ρυθμό εξοίδησης σε in vivo πειραματικό μοντέλο πρόκλησης οιδήματος κερατοειδούς μηχανικής αιτιολογίας. Λέξεις-κλειδιά: αδενοσίνη, camp, κεντρικό πάχος κερατοειδούς, οίδημα κερατοειδούς, κόνικλοι, in vivo viii

9 ABSTRACT Purpose: To evaluate the effect of camp agonist on an in vivo experimentally induced corneal oedema. Methods: Six New Zealand white rabbits (12 eyes) were involved. To induce corneal oedema, topical installation of Water for Injection was used for 30 minutes, under general anesthesia after mechanical epithelial removal. When corneal oedema was induced, the right eye received topical installation of adenosine 3 mg/ml, while the left eye (control) received topical installation of NaCl 0,9%, continuously for 30 minutes. Central corneal thickness was measured with ultrasound pachymetry every 5 minutes. Based on CCT values, percentage thickness index (PTI) and thickness change rate (TCR) were calculated. Results: At the end of corneal oedema inducing phase, the PTI recorded statistically significant increase 45,64%±0,35% (p<0,001), while mean TCR recorded significant decrease 1,06%/min±0,14%/min (p<0,001). During assessment phase, adenosine recorded less PTI increase and more TCR decrease than ΝaCl (p<0,05). Conclusions: Topical administration of adenosine shows an inhibitory effect on central corneal thickness increase as well as swelling rhythm in an in vivo rabbit experimental model of mechanically induced corneal oedema. Key-words: adenosine, camp, central corneal thickness, corneal oedema, rabbit, in vivo ix

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1 1. Ανατομία κερατοειδούς Γενικά Στοιχεία Εμβρυολογία Επιθήλιο Μεμβράνη του Bowman Στρώμα ή Θεμέλια ουσία Μεμβράνη Pre-Descemet (Dua s Layer) Μεμβράνη Descemet Ενδοθήλιο 9 2. Ρύθμιση ενυδάτωσης κερατοειδούς Εισαγωγή Εξάτμιση ύδατος από την επιφάνεια κερατοειδούς Πίεση εξοίδησης στρώματος Ενδοφθάλμια πίεση Λειτουργία επιθηλίου και ενδοθηλίου ως φραγμών Αντλία επιθηλίου και ενδοθηλίου Περιγραφή αντλίας ενδοθηλίου Μοντέλο έκκρισης ανιόντων Μοντέλο Ηλεκτρώσμωσης Ακουαπορίνες Διευκολυνόμενη μεταφορά γαλακτικού Αγωνιστές μεταφοράς υγρού (Fluid transport agonists) Οίδημα κερατοειδούς Εισαγωγή Αιτιολογία Μηχανικοί παράγοντες Τοξικά αίτια Κλινικά σύνδρομα Έκδοχα-Συντηρητικά Ενδοφθάλμια αντιβιοτικά Αποστείρωση Δυστροφίες Φλεγμονώδη Αίτια Κλινική εικόνα Οπτική οξύτητα και οίδημα Κλινική εκτίμηση Αντιμετώπιση Δευτερογενές Οίδημα Πρωτογενές Οίδημα Υπέρτονοι παράγοντες Επιδεσμικός Φακός Επαφής Εξάτμιση δακρύων Πρόληψη 33 x

11 ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 35 Εισαγωγή 37 Σκοπός 38 Μεθοδολογία 39 Υλικό 39 Ουσία προς αξιολόγηση 39 Μέτρηση κεντρικού πάχους κερατοειδούς 40 Πρωτόκολλο φάσης πρόκλησης οιδήματος κερατοειδούς 41 Πρωτόκολλο φάσης αξιολόγησης 41 Συλλογή δεδομένων 42 Στατιστική ανάλυση 43 Αποτελέσματα 44 Α. Φάση πρόκλησης οιδήματος Δείκτης Ποσοστιαίου Πάχους (PTI) Ρυθμός Μεταβολής Πάχους (TCR) 46 Β. Φάση αξιολόγησης Δείκτης Ποσοστιαίου Πάχους (PTI) 47 α. Σύγκριση εντός ομάδων 47 β. Σύγκριση μεταξύ ομάδων Ρυθμός Μεταβολής Πάχους (TCR) 50 α. Σύγκριση εντός ομάδων 50 β. Σύγκριση μεταξύ ομάδων 52 Συζήτηση 53 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 57 xi

12 xii

13 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1

14 2

15 1. ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΚΕΡΑΤΟΕΙΔΟΥΣ 1.1 Γενικά Στοιχεία Ο κερατοειδής χιτώνας αποτελεί το πρόσθιο εκτημόριο του ινώδους χιτώνα του οφθαλμού, ενώ προς τα πίσω συνεχίζει ως σκληρός χιτώνας. Αυτές οι δύο δομές αποτελούν τον ινώδη χιτώνα διακρίνονται μεταξύ τους με την κυκλοτερή επιπολής σκληραία αύλακα εξωτερικά, μέσα στην οποία εντοπίζεται μία στενή ζώνη, η σκληροκερατοειδής στεφάνη. Ο κερατοειδής χιτώνας είναι ως δομή ανάγγειος, διαφανής, άχρωμη που λειτουργεί και σαν προστατευτικός φραγμός για τον οφθαλμό, ενώ μαζί με τη δακρυϊκή στιβάδα συμβάλλουν στη διαθλαστική δύναμη του οφθαλμού (Σχήμα 1). Σχήμα 1. Ανατομική σχέση κερατοειδούς με υπόλοιπο οφθαλμικό βολβό (οριζόντια τομή). 1 3

16 Από άποψη περιγραφικής ανατομικής, ο κερατοειδής χιτώνας εμφανίζει μια πρόσθια και μια οπίσθια επιφάνεια καθώς και μια περιφέρεια που αντιστοιχεί στην επιπολής σκληραία αύλακα. Η πρόσθια επιφάνεια προβάλλει στη μεσοβλεφάρια σχισμή και εφυγραίνεται από τα δάκρυα, ενώ η κυρτότητά της διαφέρει ανάλογα με την ηλικία και από άτομο σε άτομο. 2 Σε ποσοστό περίπου 70% του ξηρού του βάρους, ο κερατοειδής αποτελείται από κολλαγόνο, το οποίο οργανώνεται σε ίνες. 3 Στο κερατοειδικό στρώμα έχουν βρεθεί διάφοροι τύποι κολλαγόνου (I, II, III,V,VI, XII, XIV), με κύριο τύπο το κολλαγόνο τύπου I. Το πιο εξωτερικό τμήμα του επιθηλίου αποτελείται από δύο έως τρεις στιβάδες κυττάρων, τα οποία είναι αποπλατυσμένα και κυβοειδή/πολυγωνικά και διαθέτουν μικρολάχνες. Οι επεκτάσεις των μικρολαχνών αυξάνουν την επιφάνεια σύνδεσης μεταξύ των κυττάρων αυτών και της δακρυϊκής στιβάδας με την οποία βρίσκονται σε επαφή. Οι συνδέσεις μεταξύ των κυττάρων είναι τόσο ισχυρές, ώστε να μην επιτρέπεται η διείσδυση δακρύων και άλλων ουσιών στον κερατοειδή. Η μέση διάμετρος του είναι 11,5 με 12 mm στον οριζόντιο άξονα, ενώ στον κάθετο άξονα είναι κατά περίπου 1mm μικρότερη. 3 5 Το πάχος του είναι μικρότερο στο κέντρο (~500 μm) και εμφανίζει σταδιακή αύξηση προς την περιφέρεια. Αντίθετα, σε πολλούς άλλους ζωντανούς οργανισμούς το πάχος του κερατοειδούς διατηρείται το ίδιο στο μεγαλύτερο τμήμα του κερατοειδούς. 4 Με αυτό τον τρόπο, ο κερατοειδής χαρακτηρίζεται ως ασφαιρική δομή, καθώς σχήμα του είναι πιο κυρτό προς το κέντρο και επιπεδώνεται προς την περιφέρεια. Η διαμόρφωση αυτής της καμπυλότητας οφείλεται τόσο στην εσωτερική βιομηχανική δομή του (διάφορες δομές και είδη του κολλαγόνου) όσο και στο εξωτερικό περιβάλλον. Ο κερατοειδής χιτώνας του ανθρώπου αποτελείται από 5 στρώματα: το επιθήλιο, τη μεμβράνη του Bowman, το στρώμα, τη μεμβράνη του Descemet και το ενδοθήλιο (Σχήμα 2). Σχετικά πρόσφατα ανακαλύφθηκε και μία ακόμα στιβάδα, η pre-descemet μεμβράνη ή μεμβράνη του Dua. 6 Τα χαρακτηριστικά της κάθε στιβάδας θα αναλυθούν παρακάτω. 4

