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FISIOLOGIA, FARMACOLOGIA E PATOLOGIA OCULAR ADALMIR MORTERÁ DANTAS ACÁCIO ALVES DE SOUZA LIMA FILHO ROBERTO LORENS MARBACK


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SÉRIE OFTALMOLOGIA BRASILEIRA 3a Edição

Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular 2013 – 2014

I


SÉRIE OFTALMOLOGIA BRASILEIRA Conselho Brasileiro de Oftalmologia – CBO

Fisiologia, Farmacologia e Patologia ocular

EDITORES Adalmir Morterá Dantas Professor Emérito da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, RJ. Presidente do Centro de Estudos do Hospital de Olhos Niterói, RJ.

Chefe do Setor de Farmacologia Ocular do Departamento de Oftalmologia da Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP-EPM, SP Roberto Lorens Marback Professor Titular de Oftalmologia, Faculdade de Medicina da Universidade Federal da Bahia – UFBA, BA

Acácio Alves de Souza Lima Filho Doutor em Ciências Visuais pelo Departamento de Oftalmologia da Universidade Federal de São Paulo – UNIFESP, SP

COORDENADOR Milton Ruiz Alves

II


CIP-BRASIL. CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ F464 3. ed.   Fisiologia, farmacologia e patologia ocular/editores Adalmir Morterá Dantas, Acácio Alves de Souza Lima Filho, Roberto Lorens Marback/coordenação Milton Ruiz Alves. - 3. ed. Rio de Janeiro: Cultura Médica: Guanabara Koogan, 2013.

Il.;   (Oftalmologia Brasileira / CBO)

Inclui bibliografia e índice ISBN 978-85-7006-625-1

1. Oftalmologia. I. Dantas, Adalmir Morterá. II. Lima Filho, Acácio Alves de Souza. III. Marback, Roberto Lorens. IV. Alves, Milton Ruiz. V. Conselho Brasileiro de Oftalmologia.VI. Série. 13-06955 CDD: 617.7 CDU: 617.7

© Copyright 2013  Cultura Médica®   Esta obra está protegida pela Lei no 9.610 dos Direitos Autorais, de 19 de fevereiro de 1998, sancionada e publicada no Diário Oficial da União em 20 de fevereiro de 1998.   Em vigor a Lei no 10.693, de 1o de julho de 2003, que altera os Artigos 184 e 186 do Código Penal e acrescenta Parágrafos ao Artigo 525 do Código de Processo Penal.  Caso ocorram reproduções de textos, figuras, tabelas, quadros, esquemas e fontes de pesquisa, são de inteira responsabilidade do(s) autor(es) ou colaborador(es). Qualquer informação, contatar a Cultura Médica® Impresso no Brasil Printed in Brazil Responsável pelo Layout/Formatação: Cultura Médica Responsável pela Impressão: Guanabara Koogan

Cultura Médica® Rua Gonzaga Bastos, 163 20541-000 – Rio de Janeiro – RJ Tel. (55 21) 2567-3888 Site: www.culturamedica.com.br e-mail: cultura@culturamedica.com.br

III


Colaboradores

Ana Beatriz Toledo Dias Andréia Cristina Santos de Lourenço

José Augusto Cardillo José Roberto Costa Reis

Anselmo Gomes de Oliveira Antonio Augusto V. Cruz Arnóbio Antonio da Silva Júnior

José Wilson Cursino Lívia Maria Nossa Moitinho Luiz Carlos Molinari

Danilo Cruz Sento Sé Eduardo Dib Eduardo Ferrari Marback

Maria Antonieta Longo Galvão da Silva Maria Cristina Martins Maurício Maia

Eduardo Rodrigues Fernando Cesar Abib Fernando M. Penha

Michel Eid Farah Nassim Calixto Patrícia Maria Fernandes Marback

Francisco Irochima Pinheiro Harley E. A. Bicas João Brasil Vita Sobrinho

Paulo Afonso Batista dos Santos Paulo Sérgio de Moraes Barros Renato Corrêa Souza de Oliveira

Joaquim Marinho de Queiroz Joaquim Marinho de Queiroz Júnior Joel Edmur Botteon

Ruth Miyuki Santo Sebastião Cronemberger Sidney Júlio de Faria e Sousa

José Álvaro Pereira Gomes José Antonio de Oliveira Batistuzzo

Silvia Berlanga de Moraes Barros Sylvia Regina Temer Cursino

IV


Apresentação

Quando do lançamento da Série Oftalmologia Brasileira, o Professor Hamilton Moreira, então presidente do CBO, inicia o seu prefácio da seguinte maneira: são acima de 6000 páginas, escritas por mais de 400 professores. É a maior obra da maior instituição oftalmológica brasileira: o Conselho Brasileiro de Oftalmologia. A concretização da Série Oftalmologia Brasileira representa a continuidade de um trabalho, um marco, a realização de um sonho. Com o pensamento voltado na defesa desse sonho que, tenho certeza, é compartilhado pela maioria dos oftalmologistas brasileiros, estamos dando início a uma revisão dos livros que compõem a série. Além das atualizações e correções, resolvemos repaginá-los, dando-lhes uma nova roupagem, melhorando sua edição, de maneira a tornar sua leitura a mais prazerosa possível. Defender, preservar e aperfeiçoar a cultura brasileira, aqui representada pelo que achamos de essencial na formação dos nossos Oftalmologistas, é responsabilidade e dever maior do Conselho Brasileiro de Oftalmologia. O conhecimento é a base de nossa soberania, e cultuar e difundir o que temos de melhor é a nossa obrigação. O Conselho Brasileiro de Oftalmologia se sente orgulhoso por poder oferecer aos nossos residentes o que achamos essencial em sua formação. Sabemos que ainda existirão erros e correções serão sempre necessárias, mas também temos consciência de que todos os autores fizeram o melhor que puderam. Uma boa leitura a todos. Marco Antônio Rey de Faria Presidente do CBO

V


Agradecimentos

O projeto de atualização e impressão desta terceira edição da “Série Oftalmologia Brasileira” contou, novamente, com a parceria privilegiada estabelecida pelo Conselho Brasileiro de Oftalmologia com importantes empresas do segmento oftálmico estabelecidas no Brasil. Aos autores e colaboradores, responsáveis pela excelente qualidade desta obra, nossos mais profundos agradecimentos pela ampla revisão e atualização do conteúdo e, sobretudo, pelo resultado conseguido que a mantém em lugar de destaque entre as mais importantes publicações de Oftalmologia do mundo. Aos presidentes, diretores e demais funcionários da Alcon, Genom, Johnson & Johnson e Varilux nossos sinceros reconhecimentos pela forma preferencial com que investiram neste projeto, contribuindo de modo efetivo não só para a divulgação do conhecimento, mas, também, para a valorização da Oftalmologia e daqueles que a praticam. Aos jovens oftalmologistas, oferecemos esta terceira edição da “Série Oftalmologia Brasileira”, importante fonte de transmissão de conhecimentos, esperando que possa contribuir tanto para a formação básica quanto para a educação continuada. Sintam orgulho desta obra, boa leitura! Milton Ruiz Alves Coordenador da Série Oftalmologia Brasileira

VI


Sumário

PARTE I Fisiologia do Aparelho Visual

 1

Fisiologia da Túnica Fibrosa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Adalmir Morterá Dantas

 2

Fisiologia da Túnica Vascular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Adalmir Morterá Dantas

 3

Fisiologia da Retina e das Vias Ópticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Adalmir Morterá Dantas

 4

Fisiologia do Corpo Vítreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Adalmir Morterá Dantas

 5

Fisiologia do Humor Aquoso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Nassim Calixto • Sebastião Cronemberger • José Roberto Costa Reis

 6

Fisiologia do Cristalino e Zônula. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Adalmir Morterá Dantas

 7

Fisiologia dos Músculos Oculares Externos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 Harley E. A. Bicas

 8

Fisiologia do Filme Lacrimal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Antonio Augusto V. Cruz

VII


PARTE II Farmacologia do Aparelho Visual

 9 Conceitos Gerais, Farmacocinética Ocular, Vias de Administração, Biodisponibilidade e Formulação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Acácio Alves de Souza Lima Filho • Anselmo Gomes de Oliveira Arnóbio Antonio da Silva Júnior • José Augusto Cardillo

10

Fármacos Magistrais, Cuidados Farmacotécnicos e Principais Formulações Manipuladas pelo Oftalmologista. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349 Acácio Alves de Souza Lima Filho • Francisco Irochima Pinheiro José Antonio de Oliveira Batistuzzo • João Brasil Vita Sobrinho

11

Anestésicos Locais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Francisco Irochima Pinheiro • Ana Beatriz Toledo Dias • Acácio Alves de Souza Lima Filho

12

Midriáticos, Cicloplégicos, Mióticos e Midriolíticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 Francisco Irochima Pinheiro • Ana Beatriz Toledo Dias • Acácio Alves de Souza Lima Filho

13

Hipotensores e Agentes Hiperosmóticos Oculares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392 Acácio Alves de Souza Lima Filho • Ana Beatriz Toledo Dias Fernando Cesar Abib • Francisco Irochima Pinheiro

14

Anti-Infecciosos, Antimicrobianos, Antivirais e Antifúngicos, Antiparasitários e Fármacos Utilizados no Tratamento da Acanthamoeba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 Luiz Carlos Molinari • Joel Edmur Botteon • Francisco Irochima Pinheiro

15

Anti-Inflamatórios Esteroides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436 Fernando Cesar Abib

16

Anti-Inflamatórios Não Esteroides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Fernando Cesar Abib

17

Antialérgicos e Descongestionantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Francisco Irochima Pinheiro • Ana Beatriz Toledo Dias • Acácio Alves de Souza Lima Filho

18

Lubrificantes e Outras Medicações para a Superfície Ocular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452 Renato Corrêa Souza de Oliveira • José Álvaro Pereira Gomes

19

Produtos para Uso Cirúrgico em Oftalmologia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 Renato Corrêa Souza de Oliveira • José Álvaro Pereira Gomes

VIII


20 Corantes em Oftalmologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466 Maurício Maia • Eduardo Rodrigues • Michel Eid Farah • Fernando M. Penha • Eduardo Dib

21

Farmacomodelação da Neovascularização de Coroide Associada à Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI) com anti-VEGF. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480 José Augusto Cardillo

22

Toxicidade das Medicações Oculares de Uso Tópico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 Sidney Júlio de Faria e Sousa

23 Fármacos Off-Label e Medicamentos Órfãos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Andréia Cristina Santos de Lourenço • Francisco Irochima Pinheiro Acácio Alves de Souza Lima Filho • Ana Beatriz Toledo Dias

24

Estresse Oxidativo e Antioxidantes em Oftalmologia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 Silvia Berlanga de Moraes Barros • Paulo Sérgio de Moraes Barros

PARTE III Patologia do Aparelho Visual

25

Métodos Laboratoriais em Patologia Ocular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 José Wilson Cursino • Sylvia Regina Temer Cursino • Maria Antonieta Longo Galvão da Silva

26

Patologia da Pálpebra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514 Lívia Maria Nossa Moitinho • Eduardo Ferrari Marback • Roberto Lorens Marback

27

Patologia da Conjuntiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 Patrícia Maria Fernandes Marback • Eduardo Ferrari Marback • Roberto Lorens Marback

28

Patologia da Córnea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 Ruth Miyuki Santo

29

Patologia da Esclera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559 Eduardo Ferrari Marback • Patrícia Maria F. Marback • Roberto Lorens Marback

30

Patologia do Cristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 Joaquim Marinho de Queiroz • Joaquim Marinho de Queiroz Júnior

31

Patologia dos Glaucomas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 Paulo Afonso Batista dos Santos • Eduardo Ferrari Marback

IX


32

Tumores do Sistema de Drenagem Lacrimal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586 José Wilson Cursino • Sylvia Regina Temer Cursino • Maria Antonieta Longo Galvão da Silva

33

Patologia da Órbita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587 Eduardo Ferrari Marback • Lívia Maria Nossa Moitinho • Roberto Lorens Marback

34

Anatomia Patológica das Uveítes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 Maria Cristina Martins

35

Patologia da Retina e Vítreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611 Danilo Cruz Sento Sé • Eduardo Ferrari Marback • Roberto Lorens Marback

36

Tumores da Retina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625 Eduardo Ferrari Marback

37

Patologia do Nervo Óptico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635 Joaquim Marinho de Queiroz • Joaquim Marinho de Queiroz Júnior

Índice Alfabético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647

X


P A R T E  I

Fisiologia do Aparelho Visual


Adalmir Morterá Dantas

C a p í t u l o  |  1

Fisiologia da Túnica Fibrosa

A túnica fibrosa do olho compreende três estruturas, que serão abordadas separadamente: córnea, limbo e esclera.

CÓRNEA Introdução A córnea constitui o sexto anterior do olho e é mais recurvada do que as outras partes (Fig. 1). Sua forma é a de um menisco elíptico com grande eixo horizontal (11 a 12,5 mm) e com o vertical mais curto (10 a 11,5 mm). No olho enucleado e dissecado, a face posterior aparece circular, com um diâmetro médio de 11,7 mm. O raio de curvatura da face anterior sobre o meridiano menor é, em média, de 7,8 mm (6,8 a 8,5 mm), de 7,7 mm no sentido vertical. O da face posterior é o mais curvo: 6,5 mm para o meridiano vertical. A espessura da córnea aumenta do centro (em média 0,52 mm) em direção à periferia para atingir 0,7 mm no limbo. Essa espessura aumenta no fechamento das pálpebras, particularmente durante o sono por hipóxia, e também é influenciada pela idade (Fig. 2). O poder refrativo é, em média, 42 dioptrias e representa 2/3 do poder óptico do olho humano. Na topografia da córnea, consideram-se os seguintes elementos (Fig. 3): (1) zona apical: a) centro geométrico da zona apical, b) centro geométrico da córnea e c) centro visual da córnea; (2) zona transicional e (3) zona limbar. A zona apical é a área da córnea sobre a qual a curvatura corneana, em cada meridiano primário, é regular e constante. Pode estar localizada centralmente ou deslocada excentricamente em qualquer quadrante da córnea.

2


3  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Córnea Canal de Schlemm

Íris

Humor aquoso Lente

Corpo ciliar

Zônula

Corpo vítreo Retina Esclera

Disco óptico

Fovéola

Coroide Mácula Nervo óptico Fig. 1 Secção transversa do olho humano.

O centro geométrico da zona apical é determinado pela interseção do maior e menor diâmetro da zona apical. O centro geométrico da córnea é o ponto determinado pela interseção do maior e menor diâmetro da córnea. Seu centro visual é o ponto formado pela interseção do eixo visual com a sua superfície anterior. A margem limitante da zona apical é a parte mais periférica dessa zona. A zona transicional é a porção da córnea colocada entre a zona apical e a zona limbar. A zona limbar é a porção mais periférica da córnea antes da união com a esclera. A face anterior convexa e de forma elíptica é coberta pelo filme lacrimal pré-corneano, e, por seu intermédio, está em contato com a conjuntiva palpebral e as pálpebras. A face posterior côncava é circular e constitui o limite externo da câmara anterior e o ângulo iridocorneano. Ela está em contato com o humor aquoso e, por seu intermédio, está associada às outras estruturas que constituem o segmento anterior, que são a íris, a pupila e o cristalino. Pela sua circunferência, a córnea está em relação com a conjuntiva, a episclera, a esclera e as vias de drenagem do humor aquoso. Na constituição histológica da córnea, considera-se:


11,7 mm

11,7 mm

11,7 mm

10,6 mm

4  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ...

A ANTERIOR

POSTERIOR

C 7

,52

7,8 mm 2,6 mm

B ,67

A

B

Zona limbar Zona transicional

Centro geométrico da zona apical Zona apical

Centro geométrico da córnea Centro visual da córnea

Figs. 3 (A e B)  As zonas e centros da superfície corneana. (Girard LJ. Corneal contact lenses. Saint Louis: C. V. Mosby, 1970; p. 348.)  

Margem limitante sa zona apical

4 mm

Figs. 2 (A-C) Estes três diagramas mostram: A. a forma elíptica das faces anterior e posterior da córnea; também os diâmetros vertical e horizontal das faces anterior e posterior da córnea; B. o raio da curvatura da córnea e da esclera; C. alturas corneana e central (4 mm). Da córnea, opticamente importantes; também a comparação da espessura das partes central e periférica da córnea . (Hogan MJ; Alvarado JÁ; Weddell JE. Histology of the Human Eye. An Atlas and Textbook. Philadelphia: W. B. Saunders, 1971; p. 61.)  