17 Σχήμα 2. Κατακόρυφη τομή κερατοειδούς χιτώνα σε μικροσκόπιο. Οι στιβάδες του κερατοειδούς είναι το επιθήλιο (1), η μεμβράνη του Bowman (2), το στρώμα (3), η μεμβράνη του Descemet (4) και το ενδοθήλιο (5) Εμβρυολογία Εμβρυολογικά, ο κερατοειδής εμφανίζεται για πρώτη φορά την 6η εμβρυική εβδομάδα από κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας, τα οποία μετατρέπονται σε μεσεγχυματικά με μετακίνηση κυττάρων στο χώρο ανάμεσα στο εκτόδερμα και στο οπτικό κυστίδιο. Αυτή η μετανάστευση των κυττάρων συντελείται σε 3 χρονικά στάδια: το πρώτο στην αρχή της 7ης εμβρυικής εβδομάδας σχηματίζοντας το επιθήλιο του κερατοειδούς το δεύτερο σχηματίζοντας το πρώιμο επιθήλιο και το ενδοθήλιο και από αυτό δημιουργούνται τα κερατοκύτταρα του στρώματος 5

18 το τρίτο κατά το οποίο στρώμα κυττάρων μετακινείται ανάμεσα στο ενδοθήλιο και στο φακό σχηματίζοντας το στρώμα της ίριδας. Από τον 3ο έως τον 6ο μήνα της κύησης, τα βλέφαρα παραμένουν κλειστά, προστατεύοντας το επιθήλιο από το αμνιακό υγρό. 4 Μετά το άνοιγμα τους και με τη δράση του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα EGF, το επιθήλιο παρουσιάζει αυξάνει το πάχος του λόγω αύξησης του αριθμού των στιβάδων από δύο σε έξι ή και επτά στιβάδες. Τα βασικά κύτταρα εμφανίζουν διαφοροποίηση στο σχήμα τους από ωοειδές σε κυβοειδές, χωρίς όμως να χάνουν τον πυρήνα τους. 7 Κατά τη γέννηση το μέγεθος του κερατοειδούς είναι αναλογικά μεγαλύτερο σε σχέση με τον υπόλοιπο βολβό του οφθαλμού, ενώ η ανάπτυξή του ολοκληρώνεται ανάμεσα στον πρώτο και δεύτερο χρόνο ζωής Επιθήλιο Το επιθήλιο του κερατοειδούς αποτελεί την πιο εξωτερική δομή του κερατοειδούς και βρίσκεται σε στενή σχέση με τη δακρυϊκή στιβάδα και το εξωτερικό περιβάλλον. Για αυτό το λόγο, συμβάλλει σημαντικά στη διαθλαστική δύναμη του οφθαλμού. Ιστολογικά, χαρακτηρίζεται ως μια στιβάδα μη κερατινοποιημένη, που αποτελείται από πλακώδη κύτταρα με ομοιόμορφη δομή και πάχος περίπου 50-60μm. 3 Αποτελείται από μη κερατινοποιημένα, στρωματοποιημένα κύτταρα με πάχος που φτάνει τις 4 με 6 στιβάδες κυττάρων. 5 Οι κυτταρικές στιβάδες διακρίνονται σε τρία τμήματα: την επιφανειακή μη κερατινοποιημένη στιβάδα, που αποτελείται από δύο έως τρεις στιβάδες αποπλατυσμένων κυττάρων (με επίπεδο πυρήνα και λιγότερα κυτταρικά οργανύλια), ενώ διαθέτουν μικρολάχνες και μικροπτυχώσεις, των οποίων οι επεκτάσεις αυξάνουν την επιφάνεια σύνδεσης μεταξύ των κυττάρων αυτών και της δακρυϊκής στιβάδας με την οποία βρίσκονται σε επαφή. Οι στερεές συνδέσεις (zonulae occludentes) και τα ημιδεσμοσωμάτια καθιστούν το επιθήλιο μια αποτελεσματικά ημιδιαπερατή μεμβράνη, η οποία επιτρέπει τη διείσδυση υγρών και μορίων διαμέσου των κυττάρων. Υπάρχουν, ε- πίσης, κυτταρικά μικροστόμια με λειτουργία πινοκύττωσης και πιθανώς είναι χρήσιμα στο μεταβολισμό του κερατοειδούς. τη μεσαία στιβάδα του επιθηλίου, η οποία σχηματίζεται από δύο με τρεις στιβάδες κυπελλοειδών (goblet cells) ή πτερυγοειδών κυττάρων (wing cells), που 6

19 αποπλατύνονται προς την επιφάνεια. Με τα υποκείμενα βασικά κύτταρα ενώνονται με δεσμοσωμάτια και μεταξύ τους με δεσμοσωμάτια και ασθενείς συνδέσεις (gap junctions). τη βασική στιβάδα, η οποία αποτελείται από τα βασικά κύτταρα που οργανώνονται σε μία μόνο στιβάδα και είναι τα μόνα κύτταρα του επιθηλίου που εμφανίζουν δυνατότητα αναπαραγωγής. Τα βασικά κύτταρα συνδέονται μεταξύ τους με ημιδεσμοσωμάτια με τη βασική μεμβράνη. Χάρη σε αυτήν τη σύνδεση, αποτρέπεται η αποκόλληση του επιθηλίου του κερατοειδούς. Για αυτό, και σε βλάβη της βασικής στιβάδας μπορεί να προκύψουν διαταραχές στην ανάπλαση του επιθηλίου. Η βασική μεμβράνη αποτελείται από κολλαγόνο τύπου IV και έχει πάχος 0,05μm. Στον ανθρώπινο οφθαλμό, το επιθήλιο του κερατοειδούς αποτελείται συνολικά από 5 έως 7 στιβάδες κυττάρων. Σε μικρότερα θηλαστικά υπάρχουν λιγότερες στιβάδες, ενώ σε μεγαλύτερα μπορεί να βρεθούν 10 έως και 20 κυτταρικές στιβάδες. Τα επιθηλιακά κύτταρα επιβιώνουν για 7 με 10 ημέρες και απομακρύνονται με τη διαδικασία της απόπτωσης και της απολέπισης. Έτσι το επιθήλιο του κερατοειδούς μπορεί και α- νανεώνεται κάθε εβδομάδα, χρόνος πολύ μικρότερος από άλλους επιθηλιακούς ιστούς. Σε απλές μικρές αποπτώσεις η αποκατάσταση μπορεί να γίνει μέσα σε ώρες ή και μια ημέρα. 1.4 Μεμβράνη του Bowman Η μεμβράνη του Bowman, με πάχος περίπου 8-12μm, είναι ουσιαστικά μια ακυτταρική συμπυκνωμένη περιοχή του στρώματος, η οποία βρίσκεται ανάμεσα στο επιθήλιο και το στρώμα. Συμβάλλει σε σημαντικό βαθμό στη διατήρηση του σχήματος του κερατοειδούς, χωρίς δυνατότητα αναγέννησης. 5 Αποτελείται κυρίως από ίνες κολλαγόνου τύπου I, III και V, ενώ ίνες τύπου VII την συνδέουν με το επιθήλιο. Οι ίνες του κολλαγόνου είναι λεπτότερες 3 με πιο τυχαία οργάνωση 9 σε σχέση αυτές του στρώματος, ενώ διαπλέκονται άναρχα μέσα σε ένα περιβάλλον βλεννοπρωτεΐνης. Ο κύριος ρόλος της φαίνεται ότι είναι η διατήρηση της ακεραιότητας του κερατοειδούς και η παρεμπόδιση εισβολής ιών. 2 7

20 1.5 Στρώμα ή Θεμέλια ουσία Το στρώμα αποτελεί περίπου το 90% του πάχους του κερατοειδούς και έχει πάχος περίπου 500 μm. 4 Έτσι, μπορεί να λεχθεί ότι το στρώμα καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το πάχος του κερατοειδούς, 10 το οποίο είναι αρκετά πυκνό και αποτελείται από κολλαγόνες ίνες με κερατοκύτταρα (ινοβλάστες) διασπαρμένα ανάμεσά τους. 5 Η περιεκτικότητα του στρώματος σε κολλαγόνο είναι περίπου 71%. Κύρια μορφή κολλαγόνου είναι το τύπου I, ενώ έχουν βρεθεί και οι τύποι III και V σε χαμηλότερες ποσότητες. 10 Έχουν ακόμα εντοπιστεί και ίνες κολλαγόνου τύπου VI και XII. 4 Οι κολλαγόνες ίνες τύπου I και V συμβάλλουν σημαντικά στη διαφάνεια και τη διαθλαστικότητα του οφθαλμού. 3 Η κανονικότητα της διάταξης των κολλαγόνων ινών και η διατήρηση της μεταξύ τους απόστασης συμβάλλουν στην ελαχιστοποίηση διάχυσης του φωτός και στη διαφάνεια του κερατοειδή. Αυτές οι μηχανικές ιδιότητες του κερατοειδούς διαδραματίζουν σοβαρό ρόλο και στη διαθλαστική δύναμή του Μεμβράνη Pre-Descemet (Dua s Layer) Ο Dua 6 και οι συνεργάτες του ανακοίνωσαν την ύπαρξη μίας ακόμα στιβάδας, η οποία εντοπίζεται ανάμεσα στο στρώμα και τη μεμβράνη του Descemet.Η στιβάδα αυτή ονομάστηκε στιβάδα του Dua ή μεμβράνη pre-descemet (Σχήμα 3). Πρόκειται για μία στιβάδα που αποτελείται από 5 έως 8 φύλλα κολλαγόνου τύπου I. Έχουν επίσης βρεθεί μικρές ποσότητες κολλαγόνου τύπου V αλλά και τύπου IV και VI. Σχήμα 3. Μεμβράνη του Dua. 6 8

21 1.7 Μεμβράνη Descemet Η μεμβράνη του Descemet βρίσκεται ανάμεσα στο στρώμα και το ενδοθήλιο και θεωρείται ότι αποτελεί τη βασική μεμβράνη του ενδοθηλίου. Το πάχος της αυξάνεται συνεχώς κατά τη διάρκεια της ζωής 12 εμφανίζοντας μεγάλη ανθεκτικότητα σε τραυματισμούς, δράση πρωτεολυτικών ενζύμων και άλλες παθολογικές καταστάσεις. Ανοσοϊστοχημικές μέθοδοι έχουν καταδείξει την ύπαρξη φιμπρονεκτίνης, λαμινίνης και κολλαγόνου τύπου IV όπως και κολλαγόνου τύπου VIII. Στο μέσο ενήλικα, η μεμβράνη του Descemet έχει πάχος 4-6μm. 3 Στην περιφέρεια, κοντά στο σκληροκερατοειδές ό- ριο, παρατηρείται μία πάχυνση από κολλαγόνο συνδετικό ιστό, η οποία ονομάζεται γραμμή του Schwalbe. Η μεμβράνη συνδέεται με ημιδεσμοσωμάτια με το ενδοθήλιο, αλλά δεν συνδέεται με το στρώμα. Για αυτό το λόγο, μπορεί να αποσπαστεί και εύκολα από αυτό (απόσπαση Δεσκεμετείου) Ενδοθήλιο Το ενδοθήλιο του κερατοειδούς αποτελείται από ένα στοίχο ιδιαίτερα αρμονικά τακτοποιημένων αποπλατυσμένων εξαγωνικών πολυεδρικών εξαγωνικών κυττάρων, τα οποία σχηματίζουν αυτό που έχει περιγραφεί ως ενδοθηλιακό μωσαϊκό. Βρίσκεται προς την πλευρά του προσθίου θαλάμου και σε επαφή με το υδατοειδές υγρό (Σχήμα 4). Σχήμα 4. Ενδοθηλιακό μωσαϊκό. 5 9

22 Εμβρυολογικά, το ενδοθήλιο σχηματίζεται από μία μονή στιβάδα κυβοειδών κυττάρων, που προέρχονται από μετανάστευση κύτταρων της νευρικής ακρολοφίας. Αυτά τα κύτταρα αποπλατύνονται σταδιακά και δημιουργούν στενές συνδέσεις ανάμεσά τους. Με την υποκείμενη μεμβράνη του Descemet συνδέονται σχετικά χαλαρά με ένα είδος ημιδεσμοσωματίων. Η πυκνότητα των ενδοθηλιακών κυττάρων μειώνονται με την πάροδο του χρόνου, καθώς παρατηρείται ελάττωση από κύτταρα/mm 2 σε 2600 κύτταρα/mm 2. Η κεντρική πυκνότητα τους ελαττώνεται με μέσο ρυθμό 0,6% το χρόνο στο φυσιολογικό κερατοειδή. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα εμφανίζουν μια λειτουργία αντλίας, η οποία διατηρεί το στρώμα σε κατάσταση σχετικής αφυδάτωσης, καθώς η διαφορά ωσμωτικότητας ανάμεσα στο στρώμα και τον ενδοθήλιο του κερατοειδούς απομακρύνει τα υγρά προς το υπερτονικό ενδοθήλιο. 5,13 Τα ενδοθηλιακά κύτταρα του κερατοειδούς περιέχουν πολλά μιτοχόνδρια και εμφανίζουν έντονη μεταβολική δραστηριότητα. Ωστόσο, δεν έχουν τη δυνατότητα αναπαραγωγής in vivo. Γι αυτό και κατά τη γέννηση ο αριθμός των κυττάρων αυτών είναι μεγάλος, με κυτταρική πυκνότητα ~3500 κύτταρα/mm 2. Έχει παρατηρηθεί ότι κερατοειδείς με χαμηλή πυκνότητα ενδοθηλιακών κύτταρων παρουσιάζουν μεγαλύτερη πιθανότητα εκδήλωσης οιδήματος κερατοειδούς. Κύρια χαρακτηριστικά των ενδοθηλιακών κυττάρων είναι ο πλειομορφισμός (ποικιλία στο σχήμα) και ο πολυμεγεθισμός (ικανότητα να αυξάνονται σε μέγεθος). Έτσι, σε περιπτώσεις κατά τις οποίες ο αριθμός των ενδοθηλιακών κυττάρων ελαττώνεται, τα εναπομείναντα κύτταρα τείνουν να «απλώνουν», ώστε να υπερκεράσουν το κενό που προκύπτει από την καταστροφή των κυττάρων, ενώ παράλληλα αυξάνουν σε μέγεθος και χάνουν το εξαγωνικό τους σχήμα. 10

23 2. ΡΥΘΜΙΣΗ ΕΝΥΔΑΤΩΣΗΣ ΚΕΡΑΤΟΕΙΔΟΥΣ 2.1 Εισαγωγή H ρύθμιση της ενυδάτωσης του κερατοειδούς αποτελεί έναν από τους βασικότερους παράγοντες στη διατήρηση της διαφάνειας του κερατοειδούς. Σε ιδανικές συνθήκες, η ενυδάτωση του ανθρώπινου κερατοειδούς διατηρείται σε ποσοστό 78%, ώστε ο κερατοειδής να θεωρείται ότι βρίσκεται σε κατάσταση σχετικής αφυδάτωσης. Κάθε διαταραχή στους μηχανισμούς της ρύθμισης της ενυδάτωσης του κερατοειδούς μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια της διαφάνειας του, καθώς το στρώμα έχει την ιδιότητα να απορροφά νερό και να εξοιδένεται. Επειδή το οίδημα προκαλεί μια συνακόλουθη αύξηση στο πάχος του κερατοειδούς, η ενυδάτωση του και το κεντρικό του πάχος συνδέονται γραμμικά. Οι πέντε βασικοί παράγοντες που ρυθμίζουν την ενυδάτωση και συνεπώς το πάχος του κερατοειδούς είναι α) η εξάτμιση ύδατος από την επιφάνεια του κερατοειδούς, β) η λειτουργία επιθηλίου και ενδοθηλίου ως φραγμών, γ) η ενδοφθάλμια πίεση, δ) η πίεση εξοίδησης του στρώματος και ε) η λειτουργία της αντλίας του ενδοθηλίου. 14 (Σχήμα 5) Σχήμα 5. Μηχανισμοί ρύθμισης ενυδάτωσης κερατοειδούς. 5 11