11,5 mm

,6


5  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Epitélio e o filme pré-corneano O filme pré-corneano, por suas funções metabólicas e ópticas, é indispensável ao epitélio corneano. Para alguns autores, seria a primeira camada histológica corneana e se coloca sobre as microvilosidades das células epiteliais superficiais. O filme lacrimal apresenta três fases: (1) uma fase mucoide originada das células caliciformes, de Henle e de Manz, de 0,002 a 0,004 mm de espessura; (2) uma fase intermediária aquosa originada das glândulas lacrimais principais e acessórias (Krause e Wolfring), de 6 a 10 mm de espessura; e (3) uma fase superficial lipídica (0,1 mm) com dupla orientação: polar em contato com a fase aquosa e não polar ao nível da interface ar – filme lacrimal. É secretada por diversas glândulas, entre elas as de Meibomius, Zeis e Moll (Holly e Lemp, 1977) (Fig. 4).

FILME LACRIMAL CAMADAS

GLÂNDULAS

EXTERNA

LIPÍDICA

Meibomius Zeis Moll

MÉDIA

AQUOSA

Wolfring Krause

INTERNA

MUCOIDE

Henle Manz

Fig. 4  Camadas do filme lacrimal e glândulas.

O filme pré-corneano ou lacrimal, com suas propriedades físicas e composição química, é de suma importância para as funções metabólicas e ópticas da córnea (Quadro 1). A camada aquosa contém uma variedade de sais e proteínas diluídas. A camada de lipídio consiste predominantemente em uma grande variedade de cerumes e ésteres de colesterol. Ela representa uma formulação protetora para a superfície externa do olho e retira os fragmentos da superfície corneana, representando um líquido de perfusão para esse propósito. O filme lacrimal é uma superfície opticamente uniforme e a camada aquosa contém lisozima e outras proteínas que possuem funções antibacterianas (Milder, 1987). A camada de lipídio do filme tem por propósito básico estabilizar o filme, especialmente durante o tempo em que ele permanece intacto (15 a 40 s) antes que rompa e estimule a próxima piscadela (Davson, 1990). Esse período de tempo geralmente é conhecido como o tempo de ruptura do filme lacrimal (Whikehart, 2003). A composição de lipídios nas lágrimas é bastante complexa. Uma grande variedade de ácidos graxos, seus derivados de álcool e o colesterol constituem os cerumes e ésteres de colesterol, que são a maioria dos lipídios ali encontrados. Um pouco mais que 25% dos tipos de lipídios não foram ainda completamente caracterizados. Quatro por cento dos lipídios re-


6  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Quadro 1  Propriedades físicas e composição química da lágrima e do plasma humano

Lágrimas

Plasma

Propriedades físicas Pressão osmótica

0,9% NaCl (300 mosm/l)

6,62 atm

pH

7,4 (7,3 a 7,7)

7,739

Índice de refração

1,357

1,35

Volume

0,50 a 0,67 g/16 h (ao despertar)

Componentes químicos gerais Sólidos, total

1,8 g/100 ml

8,6 g/100 ml

Água

98,2 g/100 ml

94 g/100 ml

Bicabornato

26mEq/l

24,3 mEq/l

Cloreto

135 mEq/l

102 mEq/l

Potássio

15 a 29 mEq/l

5 mEq/l

Sódio

142 mEq/l

137 a 142 mEq/l

Proteína total

0,669 a 0,800 g/100 ml

6,7 g/100 ml

Albumina

0,394 g/100 ml

4,0 a 4,8 g/100 ml

Globulina

0,275 g/100 ml

2,3 g/100 ml

Amônia

0,005 g/100 ml

0,047 mg/100 ml

Eletrólitos

Substâncias nitrogenadas

Ácido úrico Ureia

3 a 5 mg/100 ml 0,04 g/100 ml

26,8 mg/100 ml

Nitrogênio total

158 mg/100 ml

1.140 mg/100 ml

Nitrogênio não proteico

51 mg/100 ml

27 (15 a 42) mg/100 ml

2,5 (0 a 5,0) mg/100ml

80 a 90 mg/100 ml

Nitrogênio

Carboidratos Glicose

Ácidos orgânicos, vitaminas, enzimas Ácido cítrico

0,6 mg/100 ml

2,2 a 2,8 mg/100 ml

Ácido ascórbico

0,14 mg/100 ml

0,1 a 0,7 mg/100 ml

Lisozima

1.438 (viscosimétricos) (800 a 2.500 unidades/ml)

(Milder B. The Lacrimal Apparatus. In: Moses RA. Adler’s Physiology of the Eye: Clinical Application. 7th ed. St. Louis, C. V. Mosby, 1981; p. 20.)

presentam ácidos graxos precursores não agrupados e moléculas de colesterol (Nicolaides, 1986). As propriedades físico-químicas cooperativas desses ésteres proveem a habilidade dos lipídios para: (1) fluir de seus ductos para as bordas das pálpebras; (2) formar um filme sobre a camada aquosa e manter contato com elas; (3) aderir à pele da pálpebra e atuar com


7  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... uma barreira para a camada aquosa; e (4) formar um selo impermeável quando as pálpebras estão fechadas. No filme lacrimal pré-corneano, a camada mucoide contém glicoproteínas mucosas (também conhecidas como mucinas). Essas proteínas são similares às mucinas encontradas em outros tecidos que secretam mucos, como, por exemplo, o trato gastrintestinal, as passagens nasais e a traqueia. As mucinas possuem maiores quantidades de carboidratos do que as glicoproteínas do soro e da membrana celular. Entretanto, elas ainda são consideradas glicoproteínas, pois são compostas de açúcares de cadeia curta. Os carboidratos estão ligados às várias cadeias curtas ao longo da extensão da unidade da cadeia de polipeptídeo. Cada unidade da cadeia de polipeptídeo que contém esses carboidratos é separada por uma cadeia de peptídeo de pequena extensão que não possui carboidratos. Isto resulta em uma molécula heterogênea. Berta e Török (1986) afirmaram que, tipicamente, há uma significativa proporção do aminoácido prolina nessas proteínas, e isto parece sustentar a natureza aleatória de sua estrutura. Os pesos moleculares representativos das mucinas não oculares são 0,5 a 16 x 105 dáltons. Estima-se que as mucinas oculares sejam maiores do que 2,5 x 105 dáltons (Chao, Butala e Herp, 1988; Tiffany, 1997). Aproximadamente 55% da composição das mucinas oculares são carboidratos. As mucinas oculares são inicialmente secretadas pelas células caliciformes conjuntivais. Elas mantêm a estabilidade do filme lacrimal, atuam como um lubrificante biológico na superfície epitelial e são tampões viscoelásticos contra choque mecânico. As mucinas sustentam a estabilidade do filme lacrimal ao aumentarem a sua viscosidade e ao manterem os lipídios no interior de sua estrutura para que possam ser reutilizadas após a piscadela. Várias condições patológicas farão com que as mucinas sejam reduzidas ou ausentes no filme lacrimal, como, por exemplo: deficiência de vitamina A, penfigoide ocular, síndrome de StevensJohnson e queimaduras por álcali. Todas essas condições produzem destruição das células caliciformes, com a resultante perda da produção de mucina. Isso resulta em um rompimento rápido do filme lacrimal e ocorre mesmo quando há um volume adequado da camada aquosa de lágrimas (Whikehart, 2003). O epitélio corneano representa 10 a 12% da espessura total da córnea (60 a mm) e está constituído de diversas camadas celulares: cinco a seis no centro da córnea; oito a dez na periferia (Fig. 5).

Fig. 5  Córnea humana normal. Epitélio pluriestratificado, membrana limitante anterior e parte anterior da substância própria. (Pouliquen I. Atlas D. Histologie et D’Ultrastructure du globe oculaire. Paris: Masson, 1969; p 8.)

As células da camada superficial apresentam uma forma achatada e são unidas por junções intercelulares muito resistentes, que são as zônulas de oclusão. Estas são especializações indispensáveis para manter o filme lacrimal e a barreira epitelial. Observam-se ainda duas a três ca-


8  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... madas de células com aspecto poligonal na parte mais profunda. As superfícies das membranas apresentam expansões microscópicas (microvilosidades, formações reticuladas e micropregas). Sua face externa é mais espessada e forma o glicocálice. Várias tecnologias contribuíram para o conhecimento atual da estrutura da membrana. Todas parecem confirmar que a representação das membranas é o modelo em mosaico, período formado por lípides e proteínas globulares (Fig. 6). O modelo básico é um folheto bimolecular de fosfolípides com seus grupos hidrofílicos (polares) voltados para fora e seus grupos hidrófobos (apolares) voltados para dentro da membrana. As proteínas estão imersas na camada lipídica bilaminar, projetando-se de forma variada a partir da superfície. Os polissacarídeos se projetam para fora da superfície e estão ligados às glicoproteínas e aos glicolípides). A posição dos constituintes proteicos não é constante. Diferente, as variadas propriedades e os constituintes proteicos (enzima, receptores, sítios antigênicos, sítios de permeabilidade) conferem uma natureza fluida (modelo em mosaico líquido) à membrana, que parece corresponder às atividades fisiológicas dinâmicas. As proteínas globulares, hidrofílicas, podem ser as responsáveis pela permeabilidade seletiva de algumas substâncias hidrossolúveis, funcionando como poros, enquanto os componentes lípides explicam a relativa facilidade de passagem de substâncias lipossolúveis.

Meio extracelular

Glicoproteína

Proteínas integrais

Glicolipídios

Fosfolipídios

Colesterol Proteína periférica

Canal Citoplasma

Fig. 6 Modelo do mosaico fluido da membrana celular. Lípides são colocados em uma bicamada. Proteínas integrais são embebidas na bicamada e podem formar canais. Proteínas periféricas não penetram na bicamada. (Rhoades RA; Tanner GA. Medical Physiology. Boston: Little, Brown, 1995; p. 15.)

A periferia da membrana celular está revestida por um material rico em carboidratos que se denomina glicocálice, estando bem desenvolvido em algumas células. Todas as células eucariontes têm uma delgada cobertura externa de material rico em hidratos de carbono, denominada de glicocálice. Podemos demonstrar sua existência pelo método de PAS ou


9  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... pela união com moléculas de lecitina marcadas. As moléculas de hidratos de carbono que intervêm são dos glicolípides da membrana e (especialmente) glicoproteínas e proteoglicanas, porque o glicocálice é uma parte integrante da membrana celular, que desempenha um papel importante nas diferentes formas de interação celular, como, por exemplo, processos de adesão celular, circulação de linfócitos e outros processos de sinalização ou de reconhecimento, uma vez que, frequentemente, o glicocálice intervém na formação de receptores sobre a superfície celular. Um receptor é um lugar de união – constituído por uma proteína, uma glicoproteína ou um polissacarídeo – em qualquer lugar sobre a superfície ou dentro de uma célula, ao qual se une especificamente uma substância, como, por exemplo, um hormônio, um neurotransmissor, um metabólito, um agente farmacológico, para então se realizar a formação de uma resposta específica. A substância que se liga a um receptor deve ser denominada “ligante”. A especificidade da ligação entre o receptor e o ligante deve-se ao fato de que os ligantes possuem complementaridade estereoquímica, razão pela qual apresentam configurações tridimensionais que coincidem exatamente com o lugar de união, como uma “chave com a fechadura”. Apesar de suas diferentes funções, todas as membranas celulares compartilham uma mesma estrutura básica: uma bicamada lipídica delgada (5 nm), onde flutuam numerosas proteínas retidas por ligações não covalentes. Essas proteínas apresentam parte de suas cadeias polipeptídicas em um e outro lado da membrana, e podem atravessar a membrana uma única vez ou possuir regiões que atravessam a bicamada múltiplas vezes. A bicamada lipídica cumpre as funções de barreira hidrofóbica e confere à membrana fluidez e alta resistência elétrica. As proteínas, por sua vez, são as responsáveis pela comunicação do interior celular com o espaço extracelular e pelas interações entre as células. As proteínas estão envolvidas em processos enzimáticos, de transporte e de transmissão de informação. Existem dois tipos de proteínas ligadas aos processos de transporte: os canais e os transportadores. Os canais formam pequenos poros hidrofílicos que, quando estão abertos, permitem a passagem seletiva de íons inorgânicos de tamanho e carga adequados. Os transportadores são proteínas capazes de se ligar a um soluto específico e, imediatamente, transferi-lo para o outro lado da membrana mediante mudanças conformacionais mais ou menos complexas. Na superfície lateral das células, observam-se especializações, tais como as junções intercelulares e compartimento lateral extracelular. Entre as junções intercelulares, há a zônula de oclusão, a zônula de adesão, a mácula de adesão ou desmossomo e os nexos (Fig. 7). A zônula de oclusão é uma estrutura contínua que rodeia inteiramente cada célula. Aqui ocorre uma fusão dos folhetos externos das membranas de duas células vizinhas, desaparecendo completamente o espaço intercelular. Nem todas as zônulas de oclusão vedam completamente a passagem de substâncias. Com o auxílio de compostos eletrodispersantes, como, por exemplo, os sais de lantânio, de peso molecular médio, verifica-se a passagem desses compostos. No epitélio corneano, por causa da grande permeabilidade de substâncias, é possível que as zônulas de oclusão deixem passar substâncias, e, no endotélio corneano, as zônulas de oclusão permitem a passagem de sais de lantânio.


10  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ...

Microvilosidade Borda estriada

D Zonula occludens Núcleo da célula epitelial prismática

E Zonula adherens

Membrana plasmática Membrana basal

Macula adherens

F

(desmossomo)

A

B

C

Figs. 7 (A-F) Representação esquemática de um complexo de junção ou complexo unitivo entre extremidades adluminais de células epiteliais prismáticas. A. As inter-relações de células prismáticas simples do intestino delgado, segundo a microscopia óptica. B. A estrutura do complexo justaluminal da região delineada em A, vista ao microscópio eletrônico. C. Detalhes adicionais da junção, demonstrados por fotomicrografias eletrônicas de elevado aumento e alta resolução. D, E e F. As diferentes regiões do complexo unitivo em secções transversais. Observar que os folhetos externos do plasmalema de células adjacentes estão em contato em torno de toda a circunferência da célula da região da zonula ocludens, mas estão separados por espaço regular em torno da circunferência da célula zonula adherens. A macula adherens do complexo unitivo, que se assemelha aos desmossomos de outras regiões, consiste em pontos de adesão. Notar que os esquemas das secções transversais mostram o plasmalema aumentado desproporcionalmente em relação à área celular; ao mesmo nível de ampliação, esta última ocuparia mais do que a largura da página toda. (Bailey FR et al. Histologia. São Paulo: Edgard Blucher, 1971; p. 76.)

A zônula de adesão é muito semelhante à dos desmossomos, porém aquela é uma estrutura contínua em torno da célula, enquanto os desmossomos se dispõem como botões. Na zônula de adesão existe também um material eletrodenso no espaço intercelular, formando lâminas que aparecem como linhas nas eletromicrografias. Também, como nos desmossomos, ao nível da zônula de adesão existe um espessamento do folheto interno de placa. No desmossomo, o espaço de 15 a 20 nm, existente entre as membranas, permanece inalterado, mas aí surge um material mais denso do que os discos paralelos. Estes aparecem como linhas nas eletromicrografias. Através da aplicação de fortes deposições de metais pesados, alguns setores têm sugerido a existência de estriações transversais no espaço intercelular do desmossomo, unindo as membranas das duas células. Embora, nos desmossomos, as membranas não apresentem modificação em sua espessura, há a deposição de uma camada amorfa, eletrodensa, na face citoplasmática de cada membrana. Nessa camada se inserem tonofilamentos que se aprofundam no interior da célula. Desse modo, os desmossomos são locais, o citoesqueleto se prende à membrana celular e, ao mesmo tempo, as células aderem umas às outras. A adesão é dependente do íon cálcio, sendo abolida quando esse íon é removido.