24 2.2 Εξάτμιση ύδατος από την επιφάνεια κερατοειδούς Η εξάτμιση ύδατος από το στρώμα των δακρύων αυξάνει την συγκέντρωση των ηλεκτρολυτών και κατά συνέπεια την ωσμωτικότητα των δακρύων. Η αναπτυσσόμενη κλίση ωσμωτικότητας μεταξύ στρώματος δακρύων και επιθηλίου προκαλεί τη μεταφορά ύδατος από το επιθήλιο, και κατά συνέπεια από το στρώμα, προς τα έξω. Όταν οι οφθαλμοί είναι ανοιχτοί, παρατηρείται εξάτμισή υγρών με ρυθμό περίπου 2,5 μl/cm 2 /h. 13 Σε φυσιολογικούς οφθαλμούς με ποιοτικά και ποσοτικά επαρκή έκκριση δακρύων, η εξάτμιση των δακρύων δεν διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο ισοζύγιο της περιεκτικότητας του κερατοειδούς σε ύδωρ. Για αυτό το λόγο, και η συμμετοχή αυτού του μηχανισμού στην αφυδάτωση του κερατοειδούς είναι εν μέρει αμφιλεγόμενη. Έχει αποδειχθεί ότι ο ρυθμός της αναστροφής οιδήματος κερατοειδούς οφειλόμενο σε υποξία είναι σημαντικά ταχύτερος σε ανοικτούς παρά κλειστούς οφθαλμούς. 15 Σε άλλη μελέτη, 16 όμως, η εξάτμιση δακρύων δεν θεωρείται σημαντικός μηχανισμός. Παρ όλα αυτά, σε περίπτωση που οι υπόλοιποι μηχανισμοί παρουσιάζουν κάποια διαταραχή, η εξάτμιση δακρύων μπορεί να αποτελέσει ένα βοηθητικό μηχανισμό στη διατήρηση της αφυδάτωσης του επιθηλίου, όπως στα πρώιμα στάδια της ενδοθηλιακής δυστροφίας του Fuchs, όπου παρατηρούνται ημερήσιες διακυμάνσεις της οπτικής οξύτητας (πιο θολή όραση νωρίς το πρωί, η οποία βελτιώνεται στη συνέχεια). Έτσι, ερμηνεύεται το φαινόμενο ο κερατοειδής κατά τις πρωινές ώρες να είναι κατά 5% λεπτότερος από ότι κατά τη διάρκεια του ύπνου Πίεση εξοίδησης στρώματος To ποσοστό ενυδάτωσης του κερατοειδούς μπορεί να φτάσει μέχρι και 98%, όταν ο κερατοειδής τοποθετηθεί σε ένα υδαρές μέσο, με αναλογική αύξηση στο πάχος του. Παρομοίως, με την αφαίρεση του επιθηλίου και του ενδοθηλίου το στρώμα έχει την τάση να εξοιδηθεί όσο και δύο φορές το πάχος του υπό φυσιολογικές συνθήκες, 17 λόγω της απορρόφησης ύδατος από την θεμέλια ουσία του στρώματος. 13 Οι πρωτεογλυκάνες του στρώματος διασυνδεόμενες με το κολλαγόνο έλκουν ύδωρ και δημιουργούν μια ισχυρή κλίση πίεσης, που αποκαλείται πίεση εξοίδησης. Η εξοίδηση του στρώματος οφείλεται περισσότερο σε διαϊνιδιακή απορρόφηση ύδατος παρά σε εξοίδηση των κολλαγόνων ινιδίων. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες διαδραματίζουν σπουδαίο ρόλο σε αυτό το φαινόμενο, καθώς η αφαίρεση τους θα προκαλέσει μικρότερη 12

25 εξοίδηση. 18 Επίσης, παρατηρούνται διαφορές μεταξύ του προσθίου τριτημορίου και των δύο οπίσθιων τριτημορίων του κερατοειδούς σε ιστολογικό, υπερηχογραφικό και βιοχημικό επίπεδο. Το πρόσθιο στρώμα περιέχει λιγότερο νερό από το οπίσθιο. Τα αιτία αυτής της διαφοράς είναι η μεγαλύτερη ποσότητα γλυκόζης στο οπίσθιο στρώμα καθώς και η ανομοιογενής κατανομή πρωτεογλυκανών στον κερατοειδή. Η θειική δερματάνη βρίσκεται κυρίως στο πρόσθιο μέρος του κερατοειδούς, ενώ περισσότερη θειική κερατάνη βρίσκεται στο οπίσθιο. Η θειική δερματάνη παρουσιάζει την ιδιότητα να διατηρεί ύδωρ αλλά μικρότερη ικανότητα να το απορροφά, ενώ η θειική κερατάνη παρουσιάζει αντίστροφες ιδιότητες. Αυτό το γεγονός εξηγεί γιατί το οίδημα του στρώματος επηρεάζει κυρίως το οπίσθιο μέρος και υποστρέφει εύκολα, όταν αποκατασταθεί η λειτουργία της αντλίας του ενδοθηλίου Ενδοφθάλμια πίεση H ενδοφθάλμια πίεση εμφανίζει κάποια επίδραση στη ρύθμιση της ενυδάτωσης του στρώματος του κερατοειδούς. Είτε η χρόνια ή η οξεία αύξηση της ενδοφθάλμιας πίεσης μπορεί να προκαλέσουν οίδημα του κερατοειδούς και αύξηση στο πάχος του, κυρίως λόγω βλάβης των ενδοθηλιακών κυττάρων παρά με το μηχανισμό της κλειστής γωνίας. Όταν η ενδοφθάλμια πίεση ξεπερνά την πίεση εξοίδησης του στρώματος (περίπου 55 mmhg), προκαλείται μεταφορά ύδατος από το υδατοειδές προς το στρώμα. 20 Σε περιπτώσεις όπου η λειτουργία του ενδοθηλίου εμφανίζεται μειωμένη και το πάχος του στρώματος ξεπερνά τα 600 μm, τότε το οίδημα του επιθηλίου μπορεί να προκληθεί ακόμα και με φυσιολογική ενδοφθάλμια πίεση Λειτουργία επιθηλίου και ενδοθηλίου ως φραγμών Τα κύτταρα του επιθηλίου και του ενδοθηλίου συνδέονται μεταξύ τους με στερεές συνδέσεις, οι οποίες είναι ορατές με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο 21 και χρώση με αντισώματα έναντι πρωτεϊνών, όπως η ZO-1 και οι οκκλουδίνες. 22,23 Αυτές οι στερεές συνδέσεις μαζί με τις κυτταρικές μεμβράνες σχηματίζουν ένα φυσικό φραγμό και δίνουν τη δυνατότητα στο επιθήλιο και στο ενδοθήλιο να λειτουργήσουν ως ημιδιαπερατές μεμβράνες που ρυθμίζουν τη ροή υγρού και ηλεκτρολυτών στον κερατοειδή και αναχαιτίζουν την ταχεία μετακίνηση υγρών για ωσμωτικούς λόγους. Το επιθήλιο παρουσιάζει διπλάσια αντίσταση στη ροή ύδατος από το ενδοθήλιο, αλλά το ενδοθήλιο είναι 13

26 200 φορές πιο αποτελεσματικό ως φραγμός στους ηλεκτρολύτες από το επιθήλιο. 24 Αν αφαιρεθεί ή καταστραφεί το επιθήλιο, το στρώμα του κερατοειδούς μπορεί να αυξήσει το πάχος του μέσω του μηχανισμού της εξοίδησης κατά 150% σε χρονικό διάστημα 4 με 6 ωρών, όταν βρίσκεται σε επαφή με τη στιβάδα των δακρύων ή άλλων τοξικών ουσιών. 25 Αρκετοί παράγοντες μπορούν να βλάψουν τη λειτουργία του επιθηλίου και του ενδοθηλίου ως φραγμών και να προκαλέσουν οίδημα κερατοειδούς με αντίστοιχη αύξηση του πάχους του. Τέτοιοι παράγοντες μπορεί να είναι: μια μηχανική ή χημική βλάβη, δυστροφία, έκθεση σε διαλύματα χωρίς ασβέστιο, η οξείδωση της ενδοκυττάριας γλουταθειόνης, μια αλλαγή στο ph, καθώς και η έκθεση σε τοξικά έκδοχα ή συντηρητικά. 2.6 Αντλία επιθηλίου και ενδοθηλίου Η αντλία του ενδοθηλίου είναι ο κύριος ρυθμιστής της ενυδάτωσης του κερατοειδούς. Αυτή η λειτουργία επιτελείται μέσω ενός μηχανισμού Pump-Leak, 26 όπου η Αντλία ( Pump ) εκφράζει τους μηχανισμούς ενεργού μεταφοράς του ενδοθηλίου και η Διαρροή ( Leak ) την πίεση εξοίδησης του στρώματος. Για τη λειτουργία της Αντλίας ( Pump ), η παρουσία HCO3 -, Cl - και η δραστηριότητα των ενζύμων της Na + /K + -ATPάσης και της καρβονικής ανυδράσης θεωρούνται απαραίτητα. Μέχρι στιγμής αρκετοί μεταφορείς ανιόντων και δίαυλοι ιόντων έχουν ανιχνευθεί και θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ένα μοντέλο έκκρισης ιόντων ως τη βάση της Αντλίας του ενδοθηλίου. Όμως, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία που να υποστηρίζουν πλήρως αυτή τη θεωρία. Για αυτό το λόγο, έχουν προταθεί άλλα μοντέλα, όπως η Ηλεκτρώσμωση και η θεωρία ροής μεταβολιτών ως συστατικά της Αντλίας του ενδοθηλίου. Αν και διάφορα γεγονότα υποστηρίζουν τη λειτουργία της Αντλίας, εκκρεμεί ακόμα η παρουσίαση ενός ολοκληρωμένου μοντέλου για τη λειτουργία της Α- ντλίας. 14

27 2.6.1 Περιγραφή αντλίας ενδοθηλίου Η λειτουργία της Αντλίας του ενδοθηλίου προσομοιάζεται αρκετά καλά με την ε- φαρμογή κερατοειδών κονίκλων σε τροποποιημένους Ussing chambers in vitro. Αν η εφαρμογή γίνει καλά και διαβρεχθεί με το κατάλληλο μέσο, ο κερατοειδής θα διατηρήσει το πάχος του για αρκετή ώρα. Μια άλλη προσέγγιση είναι να αφαιρέσουμε το επιθήλιο, να εκθέσουμε το πρόσθιο στρώμα σε διάλυμα Ringer s για σύντομο χρονικό διάστημα, ώστε να εξοιδηθεί το στρώμα και στη συνέχεια να αντικαταστήσουμε με έλαιο σιλικόνης. Το πάχος του κερατοειδούς θα μειωθεί εκτελεστικά με αργό ρυθμό μέσω μιας διαδικασίας που καλείται αφυδάτωση (deturgescence). Αντίθετα, αν το ενδοθήλιο εκτεθεί στην καρδιακή γλυκοσίδη ουαβαΐνη (ouabain), αναστολέας της Na + /K + -ATPάσης, ο κερατοειδής θα εξοιδηθεί και δεν θα αφυδατωθεί, υποδεικνύοντας ότι η Αντλία εξαρτάται από ενεργή μεταφορά. Η αφαίρεση του HCO3 - από το διάλυμα που διαβρέχει το ενδοθήλιο είχε παρόμοια ανασχετική επίδραση. Ομοίως, η προσθήκη αναστολέων της καρβονικής ανυδράσης μείωσε τη δραστηριότητα της αντλίας κατά 30%, υποδεικνύοντας ότι το HCO3 - κατέχει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της αφυδάτωσης Επειδή η αφαίρεση Cl - δεν προκάλεσε οίδημα εξ αρχής, το αρχικό μοντέλο περιγράφηκε ως μηχανισμός έκκρισης HCO3 -. Επόμενες μελέτες, όμως, κατέδειξαν το ρόλο του Cl - ως σημαντικό για τη διατήρηση της λειτουργίας της, 31 υποδεικνύοντας την ύπαρξη ενός ανταλλάκτη ιόντων Cl - /HCO3 -. Επίσης, η ύπαρξη μηχανισμού μεταφοράς ανιόντων στηρίζεται στο ότι η προσθήκη ανταγωνιστών μεταφοράς ανιόντων, όπως το DIDS (4,40-Diisothiocyano-2,20-stilbenedi-sulfonic acid) επιβράδυνε σημαντικά τη λειτουργία της Αντλίας. 32,33 Έπειτα, σε αυτή τη διαδικασία φαίνεται να συμμετέχουν και δευτερογενή ρεύματα ιόντων, καθώς η αμιλορίδη, που αναστέλλει τον ανάλλακτη Na + /H + και σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις τον ENaC (Epithelial Sodium Channel), επίσης επιβραδύνει τη ροή υγρού. 34 Η σύνθεση όλων αυτών των παρατηρήσεων σε ένα ολοκληρωμένο μοντέλο που να περιγράφει τη λειτουργία της Αντλίας α- ποτελεί μια μεγάλη πρόκληση και περιγράφεται παρακάτω Μοντέλο έκκρισης ανιόντων H έκκριση υγρού μέσω της ροής ιόντων εξαρτάται από μηχανισμούς ενεργής μεταφοράς που δημιουργούν μια κλίση στην ωσμωτική πίεση, η οποία μετακινεί νερό διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης. Αυτός ο μηχανισμός έχει περιγραφεί πολύ καλά στους εκκριτικούς αδένες και στους νεφρούς. 15

28 Σχετικά πρόσφατα, μελέτες 35,36 έδειξαν ότι πιθανότατα υπάρχει κάποιος μηχανισμός άμεσης σύζευξης ύδατος με ροές ιόντων μέσω συμμεταφορέων. Στο ενδοθήλιο κερατοειδούς κονίκλου, έχουν ανιχνευθεί ροές HCO3 - and Cl -, χωρίς όμως να είναι σαφές ότι μπορούν να δημιουργήσουν ρεύμα ανιόντων. 37 Επίσης, η διαπερατότητα της βασεοπλευρικής μεμβράνης στο HCO3 - είναι αρκετά μεγαλύτερη από αυτή της κορυφαίας, 38 ακόμα και με αποκλεισμό των διαύλων ανιόντων της κορυφαίας μεμβράνης, ενώ δεν έχει ανιχνευθεί κάποιος μεταφορέας HCO3 - στην κορυφαία μεμβράνη. Ένα μοντέλο μεταφοράς διττανθρακικών στο ενδοθήλιο του κερατοειδούς απεικονίζεται στο Σχήμα 6. Η Na + /K + -ATPάση στη βασεοπλευρική μεμβράνη μειώνει ενδοκυττάρια την [Na + ] και αυξάνει την [K + ], ενώ σε συνδυασμό με τους διαύλους K + δημιουργείται ένα αρνητικό δυναμικό περίπου -55 mv. 39 Στη βασεοπλευρική, επίσης, πλευρά βρίσκονται δύο μεταφορείς διττανθρακικών ένας συμμεταφορέας 1Na + :2HCO3 - (SLC4A4,NBCe1 Sodium Bicarbonate Cotransporter electrogenic) και ένας ανταλλάκτης Cl - /HCO3 - (SLC4A2, AE2 Anion Exchanger),καθώς και ένας α- νταλλάκτης Na + /H + (SLC9A6, NHE1 Sodium Hydrogen Exchanger). Ενώ ο NBCe1 μπορεί να εισάγει άμεσα HCO3 - ενδοκυττάρια, ο ανταλλάκτης Na + /H + εισάγει έμμεσα, καθώς η απομάκρυνση πρωτονίων ευνοεί τον σχηματισμό HCO3 - από CO2, αντίδραση που καταλύεται από την καρβονική ανυδράση II. Αντίθετα, ο ανταλλάκτης Cl - /HCO3 - απομακρύνει HCO3 - από το κύτταρο και εισάγει Cl -. Επίσης, ο βασεοπλευρικός συμμεταφορέας Na + :K + :2Cl - διατηρεί την ενδοκυττάρια [Cl - ] ~40 mm, αρκετά πιο πάνω από την ηλεκτροχημική ισορροπία (~12 mm). Στην κορυφαία πλευρά, υπάρχουν τουλάχιστον 2 δίαυλοι ανιόντων ο CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) και ο CaCC (Calcium-activated Chloride Channel). Και στους δύο αυτούς διαύλους η διαπερατότητα ανιόντων Cl - είναι μεγαλύτερη από αυτή των HCO3 - σε αναλογία ~4:1. Μέχρι στιγμής, δεν τεκμηριώνεται η ανταλλαγή Cl - /HCO3 - στην κορυφή. Ως εκ τούτου, το μοντέλο αυτό δείχνει ότι το HCO3 - προσλαμβάνεται από τη βασεοπλευρική πλευρά και η αποβάλλεται διαμέσου της κορυφαίας πλευράς μέσω διαύλων ανιόντων, οδηγούμενων από το αρνητικό δυναμικό μεμβράνης. Το Σχήμα 6 δείχνει επίσης μια πρόσθετη πιθανή έμμεση πορεία για τη εκροή HCO3 - από την κορυφαία μεμβράνη. Επειδή η εισροή HCO3 - είναι μεγαλύτερη της εκροής, η περίσσεια HCO3 - μετατρέπεται σε CO2. 40 Το CO2 μπορεί να διαχυθεί ελεύθερα και μέρος αυτού μπορεί να ξαναμετατραπεί σε HCO3 - από την καρβονική ανυδράση IV στην κορυφαία μεμβράνη και να βοηθήσει στη δημιουργία ωσμωτικής κλίσης σε αυτή τη μεμβράνη. 16

29 Σχήμα 6. Μοντέλο μεταφοράς διττανθρακικών. Η συζευγμένη μεταφορά ύδατος με ρεύματα ανιόντων προϋποθέτει τη διαενδοθηλιακή ροή Cl - ή/και HCO 3 -. Η μεταφορά αρνητικών φορτίων δημιουργεί μια μικρή διαφορά δυναμικού, περίπου 0.5 mv με αρνητική την κορυφαία μεμβράνη, έλκοντας Na + μέσω του παρακυττάριου μονοπατιού και κατά μήκος της στερεάς σύνδεσης (tight junction -TJ). Η ροή των NaHCO 3 - ή/και NaCl δημιουργεί ωσμωτική κλίση για τη μεταφορά ύδατος. Η εισροή HCO 3 - στη βασεοπλευρική μεμβράνη επιτελείται από τον συμμεταφορέα 1Na + :2HCO 3 - (NBCe1) και τον ανταλλάκτη Na + /H + (NHE1), ενώ το Cl - εισέρχεται κυρίως με τον συμμεταφορέα Na + :K + :2Cl - (NKCC1) και τον ανταλλάκτη Cl - /HCO 3 - (AE2). H υψηλή ενδοκυττάρια [Cl - ] και [HCO 3 - ] σε συνδυασμό με το αρνητικό δυναμικό της μεμβράνης συμβάλλουν στη διακίνηση ανιόντων μέσω εκλεκτικών διαύλων ανιόντων στην κορυφαία μεμβράνη. Εναλλακτικά, το HCO 3 - μπορεί να μετατραπεί σε CO 2 από την καρβονική ανυδράση II (CAII),το οποίο διαχέεται από την κορυφαία μεμβράνη, και στη συνέχεια μπορεί να ξαναμετατραπεί σε HCO3 από την καρβονική ανυδράση IV (CAIV) Μοντέλο Ηλεκτρώσμωσης Σύμφωνα με την κλασσική άποψη, ο ρόλος του επιθήλιου ως ημιδιαπερατή μεμβράνη περιορίζεται στη δημιουργία κλίσεων ωσμωτικής πίεσης, που προκαλούν τη μετακίνηση υγρού, τόσο στους πλάγιους μεσοκυττάριους χώρους αλλά και στην κορυφαία επιφάνεια των κυττάρων ενός ασταθούς στρώματος. Όμως, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία που τεκμηριώνουν την ύπαρξη αυτών κλίσεων τόσο στο επιθήλιο όσο και στο ενδοθήλιο. 41 Για αυτό το λόγο, ο Sanchez 42 πρότεινε το μηχανισμό της Ηλεκτρώσμωσης (Electro-Osmosis). Η Ηλεκτρώσμωση βασίζεται στο γεγονός ότι η μεταφορά υ- γρού διαμέσου μιας μεμβράνης επιτελείται λόγω ενός δημιουργούμενου ηλεκτρικού δυναμικού. Στο ενδοθήλιο του κερατοειδούς, τα κύτταρα του δημιουργούν ένα διαμεμβρανικό δυναμικό (0,5 mv με αρνητική την κορυφαία πλευρά) μέσω της συντονισμένης δράσης των διαύλων ανιόντων (HCO3 - και Cl - ) στην κορυφαία μεμβράνη που έλκει κατιόντα, όπως Na +, διαμέσου ενός παρακυττάριου μονοπατιού (πλευρική κυτταρική επιφάνεια). Έτσι, δημιουργείται μια ηλεκτρωσμωτική σύζευξη με υγρό κατά μήκος της στερεάς σύνδεσης. Πρόσφατη ανασκόπηση 43 της σχετικής βιβλιογραφίας υποστηρίζει αυτό το μοντέλο, αλλά η ύπαρξη μιας leaky σύνδεσης με χαμηλή ειδική αντίσταση 17