11  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Os nexos foram observados entre as células epiteliais e corneanas. Cada nexo tem a forma de uma placa constituída pelas membranas de duas células contíguas, ficando o espaço intercelular reduzido em cerca de 2 nm, sem que haja fusão entre as membranas. Muitas das junções tidas originalmente como íntimas têm sido caracterizadas como estruturas que permitem a passagem de certos pequenos marcadores. Frequentemente, o marcador usado é uma suspensão de sais de lantânio, contendo partículas menores do que 2 nm de diâmetro. Essas junções são às vezes chamadas junções eletrotônicas ou de “baixa resistência”. Uma corrente elétrica introduzida numa célula passa rapidamente para outra. Isto significa que os íons inorgânicos, os transportadores comuns de correntes bioelétricas, podem passar de uma célula para outra. Na ausência de nexos, isto geralmente não ocorre, uma vez que a membrana celular é um isolante. Pode-se aceitar, com base em todas as evidências morfológicas existentes, esse modelo estrutural funcional que, embora possível, está ainda à espera de dados novos que provem sua validade. Na superfície basal das células cilíndricas, encontramos o hemidesmossomo. Este existe porque não há a metade que pertenceria à outra célula epitelial. As células dos epitélios apoiam-se numa membrana não celular, chamada lâmina basal, que separa o epitélio do tecido conjuntivo. A face das células epiteliais em contato com a lâmina basal evidencia estruturas parecidas com os desmossomos, porém denominadas hemidesmossomos por não possuírem a metade que pertenceria à outra célula epitelial. As células superficiais apresentam poucas organelas intracitoplasmáticas e um tempo de vida limitado. As células mais jovens são nucleadas, porém o núcleo parece geralmente fragmentado, como nas células em descamação. O aspecto claro do citoplasma dessas células parece ser devido à pobreza do material fibrilar, porém encontram-se ribossomos livres e cisternas do retículo endoplasmático. O aparelho de Golgi é necessário para a síntese de proteínas, e as mitocôndrias são encontradas como pequenos “cristais”. Observam-se ainda numerosos filamentos de actina dispostos horizontalmente na proximidade da membrana. As microvilosidades e as micropregas apresentam filamentos de actina, que permitem a mobilidade dessas estruturas. As microvilosidades são expansões do citoplasma e mostram numerosos filamentos. Todas as células realizam a absorção de diversas substâncias. As moléculas pequenas penetram nas células por difusão passiva, facilitada ou ativa. As macromoléculas penetram por pinocitose ou fagocitose. Cada microvilosidade é uma expansão do citoplasma e contém numerosos microfilamentos. Seu glicocálice (complexos proteínas-polissacarídeos) é mais espesso do que o resto da célula. A função das microvilosidades é aumentar a área da membrana, a fim de facilitar o transporte das substâncias da superfície para o interior da célula. A superfície corneana é rica em microvilosidades. Estas retêm a lágrima, para que possam existir trocas metabólicas (Fig. 8). As micropregas representam um conceito em microscopia de varredura, onde existiriam verdadeiras micropregas, sendo atualmente negadas por diversos autores. Apenas microvilosidades devem existir e, em determinadas ocasiões, dão o aspecto de micropregas.


12  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ...

a a b

Fig. 8 Microscopia eletrônica do epitélio corneano. a. Microvilosidades; b. Zônula de oclusão. (Hogan MJ; Alvarado JA; Weddell JE. Histology of the Human Eye. An atlas and textbook. Philadelphia: W. B. Saunders, 1971; p. 79.)

No citoesqueleto celular, os microtúbulos e os microfilamentos são observados. Os microtúbulos apresentam uma estrutura proteica quaternária. Cada microtúbulo é formado pela associação de monômeros, moléculas proteicas globosas de igual composição, que se arrumam em hélice, constituindo o microtúbulo. Os microfilamentos são também estruturas frequentes no citoplasma, cujo estudo foi facilitado pela introdução do glutaraldeído como fixador. Admite-se que sua estrutura seja também derivada da polimerização de moléculas proteicas globosas, mas, em vez de formarem um túbulo, a associação é de três ou mais fios de monômeros que se torcem entre si. O aspecto lembra o de três rosários torcidos. Cada conta do rosário representaria uma molécula do monômero. Como no caso dos microtúbulos, os autores acham que os microfilamentos também têm um papel na manutenção da estrutura interna da célula, tomando parte na formação do citoesqueleto. A camada intermediária é constituída de células mais globulosas unidas por numerosos desmossomos. Estas representam o estágio de transição entre as células basais e as células superficiais. A histologia revela duas a três camadas de células poliédricas ou poligonais com núcleo ovalar, onde o grande eixo é paralelo à superfície da córnea. Essas células apresentam expansões laterais que asseguram a interconexão com as outras células intermediárias e as células basais. O citoplasma das células poligonais é rico em tonofibriIas, que contribuem para manter a forma das células. As outras organelas intracitoplasmáticas são pouco numerosas. Existem mitocôndrias, cisternas do retículo endoplasmático e aparelho de Golgi. A camada basal é uma camada uniestratificada de células altas (células cilíndricas), ditas colunares, onde o núcleo ovalar está orientado perpendicularmente à superfície da córnea. Essa camada representa mais de um terço da espessura do epitélio e constitui a camada germinativa. As células medem de 18 a 20 mm de comprimento e de 8 a 10 mm de diâmetro, e


13  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... possuem numerosas mitoses. Encontramos ainda mitocôndrias, aparelho de Golgi, retículo endoplasmático e numerosos grânulos de glicogênio, que representam uma fonte energética. A membrana citoplasmática apresenta numerosas interdigitações celulares, os desmossomos, e na superfície basal existem numerosos hemidesmossomos em relação à lâmina basal. Outra estrutura importante subepitelial é a membrana basal. Ela constitui uma entidade anatômica separando a lâmina limitante anterior (membrana de Bowman) e o epitélio. É sintetizada pelas células basais epiteliais. Suas funções principais são: (1) guia para a migração celular, notadamente na morfogênese; (2) manutenção da arquitetura dos tecidos; (3) suporte para a adesão celular; (4) emissão ou transmissão de informações; e (5) agir como membrana semipermeável. A membrana basal tem uma espessura de 80 Å e é melhor observada pelo PAS. A microscopia eletrônica mostra a evidência de uma dualidade morfológica: (1) a lâmina lúcida situada sobre a face celular da membrana basal, clara aos elétrons, medindo 23 a 25 mm de espessura, e (2) a lâmina densa profunda, densa aos elétrons, de 46 a 48 mm de espessura. A composição da membrana basal mostra a presença de proteínas colágenas e não colágenas, formando uma malha molecular delicadamente organizada entre as células e o tecido conjuntivo subjacente. Na composição das membranas basais, temos (Quadro 2): ƒƒ Uma rede de colágeno tipo IV (não fibrilar), sendo a resistência mecânica da membrana basal devida ao seu esqueleto de colágeno tipo IV; entretanto, este pode transformar-se em seu ponto fraco, pois o colágeno IV pode ser degradado por colagêneses, principalmente aquelas produzidas por leucócitos durante o processo inflamatório; ƒƒ Colágenos tipos I, III e VII (fibrilares), com o último formando fibrilas de ancoragem que envolvem os tipos I e III, conectando-os à lâmina basal; ƒƒ Associadas às proteoglicanas, encontramos as glicoproteínas adesivas: fibronectina e laminina. As glicoproteínas adesivas são estruturalmente diversas e possuem como principal propriedade a habilidade de ligarem-se a outros componentes da matriz extracelular e com proteínas integrais de membrana. Elas então ligam os componentes da matriz uns aos outros e às células. A laminina é a glicoproteína mais abundante das membranas basais. Consiste em uma família de proteínas de matriz com 820 kda, possuindo uma estrutura heterotrimérica cruzada que atravessa a lâmina basal, ligando-se a receptores específicos na superfície celular e a componentes da matriz, como colágeno tipo IV e o heparan sulfato (Fig. 9). A laminina também está envolvida na mediação da ligação celular ao tecido conjuntivo, possuindo sítios de ligação para as integrinas na sua molécula. Células em cultura expostas à laminina alteram o crescimento, capacidade de sobrevivência, morfologia, graus de diferenciação e motilidade. Quando expostas ao fator de crescimento fibroblástico (FGF) na presença da laminina, células endoteliais em cultura se alinham e, subsequentemente, formam tubos capilares, o que aponta para uma capacidade organizadora no processo de angiogênese. A fibronectina é uma proteína adesiva, multifuncional, cuja função primária é aderir as células a uma variedade de matrizes. Ela possui aproximadamente 450 kda e consiste em duas cadeias mantidas juntas por pontes dissulfeto. Ela se encontra associada à superfície celular, a membranas basais e a matrizes pericelulares, sendo produzida por fibroblastos, monócitos e células endoteliais, entre outras.


14  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Quadro 2  Componentes da membrana basal, com suas respectivas origens e funções

Componente

Origem

Função

Colágeno tipo IV

Epitélio

Principal componente das membranas basais, interagindo com a laminina e o heparan sulfato; Interage indiretamente com células (adesão) através da laminina; Liga-se fortemente à laminina, em ligação mediada pelo nidogen; Liga-se à heparina; Forma uma rede com os demais componentes da membrana basal.

Colágeno tipo I

Conjuntivo

Suporte mecânico; Promove um meio próprio para migração celular, diferenciação e atração.

Colágeno tipo III

Conjuntivo

Suporte mecânico; Promove um meio próprio para migração celular, diferenciação e atração.

Colágeno tipo VII

Conjuntivo

Constitui fibrilas de ancoragem, que prendem os colágenos I e III à lâmina basal.

Perlecan

Conjuntivo

Promove a atração e agregação celular; Participa na montagem da membrana basal (proteína central/núcleo); Funciona como filtro iônico; Controla a atividade da serina-protease e possivelmente armazena fator de crescimento básico para fibroblastos (b-FGF).

Laminina

Epitélio

Promove adesão, proliferação, migração, diferenciação e crescimento; Medeia a adesão das células epiteliais ao colágeno tipo IV.

Fibronectina

Conjuntivo

Promove a adesão celular, afeta a morfologia celular, migração, quimiotaxia, diferenciação e organização do citoesqueleto; Participa na fagocitose, hemostasia e trombose; Apresenta níveis elevados durante a morfogênese, a migração celular, o processo inflamatório, cicatrização de feridas e fibrose.

Hialuronato

Conjuntivo

Função estrutural: liga-se a proteoglicanas e a proteínas de ligação da matriz extracelular; Influencia no comportamento celular ao ligar-se à superfície das células.

Condroitina-4sulfato Condroitina-6sulfato

Conjuntivo

Controla a formação de fibrilas; Influencia a elasticidade do tecido, a migração e adesão celular; Influencia a organização da matriz extracelular; Prende as células epiteliais à matriz extracelular.

Heparan sulfato

Epitélio

Prende as células epiteliais à matriz extracelular; Cria superfície antitrombogênica no endotélio; Confere seletividade à filtração através da membrana basal; Comporta-se como receptor de baixa atividade.

Nidogen

Epitélio

Liga-se à laminina, ao colágeno tipo IV e Ca2+; Adesão celular.

Entactina

Epitélio

Liga-se à laminina, ao colágeno tipo IV e Ca2+; Adesão celular.

Citotactina

Conjuntivo

Medeia a adesão celular.

(Dantas CJS. Reparação Tecidual. Aspectos celulares e moleculares. In: Siqueira JR JF; Dantas CJS. Mecanismos celulares e moleculares da inflamação. Rio de Janeiro: MEDSI, 2000; p. 189.)


15  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ...

Cadeia A Colágeno

Proteoglicana

Cadeia B1

Proteoglicana

Colágeno

Cadeia B2

Célula

Heparan sulfato

Célula

Fig. 9 Desenho esquemático da molécula de laminina, em forma de cruz, constituída por três polipeptídeos presos entre si por grupamentos S-S (não mostrados). Estão indicadas as regiões da molécula de laminina que aderem às células e às macromoléculas de matriz extracelular. (Junqueira LC; Carneiro J. Biologia celular e molecular. 7 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1991; p. 237.)

A fibronectina liga-se a colágeno, proteoglicanas e fibrina, através de domínios específicos existentes ao longo de sua molécula. Ela também se liga a células, por meio de receptores que reconhecem uma sequência específica de aminoácidos do tripeptídeo arginina-glicina-ácido aspártico, abreviado RGD. O reconhecimento da sequência RGD desempenha papel-chave na adesão da célula à matriz. Desse modo, a fibronectina parece estar diretamente envolvida na adesão e distribuição das células, além de aumentar a sensibilidade de algumas delas aos fatores de crescimento, com a potencialização do efeito proliferativo em células endoteliais dos capilares (Fig. 10). Podemos encontrar essa glicoproteína sob forma solúvel no plasma (produzida por hepatócitos) ou como componente da matriz extracelular (fibronectina estromal). Neste último caso, ela pode ser um componente tanto da lâmina basal quanto da matriz intersticial do tecido conjuntivo frouxo. A fibronectina estromal é produzida por fibroblastos, macófragos e células endoteliais. Durante o reparo tecidual, a fibronectina estromal também é produzida localmente por: (1) fibroblastos; (2) macrófagos em regiões onde a migração de células da epiderme ocorre; (3) células endoteliais; (4) células da epiderme. A fibronectina desempenha vários papéis no reparo tecidual, incluindo promoção da agragação plaquetária, promoção de reepitelização, deposição de matriz e contração da ferida.


16  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... NH2

NH2

Ligação com colágeno

Ligação com célula Fig. 10 Esquema ilustrando a estrutura da molécula de fibronectina constituída por duas cadeias polipeptídicas (dímero) unidas por grupamento S-S. Cada cadeia apresenta-se constituída por porções enoveladas e por segmentos polipeptídicos flexíveis, que alternam com as porções arredondadas. Cada porção enovelada (arredondada) é especializada na adesão a determinadas macromoléculas, localizadas na superfície das células ou na matriz extracelular. Neste desenho simplificado, estão indicadas as funções de apenas algumas dessas regiões. (Junqueira LC; Carneiro J. Biologia celular e molecular. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1991; p. 236.)  

Ligação com heparina

HOOC

S

S

S

S

COOH

No reparo tecidual, a fibronectina é a primeira proteína a ser depositada na ferida, onde, juntamente com a fibrina, serve de forma preliminar e matriz para as células em migração e proliferação. Inicialmente temos a participação da fibronectina plasmática, que extravasa dos vasos danificados ou altamente permeáveis, existentes no local, e prontamente se liga à fibrina. O complexo fibrina-fibronectina forma uma malha através do leito da ferida que facilita a ligação e a migração de fibroblastos para dentro do coágulo. Além disso, fragmentos solúveis de fibronectina são quimiotáticos para fibroblastos e monócitos. A fibronectina é capaz de guiar a deposição ordenada de colágeno dentro do tecido de granulação, servindo como forma dos tipos III e I, bem como do colágeno VI. Em feridas dérmicas idosas, feixes de colágeno tipo I tornam-se mais proeminentes a expensas do colágeno tipo III e da fibronectina. Ela parece representar uma ligação necessária entre colágeno e fibroblastos, que torna possível a geração de forças na contração da ferida. No endotélio, a fibronectina é encontrada na membrana basal, e alcança concentração máxima ao mesmo tempo que o pico de mitoses do endotélio ocorre, indicando a participação dela na migração das células endoteliais. Na epitelização, ela está envolvida com a adesão das células da epiderme, migração e diferenciação, sendo assim as células epiteliais migratórias suportadas por uma malha de fibrina-fibronectina que fornece um substrato para adesão e pronta migração. ƒƒ Sulfato de heparano (heparan sulfato), que possui carga negativa, permitindo que a membrana basal funcione com um filtro aniônico, retendo cátions;


17  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... ƒƒ Perlecan, que é a proteoglicana mais comum nas membranas basais, onde promove a atração e agregação celular, serve de proteína central para a montagem da arquitetura das membranas basais, auxilia no processo de filtração iônica glomerular (seletividade glomerular), controla a atividade da serina-protease e, possivelmente, armazena fator de crescimento básico para fibroblastos (b-FGF). Outras glicoproteínas e proteoglicanas também estão envolvidas na composição das membranas basais. Em tecidos danificados, é comum verificar-se a destruição das células, enquanto a membrana basal que as suporta mantém-se íntegra. A capacidade de persistir após o dano torna-a capaz de fornecer uma superfície-guia para as células que irão reparar a lesão. Ela fornece um substrato no qual as células se apoiam e sobre o qual elas se arrastam para dentro do sítio da lesão, permitindo que elas cresçam e se dirijam para o lugar certo. As membranas basais podem atuar como filtros seletivos, devido à presença de moléculas altamente carregadas. Moléculas com carga negativa, como fibronectina e sulfato de heparano, estão presentes, o que explica a afinidade por Ca2+ e íons prata. Estes últimos, ao impregnarem a membrana basal, tornam-na visível em cortes histológicos. Exposição industrial aos íons prata causa a argiria, alteração na qual os pacientes apresentam a pele pigmentada. A pele vai ficando acinzentada pela retenção de íons de prata na membrana basal.