30 (20 Ω cm 2 ) προϋποθέτει και σχετικά μεγάλη πυκνότητα. Αυτή η δημιουργούμενη υ- ψηλή ροή Na + δημιουργεί ροή ύδατος μέσω ηλεκτρωσμωτικής σύζευξης. Η παρουσία διαύλων Na + (ENaC) στην κορυφαία επιφάνεια καθιστούν τo δημιουργούμενο κύκλωμα κλειστό. 44 H πυκνότητα των ENaC στην κορυφαία μεμβράνη μπορεί να ενισχυθεί από την SGK1 (Serum Glucocorticoid Kinase), η οποία επίσης αυξάνει τη δραστηριότητα της Na + /K + -ATPάσης. 45,46 Αυτό το στοιχείο θα μπορούσε να συνηγορεί υπέρ της θεωρίας της Ηλεκτρώσμωσης ή εναλλακτικά, υπέρ μιας αυξημένης πυκνότητας ENaC για να αντισταθμίζει την δραστηριότητα της Na + /K + -ATPάσης που προκαλεί υ- περπόλωση, ώστε να διατηρηθεί σταθερό το δυναμικό της μεμβράνης. Ένα σημαντικό πρόβλημα που δεν μπορεί να ερμηνεύσει το μοντέλο της Ηλεκτρώσμωσης είναι το γεγονός ότι η φυσιολογική μείωση των ενδοθηλιακών κυττάρων λόγω της γήρανσης δεν συνεπάγεται και από μείωση στη λειτουργία του ενδοθηλίου κυττάρων ή την επακόλουθη πρόκληση οιδήματος, καθώς ο συνολικός παρακυττάριος χώρος μειώνεται με την πάροδο του χρόνου Ακουαπορίνες H συμβολή των ακουαπορινών στη μεταφορά υγρού από το ενδοθήλιο του κερατοειδούς είναι αρκετά αμφιλεγόμενη, καθώς η απενεργοποίηση του γονίδιου της AQP1 δεν προκάλεσε μεταβολή στο πάχος του κερατοειδούς παρά μόνο μετά από εφύγρανση του κερατοειδούς. 47 Άλλες μελέτες έδειξαν ότι η απενεργοποίηση των ακουαπορινών παίζει σημαντικό ρόλο σε ιστούς με υψηλό ρυθμό έκκρισης. 48,49 Η AQP1 εντοπίζεται με μεγάλη πυκνότητα στα ενδοθηλιακά κύτταρα, τόσο στην κορυφαία όσο και στη βασεοπλευρική επιφάνεια. 50 Η ωσμωτική διαπερατότητα του ενδοθηλίου μειώνεται σημαντικά, όπως είναι αναμενόμενο, και παρατηρείται μια επιβράδυνση στον ρυθμό αύξησης του πάχους του κερατοειδούς λόγω ωσμωτικής επίδρασης. Από αυτά τα δεδομένα φαίνεται ότι η AQP1 αποτελεί μια παθητική οδό διακίνησης υγρού και μπορεί να επιταχύνει τις αλλαγές στο ρυθμό ενυδάτωσης του στρώματος λόγω εναλλαγών στην ωσμωτική πίεση. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, τέτοιες καταστάσεις μπορεί να είναι το κλείσιμο των βλεφάρων, όπου αυξάνεται το πάχος του κερατοειδούς κατά ~4%, ή η έκθεση σε υποωσμωτικές συνθήκες, όπως στην κολύμβηση. Βάσει αυτών των δεδομένων, φαίνεται ότι οι ακουαπορίνες δεν διαδραματίζουν ιδιαίτερα σπουδαίο ρόλο σε καταστάσεις, κατά τις οποίες ο ρυθμός έκκρισης είναι χαμηλός. 18

31 2.6.5 Διευκολυνόμενη μεταφορά γαλακτικού Ιδιαίτερης σημασίας για τη φυσιολογία του κερατοειδούς είναι οι συγκεντρώσεις ιόντων (γλυκόζη, γαλακτικό και HCO3 - ) εντός του κερατοειδούς. 51 H συγκέντρωση του HCO3 - είναι μεγαλύτερη στον πρόσθιο θάλαμο από τον κερατοειδή, ιδίως όταν τα βλέφαρα είναι ανοιχτά, με συνέπεια το HCO3 - να διαχέεται παθητικά προς τον κερατοειδή με φορά αντίθετη του υποτιθέμενου μηχανισμού έκκρισης. Ο κερατοειδής προσλαμβάνει όλη τη γλυκόζη από τον πρόσθιο θάλαμο και την καταναλώνει, δημιουργώντας μια κλίση προς το εσωτερικό για πρόσληψη γλυκόζης. Από τη γλυκόζη που προσλαμβάνεται από τον κερατοειδή το 85% μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ. 52 Με άλλα λόγια, παράγονται περίπου 170 μόρια γαλακτικού για κάθε 100 μόρια γλυκόζης που προσλαμβάνονται από τον κερατοειδή. Όμως, το γαλακτικό δεν μπορεί να διέλθει από το επιθήλιο 53 και η συγκέντρωση του γαλακτικού στον κερατοειδή (~13 mm) είναι περίπου διπλάσια από αυτή στο υδατοειδές υγρό (~7 mm), δημιουργώντας μια κλίση συγκέντρωσης γαλακτικού από το στρώμα προς τον πρόσθιο θάλαμο κατά μήκος του ενδοθηλίου. Επίσης, το γαλακτικό θεωρείται σημαντικός ωσμωλύτης, 53 καθώς η υποξία του κερατοειδούς αυξάνει τη συγκέντρωση του γαλακτικού. Κατά συνέπεια, κάθε παράγοντας που συμβάλλει στην εκροή γαλακτικού από το στρώμα διατηρεί το επίπεδο αφυδάτωσης του κερατοειδούς, ενώ η εισροή γαλακτικού δρα επιβαρυντικά στην πρόκληση οιδήματος κερατοειδούς. Το Σχήμα 7 απεικονίζει ένα μοντέλο εκροής γαλακτικού από το στρώμα, στο οποίο συμμετέχουν HCO3 -, καρβονική ανυδράση, συμμεταφορέας 1Na + :2HCO3 - και ανταλλάκτης Na + /H +. Σε αυτό το μοντέλο, φαίνεται ότι η α- πουσία HCO3 - δεν επηρεάζει σημαντικά το μηχανισμό της αφυδάτωσης, αρκεί να υ- πάρχουν υψηλές συγκεντρώσεις των άλλων διαλυτών (buffers)