Lâmina limitante anterior A lâmina limitante anterior (membrana de Bowman) está situada entre a membrana basal epitelial e as substâncias próprias. Bem individualizada no homem, ela mede 8 a 14 mm na parte central da córnea. Aparece no quarto mês de vida embrionária, provavelmente sintetizada pelas células basais do epitélio. Entretanto, as células basais não são mais capazes de regenerála. Desse modo, todas as rupturas da lâmina limitante anterior levam a uma lesão cicatricial e, assim, às opacidades corneanas definitivas. Está composta de fibras colágenas colocadas ao acaso no seio da substância fundamental. As fibras colágenas apresentam estriações transversais e medem 20 a 30 mm de diâmetro e de 240 a 270 Å de comprimento. O colágeno tipo I é o principal constituinte da córnea e da esclera. A lâmina limitante anterior apresenta os colágenos V, VI e VII.

A substância própria A substância própria da córnea (estroma) apresenta 500 mm de espessura e é considerada um tecido conjuntivo altamente especializado (Fig. 11). Embora David Maurice (1957) não tenha sido a única pessoa a ficar intrigado pela transparência da córnea, o seu nome estará para sempre ligado a esse tópico, pois foi ele o primeiro a perceber que a única estrutura da córnea, e em particular a organização de suas fibrilas de colágeno, era a chave para a sua transparência. Suas ideias originavam-se não apenas das observações sobre o colágeno da córnea, mas também das próprias avaliações de sua birrefringência, da difusão da hemoglobina e do aumento de dispersão quando a córnea se torna edematosa.


18  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Epitélio

Lâmina limitante anterior

Substância própria

Lâmina limitante posterior

Fig. 11  Córnea humana.

Endotélio

As fibrilas de colágeno na substância própria da córnea compreendem moléculas de colágeno axialmente representadas de uma forma similar ao colágeno em outros tecidos conjuntivos. A periodicidade axial do colágeno, entretanto, é de 65 nm, comparada a 67 nm em tecidos, como os tendões. As fibrilas são hidratadas de forma que a distância lateral entre as moléculas constituintes é de cerca de 1 a 8 nm. A microscopia eletrônica não conseguiu revelar as extremidades fibrilares. Assim sendo, supôs-se que as fibrilas cruzam todo o plano da córnea antes de se fundirem com as fibrilas de colágeno no limbo ou continuarem na esclera. O diâmetro das fibrilas é bem uniforme, e foi medido por técnicas microscópicas e de difração. No microscópio eletrônico, o diâmetro varia de acordo com a preparação experimental empregada e, aparentemente, não muda com a idade, porém, utilizando-se a difração de raios X, vários estudos mostraram que o diâmetro do colágeno corneano humano está na região de 31 nm e aumenta para aproximadamente 34 nm com a idade. O diâmetro fibrilar médio permanece constante através da córnea antes de aumentar bruscamente no limbo. No microscópio eletrônico, não há mudança no diâmetro fibrilar da córnea humana como uma função da profundidade da substância própria. Sem dúvida, as micrografias eletrônicas subestimam o espaçamento centro-para-centro das fibrilas de colágeno. A difração dos raios X poderia fornecer um valor mais real, embora tenha que ser feita uma aproximação sobre a forma em que as fibrilas estão organizadas antes que se possa obter um valor com base nos dados dos raios X. Seus valores são de 61,9± 4,5 nm para a média através da espessura da córnea humana. Outros autores demonstraram que ocorre um aumento significativo no espaçamento da córnea central (cerca 57 nm) para a borda do limbo (cerca de 62 nm) seguido por aumento maior no próprio limbo. Ocorre também uma pequena variação do espaçamento como função da profundidade na córnea central humana, sendo o número de densidade das fibrilas 1 a 12 vezes maior na substância própria posterior. A precisa organização lateral das fibrilas de colágeno na substância própria é também difícil de ser deduzida pelo microscópio eletrônico. Muitas micrografias revelam um alto grau de ordem, mas não a perfeita trama exigida pela teoria original de transparência citada por Maurice (1957) (Fig. 12A-D). Entendimentos entre David Maurice e Gerald Elliot levaram ao uso


19  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... de fontes de raios X mais modernas para proporcionar uma resposta definitiva de que as fibras de colágeno são acondicionadas ou não numa trama perfeita na substância própria da córnea. Os resultados mostraram que não existe uma trama, que a ordem se estende a, no máximo, três diâmetros de fibrilas e é similar àquela que ocorre em líquidos. Entretanto, essa ordem de curto alcance é suficiente para permitir a transparência corneana na base dos efeitos da interferência propostos por Maurice (1957).

A

B

C

D

Figs. 12 (A-D) Diagrama sumário do estroma corneano. (A) Fibroblastos. Este diagrama apresenta seis fibroblastos situados entre as lamelas do estroma. Elas são delgadas e planas, com longos processos fibroblásticos de outras células situadas no mesmo plano. Acreditava-se que essas células formassem um verdadeiro sincício, porém a microscopia eletrônica refutou essa ideia. Quase sempre há um espaço intercelular de 200 Å de amplitude que separa as células. Ao contrário dos fibroblastos em outros locais, essas células ocasionalmente se unem com a mácula de oclusão. (B) Lamelas. A córnea é composta por um denso tecido conjuntivo fibroso muito organizado. Seu colágeno, que é uma proteína muito estável, com duração estimada em 100 dias, forma muitas lamelas. As fibrilas de colágeno dentro de uma lamela são paralelas umas às outras e percorrem toda a extensão da córnea. As lamelas sucessivas cruzam a córnea em um ângulo de uma para a outra. Três processos fibroblásticos são vistos entre as lamelas. (C) Diagramas para mostrar a orientação teórica das fibrilas de colágeno. Cada uma das fibrilas é separada de suas similares por uma distância igual. Maurice explicou a transparência da córnea baseado nessa exata separação equidistante. Como resultado dessa organização, as lamelas do estroma formam uma ordem tridimensional de grades de difração. Raios dispersos de luz que passam através desse sistema interagem entre si de uma forma organizada, resultando na eliminação da luz dispersa pela interferência destrutiva. As mucoproteínas, glicoproteínas e outros componentes da substância básica são responsáveis pela manutenção da posição adequada das fibrilas. (D) Orientação das fibrilas de colágeno em uma córnea opaca. O diagrama mostra as posições organizadas das fibrilas que foram desorganizadas. Devido a essa desorganização, a luz dispersa não é eliminada por interferência destrutiva e a córnea torna-se opaca. O edema na substância básica também produz embaçamento da córnea ao confundir a distância interfibrilar (Maurice DM. The structure and transparency of the cornea. J. Physiol., 1957, 136, 237 e 281.)

A matriz extracelular é, sem dúvida, muito importante. O colágeno no interior das fibrilas corneanas é predominantemente do tipo I, embora a presença do tipo V, encontrado nas fibrilas, seja considerada um fator que limita o crescimento da fibrila. Também não se sabe qual é a quantidade de colágeno tipo III existente na córnea, embora pareça estar presente em fibrilas isoladas de colágeno na substância própria do humano adulto. O colágeno do tipo VI está presente na córnea humana, embora não esteja nas próprias fibrilas. Em vez disto, o colágeno do tipo VI forma delgados filamentos com uma periodicidade de 100 nm. Esses filamentos correm ao longo das fibrilas de colágeno e entre elas, e, pro-


20  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... vavelmente, interagem com proteoglicanas da substância própria na matriz interfibrilar para estabilizar a ordenação das fibrilas de colágeno. Novos tipos de colágeno estão sendo continuamente descobertos e alguns deles são encontrados na substância própria. Por exemplo, o colágeno tipo XII parece estar distribuído periodicamente ao longo das fibrilas. Embora sua função exata seja desconhecida, ele pode ter a função de modificar o mecanismo fibrilar e, também, a organização fibrilar. Depois dos colágenos, o segundo grupo principal de proteínas extracelulares na substância própria são as proteoglicanas. Decorina é o sulfato condroitina/dermatano contendo molécula lumican; queratocan e mimecan são os que contêm queratan sulfato, cada um contendo uma proteína de núcleo diferente. Supõe-se que algumas dessas moléculas ou todas sejam responsáveis pela manutenção das posições relativas das fibrilas, restringindo o crescimento fibrilar. Coloração catiônicas demonstram que existe uma ligação regular de proteoglicanas às fibrilas de colágeno e que existem pontos específicos de ligação para diferentes moléculas. Recentemente, a especulação cresceu sobre as funções das proteoglicanas individuais e nova informação foi obtida pelo uso de modelos de camundongos transgênicos ou abatidos. É interessante que os camundongos deficientes em decorina não apresentam córneas opacas, enquanto os camundongos deficientes em keratocan parecem desenvolver leve opacidade quando envelhecem. A mudança fenotípica mais surpreendente ocorre nos camundongos deficientes em lumican, onde a opacidade da córnea está associada aos diâmetros fibrilares anormais e desordem no acondicionamento fibrilar. Isto indica uma importante função para a lumican na estrutura e organização do colágeno corneano. Em resumo, a organização do colágeno na substância própria da córnea é muito precisa e provavelmente controlada pela complexa organização das proteoglicanas que interagem com os colágenos dos tipos I, VI e XII. A ligação de íons também pode ser importante. A natureza das interações deve ser fraca, e os estudos dos edemas indicam que as fibrilas de colágeno não são interligadas e que as proteoglicanas são facilmente extraídas com soluções salinas. Entretanto, deve ser também observado que a organização é muito flexível – nos limites, as córneas podem estar edematosas e, após, retomarem a hidratação normal, ou podem ser congeladas e depois descongeladas, sem mudanças detectáveis para a organização do colágeno, conforme medição por difração dos raios X. A substância própria da córnea humana consiste em cerca de 300 lamelas empilhadas através de sua espessura central, cada uma contendo as fibrilas de colágeno paralelas descritas anteriormente. As lamelas adjacentes situam-se em ângulos diferentes, entre 0 e 90°. As lamelas da córnea podem ser observadas no microscópio de polarização, percorrendo ininterruptamente de limbo para limbo e são semelhantes a faixas finas, de cerca de 0 a 2 mm de largura e cerca de 1 a 2 mm de espessura (Fig. 12). Na medida em que córnea se espessa para fora do eixo óptico, também o número de lamelas aumenta, atingindo cerca de 500 em toda a espessura da substância própria no limbo. A microscopia eletrônica revela que as lamelas se dividem em uma direção anteroposterior, assim como horizontalmente, em ramos e são entrelaçadas ao cruzarem as fissuras entre os ramos. Além disto, uma proporção das lamelas anteriores se inserem na camada de Bowman. Foi sugerido que essas duas propriedades das lamelas anteriores contribuem para a estabilidade da forma da córnea anterior. Recentemente, foi descrito que determinado nível de entrelaçamento da substância própria também ocorre nas lamelas mais profundas.


21  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Inquestionavelmente, a dispersão dos raios X demonstrou que a maioria das fibrilas de colágeno na córnea central adota uma orientação preferida nas direções temporais inferior, superior e nasal. Posteriormente, análises quantitativas sugeriram que, nos ± 2 mm do centro da córnea, cerca de 66% das fibrilas são orientadas nos 45° dos setores em torno das direções temporais inferior, superior e nasal preferidas. Essa orientação preferida está limitada à metade posterior da substância própria. Do ponto de vista mecânico, sugeriu-se que a orientação preferida do colágeno evoluiu para a sustentação de trações dos músculos oculares. Se esse fosse o caso, esperar-se-ia que maior quantidade de colágeno percorresse a direção temporal nasal, porque os movimentos oculares horizontais são mais frequentes do que os verticais e, além disto, os retos mediais são os músculos extraoculares mais potentes. Entretanto, seria também esperado que a substância própria anterior, com sua estrutura entrelaçada, tivesse propriedades de sustentação de tensões diferentes para a substância própria medioposterior não entrelaçada altamente orientada, enquanto, de fato, a tensão é distribuída igualmente através da substância própria. É mais provável que a organização fibrilar seja influenciada em seu desenvolvimento pela mecânica do tecido. O colágeno do limbo tem uma distribuição interessante. Salientou-se que essas fibrilas do limbo não precisam percorrer um curso circular, mas poderiam ser fibrilas retas (no plano do olho) ou fibrilas em curvas que são tangenciais próximas ao limbo. A evidência para a rápida mudança na orientação preferida das lamelas da córnea para o limbo surgiu com o exame de microscopia eletrônica e com a dispersão nos raios X. Utilizando-se esta última técnica, foi caracterizado um anel circuncorneano bem definido de fibrilas de colágeno no limbo humano. O anel não era uniforme, variando em largura, em amplitude angular fibrilar e densidade fibrilar em torno da córnea. Uma das questões que permanecem em relação ao colágeno da córnea é exatamente como o colágeno da córnea predominantemente inferior-superior/nasal-temporal se integra às fibrilas predominantemente circunferenciais no limbo. Uma das possibilidades é que as fibrilas de colágeno continuam através do limbo até a esclera – isto seria necessário se elas estivessem envolvidas na sustentação da tração dos músculos extraoculares. Nesse caso, as fibrilas anulares seriam uma segunda população, uma proposição exequível considerando-se o aumento da espessura do tecido próximo e no limbo. O outro extremo é que as lamelas da córnea mudam de direção antes do limbo para terminarem percorrendo em torno do limbo ou correndo tangencialmente da córnea para a esclera. Para entender o mecanismo pelo qual o colágeno corneano se funde com o colágeno do limbo, pesquisadores fizeram uma série de experimentos com difração de raios X nos quais mapearam a orientação preferida de colágeno da córnea para o limbo. Eles descobriram que as direções ortogonais preferidas das lamelas da córnea começam a mudar a cerca de 1,5 mm do limbo, em cujo ponto elas se curvam em um espaço de 2,5 mm para se juntarem ao anel circunferencial, localizado a 1 mm na esclera.

Lâmina limitante posterior A lâmina limitante posterior (membrana de Descemet) apresenta ao nascimento uma espessura de 3 a 4 mm e, no adulto, de 10 a 12 mm. É homogênea, altamente refrátil, flexível e elástica,


22  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... parecendo ser uma membrana constituída de colágeno tipos IV e VII, laminina e fibronectina. A lâmina limitante posterior está composta de duas camadas diferentes: uma superficial, ao nível do terço anterior, próxima da substância própria, que corresponde à lâmina limitante posterior embrionária – essa parte está formada de fibrilas colágenas e de finos filamentos no seio de uma matriz glicoproteica; a outra camada, profunda e posterior, é secretada pelas células endoteliais após o nascimento. A espessura dessa membrana aumenta com a idade e possui uma capacidade parcial de regeneração. A parte superficial da lâmina limitante posterior está constituída de feixes verticais separados por intervalos claros de periodicidade de 100 mm. A parte posterior é relativamente homogênea e seu aspecto é finamente granular, sem periodicidade. Na periferia da córnea, em pessoas além de 20 anos, existem protrusões da lâmina limitante posterior: os corpúsculos de Hassal-Henlé. Seu número aumenta com a idade.

Endotélio O endotélio está constituído de uma monocamada que apresenta, em média, 400.000 células, que repousam sobre a lâmina limitante posterior, constituída de fibronectina e colágeno (tipos IV e VIII). Essas células apresentam uma morfologia regular, hexagonal, de 4 a 6 mm de espessura, de 20 mm de diâmetro. No homem, ao nascimento, sua densidade é de 3.500 a 4.000 células/mm2, decrescendo após a adolescência. Na idade adulta, a densidade normal se situa entre 1.400 e 2.500 células/mm2. Essas células apresentam na sua superfície numerosas expansões. A célula endotelial apresenta, em média, 18 a 20 mm de largura, 4 a 6 mm de espessura e núcleo com 7 mm de diâmetro (Fig. 13).

Membrana limitante posterior

Endotélio

Fig. 13  Córnea humana (ME).

As junções das células endoteliais entre as margens celulares laterais são unidas pelas zônula de oclusão e nexos, contribuindo para a formação do mosaico endotelial. Entre a face posterior das células endoteliais e a lâmina limitante posterior, existem complexos juncionais com menor poder de aderência.


23  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... As células endoteliais encontram-se dispostas em uma única camada, lado a lado, revestindo a superfície interna da lâmina limitante posterior, formando um verdadeiro mosaico de células, o endotélio ou, como classicamente é conhecido, o endotélio da córnea, denominação, apesar de clássica, incorreta.

Fisiologia A córnea é um tecido avascular e transparente, que assegura os dois terços do poder de refração do olho. Ela transmite as radiações de comprimento de onda compreendido entre 310 nm (ultravioleta) e 2.500 nm (infravermelho). Ela constitui uma barreira anatômica e fisiológica protetora das estruturas internas do olho. A resistência mecânica da córnea deve-se à substância própria, que representa, em média, 90% da espessura corneana. Está constituída de fibrilas de colágeno organizadas em estruturas cristalinas, separadas por proteoglicanas. Essas fibrilas de colágeno, assim como as proteoglicanas, são sintetizadas e renovadas pelos ceratócitos que são organizados em trama de células conectadas entre si. A organização espacial das fibrilas de colágeno (cristalina, distância interfibrilas constante) e a uniformidade do diâmetro das fibrilas evitam a difração dos raios luminosos e permitem a passagem ao humor aquoso da luz visível incidente.

Propriedades ópticas Transmissão da luz A taxa de transmissão da luz através da córnea aumenta com o comprimento de onda do espectro da luz visível (entre 400 nm para a luz violeta e 750 nm para a luz vermelha). É de 86% a 400 nm e 94% a 600 nm. Ao inverso, as radiações ultravioleta são fortemente absorvidas pela córnea. A córnea é uma grade de interferência destrutiva. O índice de refração das fibrilas de colágeno é de 1,47, e, da substância fundamental, de 1,34. Essa diferença de índice de refração cria uma dispersão da luz ao nível de cada fibrila. Entretanto, os efeitos das fibrilas se anulam entre elas graças à uniformidade do diâmetro e da distância interfibrilar e só persiste a propagação no sentido dos raios luminosos, permitindo assim a transmissão da luz através da substância própria. Essa uniformidade é, entretanto, relativa e a transmissão da luz através da substância própria é igualmente beneficiada porque o diâmetro das fibrilas e a distância interfibrilas são menores que o comprimento de onda da luz. A transmissão da luz diminui assim que a distância interfibrilar aumenta e que aparecem as zonas desprovidas de fibrilas (edema corneano). O diâmetro das fibrilas de colágeno e a distância interfibrilar são dependentes da presença das proteoglicanas (notadamente, o lumican; queratan sulfato). Em razão de sua disposição ordenada regularmente, as fibrilas não podem propagar a energia luminosa independentemente umas das outras. O diâmetro e o afastamento das fibrilas são muito inferiores aos comprimentos de onda da luz. Por isto, as ondas propagadas pelas fibrilas individuais interferem destrutivamente em todas as direções, exceto na do feixe incidente. Como a luz emitida não pode ser propagada senão nessa direção, toda a luz é transmitida na direção incidente. Um afastamento constante das fibrilas em todos os planos de seção da substância própria – paralelos na direção das fibrilas – é condição necessária à interferência


24  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... destrutiva. A substância própria deve ser uma rede bidimensional como, por exemplo, na malha hexagonal (Fig. 12). Outra condição é a igualdade do diâmetro das fibrilas, visto que todas devem emitir a mesma quantidade de luz. A teoria da trama permite compreender não apenas por que a córnea é transparente, mas também por que ela se opacifica sob diversas influências e por que, por exemplo, a esclera é opaca. Ainda que as fibrilas estejam dispostas mais frequentemente em feixes paralelos, a esclera é opaca porque o diâmetro delas varia entre 28 e 280 mm. O grande diâmetro de algumas delas aumenta ainda mais a luz difundida. Além disso, os próprios feixes têm espessura e comprimento mais variáveis e ordenação menos regular do que na córnea. Situação semelhante pode ser observada em um leucoma. O aumento da opacidade da córnea edematosa é explicado por uma desorganização da ordem das fibrilas. O fato de a córnea edematosa difundir sobretudo luz azul indica que o aumento da hidratação se situa no nível dos espaços interfibrilares e não apenas nos espaços interfasciculares ou interlaminares. Isto evidencia que os elementos propagados são de dimensões submicroscópicas. O excesso de hidratação interfibrilar diminuiria as forças que mantêm a posição das fibrilas e que são, provavelmente, forças eletrostáticas de repulsão entre cada fibrila e suas vizinhanças. Quando, em consequência do edema, os planos fibrilares sucessivos se afastam, as forças de repulsão entre as fibrilas dos planos adjacentes diminuem. Quando determinada fibrila não é mais mantida por essas forças, ela será repelida por suas vizinhas fora do seu plano, ou seja, vai perder seu alinhamento e a trama bidimensional será destruída. Da mesma forma, a desorganização das fibrilas explica de maneira satisfatória o efeito da opacificação ou do aumento da pressão ocular. A teoria de Maurice (1957) exige uma equidistância perfeita das fibrilas, e essa exigência é seu aspecto mais criticável, visto que uma estrutura tão rígida não é comum num meio biológico. Porém, “a agitação térmica provoca uma variação contínua do espaçamento dos centros difusores. Em consequência, as fibrilas nunca são dispostas em trama perfeita no instante em que ocorre a interação entre a luz e a fibrila. Disso deveria resultar difusão”. Seria preciso que as forças de repulsão fossem suficientemente grandes para assegurar uma rigidez absoluta. Tomando a fibrila de colágeno como unidade difusora, a teoria da trama negligencia as estruturas de maior dimensão constituídas pelo agrupamento das fibrilas em feixes. Não há dúvida sobre a existência dessas fibras, já que são vistas facilmente em virtude de sua birrefrigência em microscópio de polarização na córnea não fixada, e que a disposição delas, relativamente regular, dá lugar a fenômenos de difração da luz. A associação dessas fibras em lâminas de aspecto homogêneo é mais ou menos nítida segundo os grupos de vertebrados. Do mesmo modo que as células e os filetes nervosos, é possível que essas fibras, exercendo descontinuidades ópticas, intervenham pouco nas perdas de luz em suas superfícies por difusão ou reflexão, podendo ser de pouca importância. A teoria de Maurice (1957) fornece uma explicação ao fenômeno paradoxal da transparência da córnea. Muitos autores não a adotam sem restrição em virtude da rigidez na disposição regular das estruturas que ela encerra, bastante rara num tecido vivo. Apesar das graves críticas que se pode fazer à hipótese de Caspersson e Engström (1946), ela tem o mérito de apontar a provável ausência de descontinuidades bruscas no âmbito dessas estruturas. Talvez essa noção pudesse ser integrada a uma explicação mais flexível da transparência da córnea que a de Maurice (1957), conforme se encontra atualmente formulada.


25  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Refração da luz A interface anterior ar-córnea tem um poder refrativo muito elevado (48 D), que representa 80% do poder refrativo total do olho (60 D). Essa interface está constituída de duas interfaces sucessivas: ar (índice de refração = 1,000) – filme lacrimal (1,336) depois filme lacrimal (1,336) – córnea (1,376); o poder refrativo da interface anterior corresponde à soma do poder refrativo dessas duas interfaces sucessivas. A interface posterior humor aquoso-endotélio corneano tem um poder refrativo mais fraco porque a diferença do índice refrativo dos dois meios (córnea 1,376 e humor aquoso 1,336) é menor que para a interface anterior. Seu valor é de – 5D. O poder refrativo total da córnea é, assim, de 43 D (48-5), em média, se considerarmos como neglicenciável a espessura corneana. A importância da interface anterior ar-filme lacrimal no poder refrativo do olho explica que a regularidade do epitélio seja essencial à qualidade da visão.

Reflexão da luz A córnea se comporta igualmente como num espelho convexo. Uma fonte luminosa colocada a 50 cm da córnea fornece uma primeira imagem refletida pela face anterior da córnea situada a 6 a 7 mm para trás da mesma e uma segunda imagem refletida pela face posterior da córnea, de menor tamanho que a primeira (imagens de Purkinje). O tamanho da imagem refletida é função do raio de curvatura corneano (princípio utilizado pelos algoritmos dos topógrafos corneanos).

Comportamento mecânico A córnea tem uma resistência mecânica à pressão muito importante e superior à da esclera. A composição bioquímica do tecido conjuntivo corneano é de suma importância para o comportamento mecânico da córnea ou para a biomecânica da córnea (Quadro 3). A estabilidade da córnea é determinada por forças opostas, em equilíbrio dinâmico, que podem ser definidas como fatores intra e extracorneanos. Dentre os fatores extracorneanos, o mais importante é a pressão intraocular, que exerce uma força sobre a face interna da córnea. Sobre a face externa atuam a pressão atmosférica, as pálpebras, os músculos extraoculares (indiretamente, através de suas inserções esclerais) e o músculo ciliar que, durante a acomodação produz um encurtamento do diâmetro corneal e induz uma mudança de curvatura equivalente a 0,60 a 0,72 D. Os fatores intracorneanos são os inerentes à própria estrutura da córnea, a qual possui a elasticidade e características necessárias para suportar a pressão exercida pelos fatores extracorneanos, mantendo suas qualidades ópticas e sua curvatura estável. Isto é devido, em parte, à espessura corneana, mas sobretudo à especial disposição, densidade e entrecruzamentos das fibras colágenas do estroma. O estroma representa 90% da espessura corneana e é composto por água, glicosaminoglicanas e fibras colágenas dispostas em lâminas que se estendem de limbo a limbo sem interrupção, formando uma rede intrincada.


26  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Quadro 3  Composição bioquímica do tecido conjuntivo com as respectivas funções de seus componentes

Componentes Colágenos Tipo I Tipo III Tipo IV

Função

Resistência à tensão. Resistência à tensão. Principal componente das membranas basais, interagindo com a laminina e o heparan sulfato. Tipo V Conecta as membranas basal e estrutural. Tipo VI Promove a adesão e migração celular. Tipo VII Organiza a matriz extracelular. Prende as células ao tecido conjuntivo. Forma fibrilas de ancoragem que abraçam os tipos I e III, conectando-os à lâmina basal. Proteínas não colágenas Laminina Medeia a adesão de células epiteliais ao colágeno tipo IV. Promove a diferenciação celular. Fibronectina Participa na adesão, morfologia, migração celular e quimiotaxia. Organiza o citoesqueleto. Participa na fagocitose. Participa na hemostasia e trombose. Osteonectina Participa do processo de mineralização. Modula a proliferação e os fenótipos celulares. Inibe a disseminação celular. Tenascina Facilita as interações epitélio-mesenquimais. Desestabiliza as adesões entre as células e a matriz. Fibras elásticas Facilita a distensão, compressão e distorção do tecido por forças aplicadas. Glicosaminoglicanas Condroitina-4-sulfato Controla a formação de fibrilas. Influencia a elasticidade do tecido conjuntivo. Influencia a migração e a adesão celular. Influencia a organização da matriz extracelular. Prende as células epiteliais à matriz extracelular. Condroitina-6-sulfato Exibe funções semelhantes à condroitina-4 e encontra-se aumentada em processos inflamatórios. Dermatan sulfato Controla a formação de fibrilas. Influencia a elasticidade do tecido conjuntivo. Influencia a organização da matriz extracelular. Heparan sulfato Prende as células epiteliais à matriz extracelular. Cria superfície antitrombogênica no endotélio. Confere seletividade à filtração através da membrana basal. Comporta-se como receptor de baixa afinidade. Ácido hialurônico Confere viscosidade à matriz extracelular e a líquidos biológicos. Facilita a migração celular. Organiza estruturalmente a matriz extracelular. Proteoglicanas Decorin Controla a formação de fibrilas. Influencia a elasticidade do tecido conjuntivo. Versican Influencia a migração e a adesão celular. Biglycan Organiza estruturalmente a matriz extracelular. Perlecan Confere resistência ao tecido. (Dantas CJS. Reparação Tecidual. Aspectos celulares e moleculares. In: Siqueira JR JF; Dantas CJS. Mecanismos celulares e moleculares da inflamação. Rio de Janeiro: MEDSI, 2000; p. 182.)


27  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Quando é submetida a compressão ou estiramento, a córnea reorganiza suas lâminas até chegar a um novo estado de equilíbrio. Essa rede apresenta diferenças regionais: as lâminas dispostas obliquamente à superfície corneana se entrecruzam mais densamente no terço estromal anterior do que nos terços posteriores, onde se dispõem de forma paralela à superfície corneana. Além disso, o estroma posterior possui uma maior concentração de queratan sulfato (mais hidrofílico), enquanto o estroma anterior possui maior quantidade de dermatan sulfato (menos hidrofílico). Considerando suas diferenças estruturais, postula-se que o terço estromal anterior é que fundamentalmente determina a estabilidade da curvatura corneana. Experimentalmente, já foi demonstrado que ele apresenta maior resistência ao edema, em parte devido à lâmina limitante anterior (membrana de Bowman), embora a experiência clínica mostre que a maioria das pessoas submetidas a PTK, onde ocorre ablação dessa membrana, não evoluem com ectasia corneana. Sendo assim, apesar da importância do terço anterior, não devemos esquecer que existem outros fatores envolvidos na manutenção da curvatura corneana. Quando realizamos uma incisão corneana, estamos cortando lamelas estromais e reduzindo o número de fibras colágenas efetivas. Consequentemente, ocorre um estiramento das fibras não cortadas em resposta ao aumento da tensão sobre elas. Essa redistribuição da tensão interfere na curvatura corneana, e esse é um dos princípios da ceratotomia radial e da ceratotomia arqueada. Estudos demonstraram a importância de considerar o fator biomecânico nas cirurgias refrativas e postularam que a córnea funciona como se fossem várias camadas elásticas superpostas, da espessura da periferia. Quanto mais profunda uma ablação, maior será a mudança periférica, cujo engrossamento resulta de um aumento do espaço entre as fibras de colágeno, que passa a ser preenchido por matriz extracelular embebida em água. Dessa forma, produz-se um aplanamento central, potencializando o efeito de uma ablação miópica. Além disso, o estudo das ectasias pós-LASIK sugere que não é importante apenas a espessura do leito estromal residual, mas também a densidade e o entrecruzamento das fibras colágenas existentes. Infelizmente, ainda não dispomos de métodos para aferir a densidade das fibras colágenas in vivo. Outrossim, diversos estudos têm demonstrado que é possível aumentar o entrecruzamento das fibras colágenas com o uso de radiação ultravioleta, levando a um melhoramento das propriedades biomecânicas desse tecido. Em conclusão, percebemos cada vez mais a importância de estudar os efeitos biomecânicos da córnea para melhor compreensão tanto de situações fisiológicas como das ectasias e dos efeitos de procedimentos refrativos.