32 Σχήμα 7. Μοντέλο διευκολυνόμενης μεταφοράς γαλακτικού. Η μεταφορά γαλακτικού από τον κερατοειδή στον πρόσθιο θάλαμο μέσω διακυττάριων συμμεταφορέων Μονοκαρβοξυλίων (Monocarboxylate Cotransporters, MCTs) θα μπορούσε να συμβάλει στην διακίνηση υγρού εκτός του κερατοειδή. Η αύξηση της ενδοκυττάριας [HCO 3 - ] μέσω του 1Na + :2HCO 3 - (NBCe1), του ανταλλάκτη Na + /H + (NHE1) και της καρβονικής ανυδράσης II ευνοούν την βασεοπλευρική εισροή γαλακτικού:h + μέσω ΜCT1. Η εκροή γαλακτικού στην κορυφαία μεμβράνη μέσω της MCT4, η οποία τροφοδοτείται από το HCO 3 - του υδατοειδούς υγρού και την καρβονική ανυδράση IV της κορυφαίας επιφάνειας Αγωνιστές μεταφοράς υγρού (Fluid transport agonists) Οι παράγοντες που προκαλούν αύξηση στην συγκέντρωση της ενδοκυττάριας κυκλικής μονοφωσφορικής αδενοσίνης [camp] αποτελούν τους πιο καλά μελετημένους αγωνιστές μεταφοράς υγρού (fluid transport agonists) στο ενδοθήλιο του κερατοειδούς. Έχει παρατηρηθεί ότι το camp παρουσιάζει αρκετές σημαντικές ιδιότητες, που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της αφυδάτωσης του κερατοειδούς. Η αύξηση του ενδοκυττάριου camp μπορεί να επηρεάσει τη διαπερατότητα του ενδοθηλίου ή τη μεταφορά ιόντων και άλλων ουσιών, είτε μέσω άμεσης επίδρασης σε διαύλους ιόντων ή της παρατεταμένης επίδρασης του στην ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης Α (ΡΚΑ), 55,56 η οποία στη συνέχεια θα φωσφωρυλιώσει και θα ενεργοποιήσει και άλλες πρωτεΐνες που συμμετέχουν στη ρύθμιση, όπως ο δίαυλος CFTR στην κορυφαία επιφάνεια, αυξάνοντας έτσι τη ροή Cl - and HCO Επίσης, προκαλεί χαλάρωση των ενδοθηλιακών κυττάρων, έχοντας ως αποτέλεσμα την καλύτερη εναπόθεση των κυτ- 20

33 τάρων (cell to cell apposition) και αύξηση της διαενδοθηλιακής αντίστασης. 58 Σημαντικό στοιχείο, επίσης, αποτελεί το γεγονός ότι το camp δρα προστατευτικά στη λειτουργία των ενδοθηλιακών κυττάρων. 59 Από τους παράγοντες που αυξάνουν το ενδοκυττάριο camp, ο πρώτος που αξιολογήθηκε είναι η αδενοσίνη. 27 Η αδενοσίνη είναι μια βιοχημική ένωση που περιέχει ά- ζωτο και αποτελείται από μια βάση αδενίνης που έχει προσκολληθεί σε ένα μόριο ριβόζης με β-n9-γλυκοσιδικό δεσμό. 60,61 Βρίσκεται σχεδόν παντού στη φύση και παίζει σημαντικό ρόλο σε βιοχημικές διεργασίες, όπως στη μεταφορά ενέργειας ως τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) ή διφωσφορική αδενοσίνη (ΑDP) και στη σηματοδότηση ως κυκλική μονοφωσφορική αδενοσίνη (camp). Χρησιμοποιείται ήδη ως φαρμακευτική αγωγή ως αντιαρρυθμικός παράγοντας σε υπερκοιλιακές ταχυκαρδίες 60,61 που δεν ανατάσσονται με χειρισμούς του πνευμονογαστρικού. 62 Στο παρελθόν, αρκετές μελέτες έδειξαν ότι η αδενοσίνη προάγει την αφυδάτωση εξοιδημένων κερατοειδών και διατηρεί τη διαενδοθηλιακή διακίνηση υγρού σε παρασκευάσματα στρώματος-ενδοθηλίου. 27,63 Η αρχική προσέγγιση ήταν ότι η ριβόζη της αδενοσίνης ήταν το υπόστρωμα για τη δημιουργία τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) μέσω της γλυκόλυσης, 27,64 όπως στα ερυθροκύτταρα, αλλά στη συνέχεια εγκαταλήφθηκε, 65 καθώς η μη μεταβολιζόμενη χλωροαδενοσίνη ήταν επίσης αποτελεσματική και δεν παρήχθη γαλακτικό ακόμα και σε αναερόβιες συνθήκες. 66 Εναλλακτικά, διατυπώθηκε μια θεωρία ότι η αδενοσίνη δρα μέσω του συστήματος των δεύτερων αγγελιοφόρων του camp, αλλά στη συνέχεια απορρίφθηκε και αυτή, επειδή τα αποτελέσματα δεν υποστήριζαν αυτή τη θεωρία, τόσο σε φυσιολογικό (καμία αλλαγή στην αφυδάτωση με το διβούτυλο-camp ή τη θεοφυλλίνη) 67 αλλά και σε βιοχημικό επίπεδο (καμία σημαντική αύξηση στα επίπεδα του camp στα ενδοθηλιακά κύτταρα). 68,69 Όμως, ο Walkenbach 70 έδειξε όχι μόνο ότι η αδενοσίνη αυξάνει το ποσοστό του camp σε καλλιέργειες ενδοθηλιακών κυττάρων χοίρου αλλά και ότι η αδενυλική κυκλάση μαζί με την camp κινάση είναι ενεργές στο ενδοθήλιο του κερατοειδούς. 71,72 Αυτή η παρατήρηση προϋποθέτει την ύπαρξη υποδοχέα αδενοσίνης τύπου Α2, 70 που ενεργοποιεί την αδενυλική κυκλάση μέσω G-πρωτεΐνης τύπου Gs. 73,74 Αυτοί οι υποδοχείς έχουν προσδιοριστεί ως τύπου Α2b. 75 Η ATP επίσης είναι ένας παράγοντας που έχει παρόμοια δράση. Η ενεργοποίηση υποδοχέων της πουρίνης αυξάνει την διαπερατότητα των διαύλων ανιόντων στην κορυφαία μεμβράνη. Επίσης, η ΑΤΡ που απελευθερώνεται από τα ενδοθηλιακά κύτταρα 21

34 μπορεί να διασπαστεί σε αδενοσίνη από τις eco-atpάσες. 76 Ενδεχομένως, αυτός ο μηχανισμός να κινητοποιείται ως φυσιολογική απάντηση σε φλεγμονώδεις, οξειδωτικές ή τραυματικές καταστάσεις. Άλλοι παράγοντες που αυξάνουν τη συγκέντρωση του ενδοκυττάριου camp και έχουν μελετηθεί είναι η φορσκολίνη και η ρολιπράμη. H φορσκολίνη είναι labdane diterpene που παράγεται από το Ινδικό φυτό Coleus (Plectranthus barbatus) και χρησιμοποιείται ευρύτατα στην βιοχημεία και στην έρευνα ως παράγοντας που αυξάνει το ενδοκυττάριο camp μέσω της ενεργοποίησης του ενζύμου της αδενυλικής κυκλάσης. Η ρολιπράμη δρα ως αναστολέας της φωσφοδιεστεράσης τύπου 4 (PDE4 inhibitor). H φωσφοδιεστεράση τύπου 4 (PDE4) υδρολύει το camp και το μετατρέπει σε ανενεργό AMP. Η αναστολή της PDE4 εμποδίζει την υδρόλυση του camp, με αποτέλεσμα την αύξηση του ενδοκυττάριου camp, 77 που στη συνέχεια συντελλεί στην επακόλουθη αύξηση της δραστηριότητας της βασεοπλευρικής Na + /K + -ATPάσης, την αύξηση της μεταφοράς HCO3 - αλλά και τη μείωση της διαπερατότητας του ενδοθηλίου. Συνοψίζοντας, η διατήρηση της φυσιολογικής ενυδάτωσης του κερατοειδούς είναι αποτέλεσμα τόσο της σωστής λειτουργίας του επιθηλίου και του ενδοθηλίου ως φραγμών αλλά και της λειτουργίας της αντλίας του ενδοθηλίου μέσω της ενεργητικής μεταφοράς ύδατος. Κάθε παράγοντας που μπορεί να διαταράξει την λειτουργία του ενδοθηλίου ή φυσιολογικές καταστάσεις που μπορούν να αντιρροπήσουν την αντλία του ενδοθηλίου έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση οιδήματος κερατοειδούς. 22