O mecanismo de regulação da hidratação corneana permite a manutenção da transparência corneana Generalidades A manutenção da transparência corneana implica que a substância própria corneana seja mantida em um estado de desidratação relativo. A hidratação da substância própria corneana é quantificada pelo valor H, que representa a relação entre o peso de água da substância própria e o peso seco da substância própria (em mg de água por mg de peso seco). A hidratação da substância própria corneana é linearmente ligada à espessura corneana (em mm) pela fórmula:


28  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... H = 8e – 0,7. O valor normal de H é de 3,4 a 3,5. A espessura corneana normal é da ordem de 0,52 mm. Quando a espessura corneana dobra, a córnea contém 87% de água no lugar de 78% do estado normal. Se o edema corneano aumenta a espessura da córnea, ele não modifica o diâmetro corneano. A transferência de água entre a substância própria e o humor aquoso é função do gradiente de osmolaridade entre os dois compartimentos, ainda que efeito dos glicosaminoglicanas da substância própria. O gradiente de atividade iônica ocasiona uma pressão hidrostática, permitindo uma difusão de água da substância própria em direção à câmara anterior. Ao inverso, a repulsão das moléculas de glicosaminoglicanas carregadas negativamente cria uma chamada de água em direção à substância própria (pressão de edema da substância própria corneana). Essa pressão é descrita para os géis carregados eletricamente sob o nome de efeito Donnan. A hidratação da substância própria corneana depende da pressão intraocular (PIO), da pressão do edema da substância própria (PG), das funções de barreira e da bomba do endotélio e do epitélio corneano. O valor normal da pressão de edema da substância própria corneana é de 50 a 60 mmHg. Experimentalmente, a pressão de inibição da substância própria (PI) é aquela que se mantém no interior de microcânulos implantados na substância própria e preenchidos de soro fisiológico para impedir todo o fluxo líquido em direção à substância própria. Ela é função da pressão intraocular e da pressão de edema da substância própria: PI = PIO – PG O endotélio e o epitélio permitem regular a hidratação da substância própria e de lutar contra o edema estromal (função de desidratação ou de turgência). Após a desepitelização, obtém-se um aumento da espessura normal; o edema localiza-se na substância própria anterior. Por outro lado, após a destruição do endotélio e da lâmina limitante posterior, o edema corneano é muito mais importante e a espessura corneana é multiplicada por 3 e 4 horas, podendo atingir 5 vezes a espessura normal. Assim, a função da bomba endotelial é o principal fator que permite contrabalançar a pressão do edema da substância própria. Essa função da bomba endotelial é assegurada pela densidade endotelial. A descompensação endotelial ocorre quando há uma diminuição celular de 300 a 500 células/mm2.

Funções do epitélio Antes de descrever as funções do epitélio corneano como barreira epitelial, é importante o conhecimento de alguns conceitos. Como a parte lipídica da membrana celular é muito hidrofóbica, o movimento da água através da mesma é muito lento. O coeficiente de distribuição de água para os lípides é muito baixo; assim, a permeabilidade da bicamada de lípides para a água também é muito baixa. As proteínas específicas da membrana que funcionam como canais de água explicam o movimento rápido da água através da membrana celular. As células epiteliais regulam o movimento de substâncias através da superfície. No caso da córnea, a superfície do epitélio está voltada para o ar, e a membrana celular nesse lado é conhecida como membrana apical do epitélio. A membrana celular, na superfície oposta, é


29  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... conhecida como membrana basolateral. Existem duas vias através das quais a substância pode cruzar uma camada epitelial de células: (1) pela difusão entre as células adjacentes do epitélio – a via paracelular; e (2) pelo movimento para o interior da célula epitelial através das membranas basolaterais, pela difusão através do citoplasma e saída através da membrana oposta, que é chamada de via transcelular. A difusão pela via paracelular é limitada pela presença de zônulas de oclusão entre as células adjacentes, pois essas junções formam um lacre em torno da extremidade do lúmen das células epiteliais. Embora os pequenos íons e a água consigam se difundir, de alguma forma, através das zônulas de oclusão, a amplitude da difusão paracelular é limitada pelo lacre juncional apertado e a área acessível para a difusão relativamente pequena. Embora a água não seja ativamente transportada através das membranas celulares, o movimento da água no epitélio pode ser obtido pela osmose resultante do transporte ativo de solutos, especialmente o sódio, através do epitélio. O transporte ativo de sódio através do epitélio resulta numa redução na concentração de sódio, em um lado, e um aumento, no outro. Essas mudanças na concentração de soluto são acompanhadas de mudanças na concentração de água nos dois lados, pois a mudança na concentração de soluto, conforme observamos, produz uma mudança na concentração de água. A diferença produzida na concentração de água causará o movimento da água pela osmose, do lado de sódio, reduzido para o lado aumentado, do epitélio. Assim sendo, o movimento de soluto através do epitélio é acompanhado por um fluxo de água na mesma direção. As células epiteliais na córnea ocorrem em camadas e permitem o movimento direcional de solutos. Isso é obtido porque as membranas celulares das células epiteliais possuem duas regiões distintas com morfologia diferente e sistemas de transporte diferenciados. Essas regiões são a membrana apical e a membrana basolateral. A organização específica ou polarizada das células é mantida pela presença de zônulas de oclusão nas áreas de contato entre as células adjacentes. Essas junções impedem que as proteínas no lado da membrana apical migrem para a membrana basolateral, e vice-versa. Assim, as etapas de entrada e saída para os solutos podem estar localizadas para os lados opostos das células. Essa é a chave para o transporte transcelular através das células epiteliais. Os íons de sódio que penetram na célula juntamente com as moléculas de glicose são bombeados para fora pelas bombas de Na+/K+-ATPase, que estão localizadas somente na membrana basolateral. Portanto, as células executam o movimento transcelular da glicose e dos íons de sódio. Íons, como o Na+, K+, Cl- e Ca2+, difundem-se através das membranas celulares muito mais rapidamente do que se poderia prever, em razão de sua solubilidade muito baixa nos lípides da membrana. Além disso, várias células possuem permeabilidades bem diferentes para esses íons, enquanto as substâncias não polares possuem permeabilidades similares quando células diferentes são comparadas. O fato de as bicamadas de lipídio que não contêm proteína serem praticamente impermeáveis a esses íons, enquanto as membranas celulares possuem uma considerável permeabilidade aos mesmos, sugere que o componente da proteína da membrana é o responsável por essas diferenças de permeabilidade. As proteínas integrais da membrana podem atravessar a bicamada de lipídio. Essas proteínas podem formar canais, através dos quais os íons podem difundir-se na membrana (Fig. 14). Uma única proteína pode ter uma conformação similar à de uma “rosca”, com um buraco no meio, fornecendo o canal para o movimento do íon. Frequentemente, várias proteínas se unem para formar as paredes de um canal. Os diâmetros dos canais de proteína são muito


30  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... pequenos, apenas ligeiramente maiores do que os dos íons que os atravessam. O pequeno tamanho dos canais impede que moléculas orgânicas polares maiores penetrem no canal. Somente os íons minerais (e possivelmente a água), que são de pequeno tamanho, atravessam esses canais de proteína.

Canal Na+

Canal K+

Canal Cl+

Proteína integral da membrana Canal aberto

Canal Ca2+

Canal fechado Bicamada de lipídio

Fig. 14  Formas hipotéticas das proteínas integrais da membrana que formam os vários canais, através dos quais os íons difundem-se nas membranas. Uma única proteína, ou um grupo de mais de uma proteína, forma as paredes de um canal. O canal pode ser aberto ou fechado, resultado das mudanças na configuração do canal de proteínas. (Vander AJ; Sherman JH; Luciano DS. Human Physiology. The mechanisms of body function. New York: McGraw-Hill, 1994; p. 120.)

Os canais podem existir em um estado aberto ou fechado. A variação na permeabilidade da membrana aos íons, encontrada em diferentes membranas celulares, reflete diferenças no número de canais de íon abertos nas membranas. Quanto maior o número de canais abertos, maior será o fluxo de íon através da membrana para qualquer diferença de concentração de íon. Além disso, os canais de íon apresentam seletividade para o tipo de íons que pode atravessá-los. Essa seletividade é parcialmente baseada no diâmetro do canal e parcialmente nas superfícies carregadas e polares das proteínas que formam as paredes do canal e que, eletricamente, atraem ou repelem os íons. Por exemplo, alguns canais (canais K) somente permitirão a passagem dos íons de potássio, outros são específicos para o sódio (canais Na) e outros permitem a passagem de íons de sódio e potássio (canais Na, K). Duas membranas que possuem a mesma permeabilidade ao potássio, porque têm o mesmo número de canais K abertos, podem ter permeabilidades ao sódio bem diferentes, devido à diversidade no número de canais de Na. Os canais de íons são proteínas intrínsecas que atravessam a espessura da membrana celular e são normalmente compostos de várias subunidades de polipeptídeos. Alguns estímulos específicos levam as subunidades de proteína a abrirem uma barreira, criando um canal aquoso através do qual os íons conseguem mover-se. Dessa forma, os íons não precisam penetrar na bicamada de lipídio para cruzar a membrana; eles estão sempre no meio aquoso, e, quando os canais estão abertos, eles se movem rapidamente de um lado da membrana para o outro


31  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... pela difusão facilitada. Interações específicas entre os íons e os lados do canal produzem uma velocidade extremamente rápida de movimento do íon. De fato, os canais de íon permitem uma forma muito mais rápida de transporte de soluto, cerca de 108 íons/s, do que os sistemas mediados por mensageiro. Os canais de íon geralmente são seletivos. Por exemplo, existem canais seletivos para Na+, K+, Ca2+, Cl-, e para outros ânions e cátions monovalentes. Sabe-se que determinada espécie de filtro iônico precisa ser criada na estrutura do canal. Entretanto, não foi estabelecida uma relação clara entre a composição do aminoácido do canal de proteína e a seletividade do íon do canal. Neher e Sakmann (1992) receberam o prêmio Nobel em 1991 por desenvolverem o método de fixação da membrana (patch clamp), que revelou uma grande quantidade de informações sobre o comportamento característico dos canais para diferentes íons. A técnica é baseada na detecção da pequena corrente elétrica causada pelo movimento do íon quando um canal é aberto. Ela é tão sensível que a abertura e o fechamento de um único canal de íon podem ser observados. Em geral, os canais de íon existem totalmente abertos ou completamente fechados, e eles abrem e fecham rapidamente. A frequência de abertura do canal é variável, e o tempo que ele permanece aberto (usualmente alguns milessegundos) também é variável. Assim sendo, o volume total do transporte de íon através da membrana pode ser controlado pela mudança da frequência da abertura do canal ou mudando o tempo que cada canal permanece aberto. Os canais de íon geralmente se abrem em resposta a um estímulo específico. Eles podem ser classificados em dois grupos, de acordo com seus mecanismos de barreira, os sinais que os fazem abrir ou fechar. Receptores acoplados a canais iônicos são proteínas de canal que medeiam a difusão facilitada de íons pequenos, como Na+, K+, Ca2+ e Cl-. A união da substância transmissora efetua-se, então, diretamente com a proteína do canal, o que causa uma mudança na constituição que induz à abertura do canal durante certo período, aumentando a permeabilidade para o íon em questão. Receptores acoplados à proteína G representam o grupo maior e mais diversificado dos receptores da membrana celular; têm em comum o fato de que seu efeito é mediado pelas proteínas G, denominadas assim porque podem fixar o nucleotídeo trifosfato de guanosina (GTP). O papel das proteínas G na transdução de sinais foi conhecido pela relação com o descobrimento de que muitos hormônios, como, por exemplo, a adrenalina, depois da fixação ao receptor sobre a superfície externa da membrana celular da célula-alvo, ativavam uma enzima no interior da célula. Essa enzima foi denominada adenilciclase, levando-se em conta que catalisa a formação do composto adenosina-3’-5’-monofosfato cíclico (cAMP) a partir do ácido adenosino fosfórico (ATP). O aumento da concentração de cAMP no citoplasma desencadeia, em continuação, uma série de reações químicas que constituem a resposta da célula-alvo à fixação da molécula sinal ao receptor. Depois de gerar seus efeitos, o cAMP se degrada rapidamente por ação da enzima nucleotídeo-cíclico-fosfodiesterase. O descobrimento do cAMP e de seus efeitos conduz à denominada teoria do “segundo mensageiro”: a molécula sinal é transportada como “primeiro mensageiro” até as células-alvo, após o que o cAMP atua como “segundo mensageiro”, levando-se em conta que constitui o elo intracelular entre o primeiro mensageiro extracelular e a resposta fisiológica na célulaalvo sobre a qual atua o hormônio. Apesar de o cAMP atuar como segundo mensageiro para numerosos hormônios, a reação de cada célula frente a determinado hormônio é específica,


32  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... levando-se em conta que os receptores sobre a membrana celular são específicos para os diferentes hormônios. Além do cAMP, demonstrou-se a existência de um sistema de segundo mensageiro alternativo, que inclui dois tipos de segundos mensageiros denominados, respectivamente, trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). Essas moléculas se derivam do fosfolipídio fosfatidilinositol, que se encontra na metade interna da membrana celular. A resistência paracelular e o potencial transepitelial dependem da existência das zônulas de oclusão apicais, porque esses valores caem a zero quando as junções são rompidas em solução livre de cálcio ou pela exposição da superfície corneana à digitonina. Quando o potencial de membrana em repouso das células superficiais é medido por um microeletrodo, é registrado um potencial de aproximadamente -30 mV. Se o eletrodo atingir as células poligonais (células aladas), nenhuma mudança de potencial será registrada. Essa é uma evidência de que as camadas superficiais e das células poligonais formam um sincício funcional devido ao grande número de nexos que se ligam a essas células. Quando o eletrodo penetra na célula basal, uma queda de voltagem adicional de aproximadamente 10 a 20 mV é registrada, indicando que existe um grau reduzido de ligação elétrica entre as células poligonais e as células basais. Os potenciais descritos anteriormente são mantidos pelo transporte epitelial dos íons de sódio e cloreto. O sódio é bombeado das lágrimas para a substância própria, enquanto o cloreto é transportado para as lágrimas. O fluxo interno de sódio é equilibrado pela corrente de cloreto, de forma que o fluxo em rede do soluto seja zero. Baseado em estudos de córneas localizadas em “câmaras especializadas”, constatou-se que o sódio penetra nas células epiteliais corneanas através de canais na membrana apical das células superficiais e a permeabilidade desse íon nessa membrana é menor que a de outros epitélios. O sódio e o cloreto também penetram nas células epiteliais através do cotransportador basolateral Na-K-2Cl. O sódio é então expelido para a substância própria pela Na+-K+-ATPase, localizada nas membranas basolaterais das células. A manutenção do gradiente interno de sódio da substância própria para as células epiteliais pela bomba de sódio serve como uma força condutora para o transporte do cloreto para as lágrimas. O cloreto penetra nas células no sentido oposto ao gradiente eletroquímico através do mecanismo de cotransporte Na-K-Cl, no qual o sódio se move em direção ao seu gradiente eletroquímico, levando com ele os íons de cloreto. Uma vez dentro da célula, o cloreto difunde-se nas lágrimas através dos canais da membrana celular apical. Esse transporte de cloreto é responsável por 50% da corrente através do epitélio corneano; sua ligação essencial com o transporte de sódio é evidente pelo fato de a secreção de cloreto estar bloqueada quando a bomba de sódio é inibida pela ouabaína. A evidência da presença desses canais de cloreto é constatada primeiramente pelos registros feitos nas câmaras de Ussing; entretanto, a condução apical do ânion também foi medida no epitélio corneano através de cultura. O transporte de cloreto no epitélio é estimulado pelas catecolaminas, que atuam através do segundo mensageiro do cAMP para aumentar a condução do cloreto apical. A liberação das catecolaminas dos nervos simpáticos corneanos pode ser regulada pelos nervos serotonérgicos que terminam nas extremidades nervosas simpáticas, e a serotonina também estimula a secreção de cloreto através da córnea. Com base nessas observações, sugere-se que os nervos simpáticos podem regular o transporte epitelial de íon.


33  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Várias características desse canal de K+ indicam que ele é importante na regularização da função da célula epitelial. A corrente através desse canal é estimulada pela guanosina – 3’5’- monofosfato cíclica (cGMP), sugerindo que ela se encontra sob controle parassimpático muscarínico. Outros dois íons importantes na função celular são o cálcio e o bicarbonato. As células epiteliais corneanas aparentemente não possuem canais de Ca2+. O registro de toda a célula proporcionou a evidência de um influxo de Ca2+ independente de voltagem e a presença do Na+ -Ca2+ na troca. Foram identificados, no epitélio corneano de coelho, canais de cálcio Na+ – Ca2+ na troca. Existe uma corrente HCO3- através da membrana apical do epitélio corneano. As medições dos fluxos de CO2 e HCO3- na córnea sugerem a presença de anidrase carbônica no epitélio corneano e cotransportador basolateral Na+ – HCO3-. Embora ainda não tenha sido criado um modelo completo e unificado de transportadores e canais do epitélio corneano, com sua regulação e interações, as informações disponíveis sugerem que esses sistemas funcionam homeostaticamente para manter as condições de condutibilidade do epitélio corneano para os processos de divisão celular, migração, diferenciação, estratificação e também de senescência, que mantém a barreira epitelial corneana. A barreira epitelial é mantida pelas zônulas de oclusão e sobre o glicocálice presente na superfície das células superficiais. Existe um transporte iônico a nível do epitélio, onde seu comportamento mantém a hidratação da substância própria. A ATPase sódio-potássio, situada na membrana laterobasal, realiza um transporte ativo do sódio em direção à substância própria. O gradiente transmembrana do sódio permite ao contransportador sódio-potássio-cloro criar um fluxo desses três íons da substância própria em direção às células epiteliais. O transporte ativo do cloro em direção as lágrimas, através dos canais transmembranas situados no polo apical das células, é regulado por receptores b-adrenérgicos (adenilato ciclase), cAMP como segundo mensageiro e estimulado pela noradrenalina. A ligação da noradrenalina ao receptor leva à ativação de proteínas G. Proteínas G ativadas, por sua vez, ativam proteínas efetoras, as quais podem ser canais iônicos ou enzimas que geram segundos mensageiros. A ligação do neurotransmissor noradrenalina ao receptor b desencadeia uma cascata de eventos bioquímicos dentro da célula. Resumidamente, o receptor b ativa a proteína G, que, por sua vez, ativa uma proteína efetora, a enzima intracelular adenilato ciclase. A adenilato ciclase catalisa a reação química que converte o ATP, o produto do metabolismo oxidativo na mitocôndria, em um composto denominado cAMP, que é livre para se difundir dentro do citosol. O fluxo de sódio e de cloro através do epitélio em direção às lágrimas gera um potencial elétrico em média de 30 a 40 mV (negativo no lado lacrimal) e contribui para a função de deturgência da substância própria.

Funções do endotélio O endotélio apresenta duas funções essenciais em relação à substância própria. Ele se comporta como uma barreira permeável não-seletiva, permitindo a difusão de elementos nutritivos do humor aquoso em direção à substância própria. Por outra parte, assegura a permanência


34  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... de desidratação da substância própria: ele se opõe à paisagem do humor aquoso em direção à substância própria, uma bomba de água, eliminando em direção à câmara anterior. Os três achados mais importantes no endotélio corneano são: a forma e o tamanho da célula, as junções entre as células (barreiras) e o sistema Na, K-ATPase (bomba metabólica) (Fig. 15).

CO2

CO2

Na+, H2O, HCO3 fluidos

Anidrase carbônica

Estroma corneano HCO3

HCO3

Na+, H2O

Câmara anterior HCO3 Na+, H2O

Transporte ativo Transporte passivo associado ao transporte ativo de HCO3

Fig. 15 Modelo da bomba endotelial. A célula endotelial excreta ativamente os íons HCO–3 na câmara anterior, que são acompanhados de um fluxo passivo de íons de Na+ e de água, assegurando a deturgência do estroma corneano, embebido pelo humor aquoso difundido através dos espaços intercelulares e/ou das membranas celulares. O estroma pode assim ser mantido em um estado de desidratação relativo, necessário à sua transparência. (Hodson S; Miller F. The bicarbonate ion pump in the endothelium wich regulates the hydration of rabbit córnea. J. Physio., 263, 563-577, 1976.)

A adenosina trifosfatase estimulada por sódio-potássio é uma enzima localizada nas membranas celulares de uma grande variedade de células, porém nos tecidos oculares ela tem duas funções especiais: (1) controle da hidratação corneana; e (2) a produção do humor aquoso. A enzima está ligada à membrana, o que significa que ela é uma proteína integral que atravessa a espessura das membranas celulares. Pressupõe-se que sua estrutura quaternária mínima consista em quatro cadeias de polipeptídeos: duas cadeias a e duas b. As cadeias a são as verdadeiras moléculas catalíticas para as quais o substrato é o alto composto energético: a ATP (adenosina trifosfato). A reação catalítica é:

[ATP

Na, K – ATPase

ADP + Pi]

Além disso, a reação catalisada é energicamente acoplada a um processo de transporte de íon. O fosfato inorgânico (Pi) torna-se ligado a uma das subunidades a e, no processo, supre a energia necessária para transportar três íons de sódio para fora de uma célula e dois íons de potássio para dentro. O mecanismo exato e detalhado permanece evasivo. Entretanto, pressupõe-se que este pode ocorrer por um movimento estrutural nas subunidades a ou pela existência de poros nas subunidades através das quais os íons são bombeados.


35  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... O estroma corneano é um tecido que prontamente absorve a água devido à pressão osmótica gerada pela grande quantidade de polímeros de açúcar negativamente carregados naquele local. No controle da hidratação corneana (conhecida como deturgescência), o excesso de água que passa para o estroma através das proteínas aquaporinas (Li et al., 1999) é bombeado novamente para fora do estroma pelo contador de pressão osmótica gerada pelo fluxo dos íons de sódio que são transportados pela Na, K – ATPase para o canal estreito (200 Å de largura) (Hogan, Alvarado e Weddell, 1971) entre as células endoteliais adjacentes. Isso significa que Na, K – ATPase bombeia os íons de sódio para o canal onde eles fluem para a câmara anterior, seguindo a via de menor resistência (difusão). A água acompanha os íons de sódio como uma função osmótica. É aceitável admitir o fluxo iônico nessa direção, pois uma densidade maior dos íons capturados já existe na membrana limitante posterior (membrana de Descemet) e mais adiante no estroma. Se o mecanismo de bombeamento não existisse, os íons Na+ e a água entrariam continuamente no estroma corneano, causando sua dilatação e opacidade. Acredita-se que um mecanismo similar opere nas células epiteliais não pigmentadas do corpo ciliar. Nesse caso, o excesso dos íons Na+ é bombeado para a câmara aquosa posterior pela Na, K – ATPase, provocando osmoticamente o fluxo de água para a câmara. Portanto, a enzima indiretamente gera uma pressão intraocular (Davson, 1990). Os íons do bicarbonato também contribuem para esse mecanismo, mas a maneira como isso ocorre é especulativa. Os gradientes de concentração para Na+ e K+ em todas as células são mantidos pela Na+ – K+ – ATPase (bomba de Na+ e K+) presente na membrana celular. A bomba remove o Na+ que entra na célula e recaptura o K+ que sai. Sob condições fisiológicas, a única via para expulsar Na+ nas células é a bomba de Na+ e K+. A Na+, K+ – ATPase é um transportador que desdobra o ATP intracelular para liberar ADP e deixar a enzima fosforilada. Em condições fisiológicas, a Na+, K+ – ATPase expulsa três íons sódio e introduz dois íons potássio por cada molécula de ATP hidrolisada. Esse desequilíbrio de cargas iônicas transportadas em um e outro sentido faz com que seu funcionamento gere uma corrente elétrica. A expulsão do Na+ intracelular é necessária para manter o balanço osmótico e o volume celular, uma vez que o equilíbrio Donnan tende a acumular eletrólitos dentro da célula. Em resumo, podemos dizer que a permeabilidade do endotélio corneano é o fator essencial para manter a transparência da córnea. A substância própria corneana apresenta uma concentração de Na+ (ligado e não ligado) de 179 mEq/l, com uma atividade de Na+ de 134,4 mEq/l (o restante 44,6 mEq/l está ligado às proteinoglicanas na substância própria). Contudo, existe um gradiente de sódio pelo qual a água da substância própria pode difundir-se da substância própria para o humor aquoso. A difusão de água da substância própria é regulada pela bomba ativa de sódio das células endoteliais ao espaço extracelular pala bomba de Na, K – ATPase (3 Na+/2K+) em troca por um K+. As células endoteliais também contêm uma alta concentração de anidrase carbônica, que forma bicarbonato de HCO3 metabolizado. Por sua vez, há também uma difusão de HCO3. Para manter o fluxo osmótico de água através do endotélio e para controlar o conteúdo de água da substância própria, as zônulas de oclusão devem manter o espaço extracelular entre as células endoteliais, e a água da substância própria pode difundir-se através da junção. O movimento de água é gerado pela diferença na atividade do sódio entre a substância própria corneana e o humor aquoso. A atividade do Na+ no humor aquoso é maior do que dentro da substância própria (142,9 vs. 134,4 mEq/l).


36  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... A substância própria tende a absorver a água, devido às características da carga das proteoglicanas da substância fundamental da substância própria. Dois fatores contribuem para a prevenção do edema estromal e para a manutenção de seu conteúdo aquoso a 78% (3,8 mg H2O/mg peso seco):as funções da barreira e da bomba endotelial. A barreira é incompleta em comparação à barreira epitelial. O movimento contínuo de água para a substância própria causa o edema estromal e perda de transparência se os mecanismos não estiverem presentes para remover o líquido da substância própria. Estudos sobre a hidratação da córnea demonstraram que a manutenção da espessura normal corneana e do conteúdo aquoso depende da temperatura. A córnea tornase edematosa quando esfriada e retorna à espessura normal quando volta à sua temperatura normal. Esse fenômeno é conhecido como “inversão de temperatura” e é claramente demonstrado por córneas de bancos de olhos, as quais se tornam edematosas durante a refrigeração e voltam à espessura e transparência normais após o transplante. Sem dúvida, a água se move osmoticamente para os gradientes fixados pelo transporte ativo dos íons. Portanto, deve ser usado o termo “bomba metabólica” e não “bomba de água”. O conceito desenvolvido é que a hidratação corneana normal representa o equilíbrio entre o vazamento através do endotélio corneano e a extrusão de íons e líquido através da bomba metabólica endotelial, sendo o gradiente osmótico a principal força condutora estabelecida pela concentração de sódio do humor aquoso para a deturgência e a transparência corneana. A bomba de Na+-K+ está localizada na membrana basolateral da célula endotelial e presente nos seres humanos normais. A atividade de Na+, K+ – ATPase é vital para a manutenção da hidratação normal da córnea. A inibição da bomba pela ouabaína específica interrompe o transporte de sódio, causa o edema corneano, impede a inversão de temperatura e elimina a diferença do potencial transendotelial. O bicarbonato também é essencial para a manutenção da espessura da córnea. A retirada do bicarbonato da solução que irriga o endotélio da córnea isolada e perfundida resulta no edema corneano, tendo sido demonstrado o fluxo de bicarbonato da substância própria para o humor aquoso. O bicarbonato transportado pelo endotélio é gerado intracelularmente pela ação da anidrase carbônica. O dióxido de carbono difunde-se para as células a partir do espaço extracelular e combina-se com a água numa reação catalisada pela anidrase carbônica para formar o ácido carbônico. Este prontamente é dissociado para hidrogênio e íons de bicarbonato. A inibição dessa reação pelos inibidores de anidrase carbônica pode resultar em edema corneano in vitro. O efeito não é tão grande quanto o observado quando a Na+-K+-ATPase é inibida; também é interessante que o tratamento sistêmico com acetazolamida não tem efeito sobre a hidratação da córnea. O transporte de bicarbonato através da membrana apical das células depende da energia, mas o transportador não é bem definido. A evidência eletrofisiológica aponta para a existência de um cotransporte HCO3--Na+ eletrogênico, que move esses íons para fora da célula numa proporção de 2:1 num processo que pode ser inibido por stilbene. Esse tipo de transporte não foi identificado em outros tipos de células, e existe também evidência indicando que o transporte de bicarbonato e de sódio não está diretamente ligado. Barreira endotelial é a barreira resultante do somatório de todos os complexos juncionais existentes entre todas as células endoteliais que recobrem a superfície posterior da córnea; essa barreira diminui a hidratação da córnea.


37  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... A tendência natural à hidratação da córnea ocorre pela pressão hidrostática do humor aquoso e pela pressão oncótica da substância própria corneana; o somatório destas supera a efetividade da barreira endotelial, acarretando contínuo fluxo de hidratação da córnea. Esse fluxo é diretamente dependente da magnitude da pressão hidrostática do humor aquoso e da magnitude da pressão oncótica estromal. Bomba endotelial é o mecanismo pelo qual a córnea retira a água que hidratou sua substância própria pelo mecanismo já descrito. Resulta do somatório da atividade enzimática existente nas margens laterais de suas células. As enzimas envolvidas nesse processo são a Na+/ K+-ATPase e a anidrase carbônica; estas são responsáveis pelo transporte ativo de íons do endotélio para a câmara anterior, culminando com o retorno da água para essa câmara. As células endoteliais possuem grande quantidade de mitocôndrias, responsáveis pela produção da energia que supre a bomba endotelial; a maior parte do O2 necessário se difunde do ar ambiente e dos capilares arteriais do limbo. Ao dormir, a oclusão palpebral restringe a disponibilidade de O2 para a córnea, aumentando o metabolismo anaeróbio para suprir a demanda energética do metabolismo corneano; ocorre aumento da concentração de ácido lático estromal e, consequentemente, tendência a aumento da pressão oncótica da substância própria da córnea, favorecendo sua hidratação. Na córnea com endotélio normal, essa tendência à hidratação é prontamente compensada pela reserva funcional da atividade enzimática da bomba endotelial. Na córnea com função da bomba endotelial limítrofe, por doença corneana ou celularidade diminuída, a alteração metabólica supradescrita pode ocasionar edema de córnea matinal, cujos sintomas são visão borrada, embaçada ou mesmo com halos. O limiar da densidade endotelial estimado para tais sintomas é de, aproximadamente, 700 células/mm2. Esse edema matinal, sintomático, é inicialmente compensado após o paciente acordar, algum tempo após a retomada do piscar, pela exposição da córnea ao ar ambiente e aumento da disponibilidade de O2 para o metabolismo corneano. Com a deterioração da bomba endotelial, consequente à piora da situação endotelial, o edema passa a ser compensado cada vez mais tardiamente no dia, até o momento que surge a franca descompensação da córnea, cujo limiar é estimado em, aproximadamente, 400 células/mm2. Em usuários de lentes de contato por longo período, principalmente das acrílicas e gelatinosas ou hidrofílicas, e nos que dormem com estas, a relativa hipóxia a que essas córneas estão submetidas, aliada ao maior nível de metabolismo anaeróbio noturno, pela oclusão palpebral e pela presença da lente de contato no olho, faz com que a concentração de ácido lático aumente na substância própria, alterando seu pH e pressão oncótica, favorecendo o surgimento de edema corneano e, em longo prazo, o aparecimento de polimegatismo, pleomorfismo e, menos frequentemente, diminuição da densidade celular endotelial. As lentes rígidas gás-permeáveis de baixo Dk também podem causar essas alterações. Sempre que se pense em relacionar essas alterações endoteliais (polimegatismo e pleomorfismo) com o uso da lente de contato, deve-se ponderar se estas não podem ser inerentes à idade, quando então o controle etário é primordial. O Cells Analyzer é de grande auxílio nessa tarefa, e o exame de controle prévio à adaptação também. Quanto à sua frequência, não são todos os pacientes que as desenvolvem; talvez exista algum fator em sua predisposição, mas não é conhecido.


38  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Para os pacientes que apresentam alterações endoteliais, a elevação do Dk do material das lentes de contato propicia melhor oxigenação corneana. Isto pode ser colocado em prática pela troca do material, acrílico ou gelatinoso, pelo silicone-hidrogel, que tem no lotrafilcon o material hidrofílico mais permeável ao O2 disponível no mercado (lotrafilcon A – Dk 140 e lotrafilcon B – Dk 110), aproximadamente 4 a 5 vezes maior que a média do Dk das lentes gelatinosas. Uma alternativa são as lentes de contato rígidas gás-permeáveis com Dk superior a 100. Essa mudança de perfil na utilização de lentes de contato favorece a fisiologia da adaptação de lentes de contato, razão pela qual foi tratada neste tópico. A mitose das células endoteliais é rara, e seu contrato biológico, desconhecido; como ocorre apoptose dessas células de forma contínua durante a vida, então se estabelece balanço negativo, que leva sua população à redução gradual ao longo da vida. Os demais dados semiológicos do endotélio, tais como coeficiente de variação (avalia o polimegatismo) e o percentual de células hexagonais (avalia o pleomorfismo), apresentam interpretação endotelial mais complexa e sua análise por meio de software é mais objetiva. Na população de células do mosaico endotelial, à medida que algumas morrem, as vizinhas aumentam em superfície para recobrir a lâmina limitante posterior exposta. Dessa forma, com a idade, existe aumento em tamanho de parte da população de suas células; da mesma forma, outras áreas permanecem com células do mesmo tamanho. A variação do tamanho dessas células com formato hexagonal preservado é o que se denomina de polimegatismo. No processo de recobrimento da lâmina limitante posterior, algumas pequenas áreas de sua superfície interna, ainda expostas, podem vir a ser recobertas, sendo necessário que somente parte da célula endotelial se alongue nessa direção, e, então, alguns de seus lados sofrerão readaptação de sua margem aos contornos das células vizinhas, originando-se assim células com mais ou menos de seis lados; a quantidade de células com números de lados diferentes de seis caracteriza o pleomorfismo. Resumindo, com a idade a população de células endoteliais decresce, de modo que a semiologia endotelial evidenciará diminuição da densidade celular, aumento do polimegatismo e aumento do pleomorfismo das células que compõem o mosaico endotelial.