35 3. ΟΙΔΗΜΑ ΚΕΡΑΤΟΕΙΔΟΥΣ 3.1 Εισαγωγή Ο κερατοειδής διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο όχι μόνο στην προστασία του οφθαλμού από εξωτερικούς παράγοντες αλλά και στη διάθλαση και τη μετάδοση του φωτός στον οφθαλμό. Για να μπορέσει ο κερατοειδής να διατηρήσει τη φυσιολογική του διαφάνεια και την οπτική του ικανότητα, θα πρέπει να διατηρείται σε μια σταθερή κατάσταση σχετικής αφυδάτωσης. Στον φυσιολογικό κερατοειδή, η διαπερατότητα στο φως σχετίζεται άμεσα με το επίπεδο αφυδάτωσης του στρώματος, η όποια ρυθμίζεται από πολλούς διαφορετικούς μηχανισμούς. Αν κάποιος από αυτούς τους μηχανισμούς διαταραχθεί, τότε εξωκυττάριο υγρό θα εισέλθει στον κερατοειδή, αυξάνοντας έτσι το ε- πίπεδο ενυδάτωσης του και την αρχιτεκτονική του στρώματος. Το πάχος του κερατοειδούς θα αυξηθεί και θα παρατηρηθεί απώλεια της φυσιολογικής του διαφάνειας, προκαλώντας μια κατάσταση που ονομάζεται οίδημα κερατοειδούς. Το οίδημα μπορεί να αφορά είτε το στρώμα είτε το επιθήλιο. 78 Το οίδημα του κερατοειδούς μπορεί να είναι σημείο είτε οξέων ή χρόνιων καταστάσεων ποικίλων αιτιολογιών (Πίνακας 1). Μηχανικά Δυστροφικά Φλεγμονώδη Τοξικά Τραύμα -ατύχημα -ιατρογενές Δυστροφία του Fuchs (FECD) Αύξηση ΕΟΠ Οπίσθια πολύμορφη δυστροφία *ΕΟΠ: Ενδοφθάλμια Πίεση Συγγενής κληρονομική ενδοθηλιακή δυστροφία (CHED) Φυλοσύνδετη ενδοθηλιακή δυστροφία Πρωτοπαθής ενδοθηλίτιδα Εγχεόμενα διαλύματα Ραγοειδίτιδα Μυωτικά Στρωματική ιογενής κερατίτιδα Μυδριατικά Τrabeculitis Έκδοχα/ Συντηρητικά Τοξικές ουσίες Έλαιο σιλικόνης Πίνακας 1. Αίτια δυσλειτουργίας ενδοθηλίου 23

36 Το οξύ οίδημα κερατοειδούς, που παρατηρείται συχνότερα σε γλαύκωμα κλειστής γωνίας και χρήστες φακών επαφής, οφείλεται σε μηχανισμούς που παραβλάπτουν ο- ξέως την φυσιολογική ενυδάτωση του κερατοειδούς. Η αντιμετώπιση του βασίζεται στην απομάκρυνση του υποκείμενου παράγοντα και συνήθως είναι αναστρέψιμο. Αντίθετα, το χρόνιο οίδημα επιπλέκεται συνηθώς με κάποια δυσλειτουργία του ενδοθηλίου, η όποια μπορεί να ποικίλης αιτιολογίας. Αυξημένη διαρροή ή μειωμένη λειτουργία της αντλίας έχουν ως συνέπεια αλλοιώσεις στην αρχιτεκτονική του κερατοειδούς. Σε ήπιες περιπτώσεις, μπορεί να παρατηρηθεί αύξηση του πάχους του κερατοειδούς χωρίς απώλεια στην οπτική οξύτητα, αλλά σε σοβαρότερες μπορεί να επισυμβεί και οίδημα του επιθηλίου με μεγάλη πτώση στην οπτική οξύτητα, οδηγώντας συχνά σε επώδυνη φυσαλιδώδη κερατοπάθεια με ανάπτυξη πυκνού υποεπιθηλιακού πανού. Η αντιμετώπιση του είναι συμπτωματική με στόχο τη βελτίωση της οπτικής οξύτητας και μείωση της δυσφορίας. Η διαφορική διάγνωση του οιδήματος του κερατοειδούς μπορεί να είναι μια μεγάλη πρόκληση για τον κλινικό ιατρό, απαιτώντας ακριβές ιστορικό, καλή κλινική εξέταση και λοιπές παρακλινικές εξετάσεις, ώστε να ληφθεί η σωστή διάγνωση και να δοθεί η καταλληλότερη αγωγή. 3.2 Αιτιολογία Η καλύτερη κατανόηση και γνώση των μηχανισμών και της παθοφυσιολογίας του οιδήματος του κερατοειδούς είναι απαραίτητα εργαλεία για την εκτίμηση και αντιμετώπιση του. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, κάθε μηχανισμός ή παράγοντες διαταράσσει την φυσιολογική αφυδάτωση του κερατοειδούς (λειτουργία επιθηλίου και ενδοθηλίου ως φραγμών, ενδοφθάλμια πίεση, πίεση εξοίδησης στρώματος, εξάτμιση ύδατος, αντλία επιθηλίου και ενδοθηλίου) δύναται να προκαλέσει οίδημα κερατοειδούς. Για καλύτερη κατανόηση, αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν να ταξινομηθούν σε μηχανικούς, δυστροφικούς, φλεγμονώδεις και τοξικούς Μηχανικοί παράγοντες Τα μηχανικά αίτια μπορούν να ταξινομηθούν σε τραυματικά και γλαυκωματικά. Το τραυματικής αιτιολογία οίδημα μπορεί να προέλθει είτε τυχαία, όπως από ξένο σώμα, ή ιατρογενώς. Σε μη διατιτραίνοντα τραύματα, συνήθως η έκταση και ο βάθος της βλάβης είναι μικρά και το οίδημα υποχωρεί σύντομα. Αντιθέτως, στο διατιτραίνον 24

37 τραύμα, η βλάβη είναι πιο σοβαρή, αφού η πιθανή βλάβη ενδοθηλιακών κυττάρων δεν αναστρέφεται. Το ιατρογενές τραυματικό οίδημα συμβαίνει συνήθως κατά τη διάρκεια χειρουργικής επέμβασης. Η χειρουργική τεχνική, το είδος της επέμβασης, οι παράγοντες που χρησιμοποιούνται και οι χειρισμοί που γίνονται διεγχειρητικά καθώς και η προηγούμενη εμπειρία του χειρουργού επηρεάζουν την έκταση και τη βαρύτητα του οιδήματος. Για παράδειγμα, κατά την επέμβαση του καταρράκτη οι δονήσεις των υπερήχων, ο τραυματισμός του ενδοθηλίου από την άκρη του φακοθρύπτη, η αποκόλληση μεμβράνης του Descemet, ο παρατεταμένος χρόνος φακοθρυψίας, η πιθανή συνοδός πρόσθια υαλοειδεκτομή και η έγχυση τοξικών φαρμάκων στον πρόσθιο θάλαμο μπορούν να προκαλέσουν βλάβη στα μη αναγεννώμενα ενδοθηλιακά κύτταρα, με αποτέλεσμα οίδημα κερατοειδούς. H παρατεταμένη χρήση τοπικών αναισθητικών ενδέχεται να προκαλέσει οίδημα επιθηλίου. Σε ήπια βλάβη το οίδημα είναι παροδικό, όπως συμβαίνει στην striate κερατοπάθεια μετά από επέμβαση στον πρόσθιο πόλο. Σε σοβαρότερες βλάβες, όμως, τα ενδοθηλιακά κύτταρα καταστρέφονται, με αποτέλεσμα φυσαλιδώδη κερατοπάθεια. Επίσης, η επιλογή των υλικών σε συνδυασμό με συνοδά χαρακτηριστικά τους, όπως το σχήμα και το μέγεθος, επηρεάζουν το ενδοθήλιο. Για παράδειγμα, η απώλεια ενδοθηλιακών κυττάρων ή/και η βλάβη στην ακεραιότητα του ενδοθηλίου είναι σημαντικές επιπλοκές της τοποθέτησης ενδοφακού στον πρόσθιο θάλαμο. Έτσι, ασθενείς με χαμηλό αριθμό ενδοθηλιακών κυττάρων ή ρηχό πρόσθιο θάλαμο διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο για εμφάνιση μετεγχειρητικού οιδήματος, καθώς η απόσταση ενδοθηλίου και ενδοφακού είναι αντιστρόφως ανάλογη της πιθανότητας βλάβης των ενδοθηλιακών κυττάρων. Δεν θα πρέπει να παραλείπεται η μετεγχειρητική παρακολούθηση ασθενών με ενδοφακό προσθίου θαλάμου, ώστε να εκτιμάται η απώλεια ενδοθηλιακών κυττάρων, καθώς παρατηρείται μετεγχειρητικά μια απώλεια ενδοθηλιακών κυττάρων περίπου 3,8%, η οποία μειώνεται πιο μετά σε 0,5%. 79 Στο οξύ γλαύκωμα κλειστής γωνίας, η αύξηση της ενδοφθάλμιας πίεσης πάνω από την πίεση εξοίδησης του στρώματος είναι κινητήριος δύναμη για την πρόσληψη ύδατος από το στρώμα, με αποτέλεσμα οίδημα. Πρέπει να αναφερθεί ότι το οίδημα κερατοειδούς είναι ένα από τα κύρια σημεία του γλαυκώματος κλειστής γωνίας. Εκτός από το οξύ γλαύκωμα κλειστής γωνίας, μπορεί να παρατηρηθεί και στο δευτερογενές γλαύκωμα ανοικτής γωνίας, όπως το νεοαγγειακό ή φλεγμονώδες, λόγω παρατεταμένης αύξησης της ενδοφθάλμιας πίεσης