Transparência da córnea Neste tópico temos a considerar:

Estrutura do colágeno A disposição em fibrilas regulares, uniformes, paralelas umas às outras, é certamente um dos fatores que explicam por que a córnea é transparente.

Comportamento das proteoglicanas ƒƒ Contribuem para manter um espaço interfibrilar fixo, e também têm a função de tampão eletrostático entre fibrilas. ƒƒ Toda diminuição de seu tamanho, após a degradação, aumenta os fenômenos da difusão e diminui a transparência.


39  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Falta de vascularização Não há vasos na córnea.

Pobreza em células da substância própria Regulação da hidratação Essa regulação depende do comportamento do epitélio e do endotélio.

Comportamento da substância própria A substância própria corneana é mais hidrofílica que os outros tecidos conjuntivos em razão da presença das glicosaminoglicanas, que apresentam uma afinidade com a água.

Forças osmóticas ƒƒ A osmolaridade normal da substância própria é de 300 mOsm. ƒƒ O humor aquoso e a lágrima são ligeiramente mais hipertônicos em relação à substância própria. ƒƒ Isso contribui para a desidratação corneana.

Comportamento do endotélio: bomba endotelial ƒƒ Mecanismo ativo. ƒƒ Bomba de Na+/K+. ƒƒ As bombas iônicas estão na dependência do metabolismo enzimático da célula endotelial.

Fatores metabólicos Essas bombas iônicas estão sob a dependência do metabolismo enzimático da célula endotelial.

Circunstâncias particulares: a pressão intraocular In vivo, a pressão intraocular intervém para manter o equilíbrio entre as pressões de embebição e o edema.

Nutrição da córnea Vias de acesso Vascularização límbica Participa somente da nutrição da periferia corneana. Via transepitelial As células superficiais possuem zônulas de oclusão que determinam a impermeabilidade do epitélio a substâncias hidrossolúveis, a certos medicamentos e a certos marcadores de coloi-


40  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... des, tais como o vermelho rutênio (30 Å de diâmetro). É antes de tudo a via de penetração do oxigênio necessário ao metabolismo da córnea. Via transendotelial Assegura a passagem dos elementos a partir do humor aquoso. As células apresentam dois tipos de junções intercelulares: as funções laterais ou nexos e zônula de adesão. A permeabilidade pode ser definida pela maior ou menor facilidade com que uma substância atravessa determinada barreira. Quanto maior a permeabilidade, maior o trânsito da substância em questão. As características da membrana plasmática e das partículas de ambos os lados é que vão provocar as diferentes modalidades de transporte: difusão, difusão facilitada, osmose e transporte ativo. Difusão Todas as partículas mantêm-se constantemente em movimento, com maior ou menor energia cinética. No entanto, quando se instala uma diferença de concentração entre dois lados de um sistema, ocorre tendência para o equilíbrio, a fim de neutralizar o gradiente de concentração existente. Nesse caso, há a passagem de partículas da região de maior concentração para a região de menor concentração. Pela membrana celular ocorre a passagem de diversas partículas, tais como íons, água, gases e um grande número de moléculas a favor de um gradiente de concentração. Esse movimento de moléculas e partículas é chamado de difusão ou difusão simples. A difusão na célula se dá pelos poros. No entanto, quando a substância é lipossolúvel, a difusão ocorre também por toda a capa lipídica. A velocidade de difusão de uma partícula é proporcional ao gradiente de concentração entre os dois lados do sistema (intra e extracelular), à área total de troca e à temperatura; porém, é inversamente proporcional à distância entre os dois meios e ao diâmetro da partícula. Em situações especiais, as células podem aumentar ou diminuir a permeabilidade seletiva a determinada partícula, aumentando ou diminuindo, dessa forma, a velocidade de difusão. Esse fato ocorre, possivelmente, pela abertura de poros ou canais na membrana celular. Considerando a distribuição iônica do sódio e do potássio intra e extracelular, verificase que há um gradiente de concentração para o influxo (entrada) de sódio e efluxo (saída) de potássio. Entretanto, como a permeabilidade é baixa para esses íons, estando a célula em repouso e outros tipos de transporte atuando, o sistema não atinge o equilíbrio. A passagem do oxigênio do alvéolo pulmonar para o capilar pulmonar e dos capilares para as células é um ótimo exemplo para evidenciar o processo de difusão. Deve ser ressaltado que a difusão é um processo de transporte passivo, sem gasto energético, cuja força motriz é gerada pelo gradiente de concentração entre dois ou mais pontos de um sistema. O fluxo é do soluto e também do solvente, principalmente quando o solvente é a água. Difusão facilitada Muitas moléculas que não são lipossolúveis, ou que apresentam uma permeabilidade baixa, dificilmente se movimentam pela membrana celular. O transporte de aminoácidos ou glicose na membrana celular são bons exemplos desse fato.


41  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... A difusão simples é muito limitada nesses casos, e, como há uma concentração elevada de aminoácidos e glicose intracelular vindos do meio extracelular, pressupõe-se a existência de outro tipo de transporte. Evidências experimentais indicam a existência de proteínas chamadas de carreadoras ou transportadoras, que têm a habilidade de se acoplar a determinadas moléculas e facilitar o transporte destas pela membrana celular, na forma de carreador-substrato (ou transportadorsubstrato). A molécula transportadora, que deve pertencer à membrana plasmática, desloca-se de um lado para outro da membrana e deve reduzir a energia (do gradiente de concentração) para o movimento de partículas, como, por exemplo, a glicose. Esse tipo de transporte é chamado de difusão facilitada. A força motriz desse transporte ainda é o gradiente de concentração do soluto, portanto um processo passivo; a existência da molécula carreadora não exige gasto energético. Duas características importantes da molécula carreadora devem ser citadas: saturação e especificidade. Saturação: O número de moléculas carreadoras numa célula ou tecido é limitado. Dessa forma, um aumento na concentração do soluto num dos lados do sistema (glicose no meio extracelular, por exemplo) leva a um aumento na taxa de transporte até que todas as moléculas carreadoras tenham sido ocupadas. A partir desse ponto, aumentos adicionais de glicose não aumentam o seu transporte pela membrana (torna-se constante e máximo); a isto denominamos de saturação de transporte. Especificidade: A molécula carreadora tem certa especificidade para com o substrato. O carreador só se acopla a determinada molécula. Entretanto, quando duas ou mais moléculas diferentes, mas com estruturas químicas semelhantes, se apresentam para serem transportadas, a eficiência no mecanismo de transporte se altera – provavelmente, porque os substratos competem entre si pelo mesmo tipo de carreador. Osmose Quando a membrana que separa os dois lados de um sistema é permeável ao solvente (água) e impermeável ao soluto – portanto, semipermeável –, e num dos lados há água pura e no outro uma solução qualquer, existe um gradiente de concentração. Nesse caso, há um deslocamento de água em direção ao compartimento da solução. Dizse que tal deslocamento hídrico é a favor de um gradiente de concentração da água (solvente) e não do soluto. Podemos entender melhor tal gradiente se imaginarmos, por exemplo, que, em 1 mm3 do lado da solução, há um número menor de moléculas de água (pois existem também moléculas de soluto) do que no lado onde existe água pura. Esse transporte de água ou de qualquer outro solvente, que se realiza na tentativa de igualar a concentração entre os dois micros separados por uma membrana semipermeável, é denominado osmose. A osmose também é um processo passivo: não requer energia e nem moléculas transportadoras. Um bom exemplo de osmose é colocar hemácias num meio hipotônico. A água penetrará na hemácia até que se dê o rompimento ou lise da membrana celular (hemólise).


42  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Transporte ativo Conforme foi mencionado no processo de difusão, os níveis de sódio e potássio intra e extracelular não estão em equilíbrio, pois existe uma outra modalidade de transporte pela membrana celular que atua contra um gradiente de concentração. Esse tipo de transporte, denominado de transporte ativo, pode atuar também aumentando a velocidade de difusão; portanto, a favor do gradiente de concentração. É um processo que envolve um carreador e um gasto energético (processo ativo). O modelo provável de atuação desse tipo de transporte é o que se segue: num dos lados da membrana, a molécula carreadora se acopla ao substrato que será transportado (o Na+, por exemplo) e movimenta-se para o lado oposto da membrana (mesmo contra o gradiente de concentração). Sob ação de enzimas específicas, a molécula carreadora sofre modificações, perdendo a afinidade com o substrato e desfazendo a ligação carreador-substrato. O carreador inativado acopla-se a um segundo tipo de substrato (K+), desloca-se novamente para o lado oposto da membrana, liberando o substrato e sendo novamente ativado por processos que consomem energia, podendo outra vez se ligar a novas moléculas de substrato (Na+). Como resultado, há um fluxo de substratos contra seus gradientes. Os níveis de sódio e potássio no interior de uma célula se equilibrariam em minutos, mas isso não ocorre, uma vez que o transporte ativo desses íons – através da chamada bomba de sódio-potássio – mantém as concentrações intra e extracelulares. Outros tipos de transporte, principalmente de macromoléculas, ocorrem pela membrana celular, como nos processos de fagocitose e pinocitose.

Estudo analítico Glicose e glicogênio: ƒƒ Metabolismo epitelial A origem da glicose está no humor aquoso, e a degradação da mesma e do glicogênio representam a principal fonte de energia. O epitélio possui glicogênio acumulado que se transforma rapidamente em glicose, e ocorrem três vias de glicólise: a anaeróbica, a aeróbica e a hexose monofosfato (Figs. 16 e 17). Encontra-se também uma via de sorbitol em caso de excesso de glicose. O sorbitol não atravessa as barreiras celulares, e seu acúmulo intracelular é degenerativo para a célula por modificação da osmolaridade. Esse mecanismo explica a hipoestesia corneana no diabético. O ATP é importante para o funcionamento da transparência e da desidratação da córnea. ƒƒ Metabolismo endotelial O metabolismo na glicose é menor que no nível epitelial. Os sistemas enzimáticos estão em um nível inferior ao epitélio, e isto poderá explicar a perda da possibilidade de regeneração endotelial. O oxigênio é necessário para a vida da córnea. O oxigênio provém do ar atmosférico, dos vasos conjuntivais e do humor aquoso.


43  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Filme lacrimal

Humor aquoso

Capilar do limbo

Capilar da conjuntiva

Glicose

(estocada sob a forma de glicogênio no eptélio e endotélio)

Ciclo de Warburg-Dickerns-Lipmann Glicose-6-fosfato

Via anaeróbica (citoplasma)

CO2

Síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos

Piruvato Acetil-CoA

Ciclo de Krebs

O2 H2O ADP ATP

Via aeróbia (mitocondrial)

Ciclo de Embden-Meyerhof

Lactato

ENERGIA (ATP) Desidratação da córnea - Integridade anatômica do epitélio e endotélio Transparência - Balanço eletrolítico e osmótico corneana - Manutenção do metabolismo celular - Organização do colágeno e da substância fundamental Fig. 16  Glicólise. Esquema do ciclo de Embden-Meyerhof, sua associação com o ciclo de Warburg-Dickens-Lipmann e a relação de ambos com a manutenção da transparência corneana.


44  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Glicose-6-fosfato

6-fosfoglucuronolactona

6-fosfogluconato

3-ceto-6-fosfogluconato

Ribulose-5-fosfato

Ribose-5-fosfato

Síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos

Sedoeptulose-7-fosfato

Xilose-5-fosfato

Gliceraldeído-3-fosfato

Frutose-6-fosfato

Glicose-6-fosfato

GLICÓLISE Fig. 17  Ciclo de Warburg-Dickens-Lipmann (via hexosemonofosfato).

Ácidos aminados e proteicos Ao nível epitelial, o turnover é rápido e necessita de grandes quantidades de aminoácidos provenientes do humor aquoso. A quantidade de aminoácidos da lágrima é pequena, e o epitélio é impermeável aos aminoácidos do lado do filme lacrimal. A síntese de proteínas é idêntica à de todos os lugares do corpo humano. Ao nível endotelial, os aminoácidos são utilizados pela síntese de proteína do endotélio.


45  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Mecanismo de adesão São em número de dois: o sistema de interação molecular e o complexo de adesão.

Moléculas de adesão Para explicar o fenômeno de adesão, imagina-se a existência de moléculas de adesão intercelulares formando pontos de união entre as células. Com base nessa interpretação, nasceu o conceito de molécula de adesão. Ainda seria necessário que muitos anos transcorressem até que essas moléculas de adesão fossem definidas no plano molecular. As primeiras moléculas de adesão celular foram denominadas CAM (cell adhesion molecules). Alguns autores consideraram que o termo CAM definia uma família de moléculas. Entretanto, com os avanços da biologia, foi demonstrado que as moléculas de adesão celular pertencem a diferentes famílias bioquímicas, de modo que o termo histórico CAM corresponde, na realidade, a somente uma dessas famílias. Assim, a N-CAM (superfamília das imunoglobulinas) e a L-CAM (ou E-caderina ou uvomorulina) não pertencem à mesma família bioquímica. As moléculas de adesão asseguram a união entre duas células, ou entre uma célula e a matriz extracelular. No caso de uma junção intercelular, denomina-se adesão homotípica quando as duas células unidas são da mesma natureza. No caso contrário, denomina-se adesão heterotípica. Quando as duas moléculas de adesão que formam a junção são idênticas, denomina-se adesão homofílica. No caso contrário, denomina-se adesão heterofílica. Em razão de sua função, essas moléculas localizam-se ao nível da membrana celular. Como todas as proteínas transmembrana, sua estrutura é composta de um domínio extracelular responsável pela adesão ao ligante, de um ou vários domínios hidrófobos transmembrana e de um domínio citoplasmático, que será responsável pelos efeitos celulares (chamados domínio responsável pela transdução do sinal) como, por exemplo, modificações da expressão gênica. Há quatro famílias responsáveis pelos fenômenos de adesão. Uma única família é responsável pelos mecanismos de adesão entre célula e matriz: a família das integrinas. Três famílias respondem pelos fenômenos de adesão intercelular: a família das caderinas, a superfamília das imunoglobulinas e a família das seletinas. Integrinas são as moléculas de membrana presentes no estado de heterodímero (complexo formado pela associação de duas proteínas de natureza diferente). Cada integrina contém uma subunidade a e uma subunidade b. Há um número muito grande de cada uma dessas subunidades, de modo que o número de receptores do tipo integrina é considerável. Realmente, cada uma das subunidades a não pode associar-se a nenhuma das subunidades b, o que dá os limites ao número total de receptores diferentes. São conhecidas 22 integrinas diferentes. Cada receptor tem uma afinidade diferente e pode ligar-se a algumas moléculas da matriz extracelular. Algumas integrinas reconhecem uma sequência RGD (ou arginina-glicina-aspartato) possuída por moléculas da matriz extracelular. Outras reconhecem outras sequências. Através de sua face citoplasmática, as integrinas estão em relação com proteínas que se ligam aos elementos do citoesqueleto (microfilamentos de actina). Dessa maneira, as integrinas são responsáveis por ligações heterofílicas e garantem a coesão (ou integração, razão de seu nome) da célula com o meio ambiente da matriz. As caderinas são glicoproteínas de 120 a 140 kd, que apresentam um único domínio transmembrana e são responsáveis por uma adesão homofílica. Seu domínio citoplasmático


46  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... está em contato com o citoesqueleto (em particular, com os filamentos de actina) por intermédio de complexos proteicos constituídos por moléculas de cateninas. Há três moléculas diferentes de cateninas: a, b e g. Essas moléculas associam-se a um complexo proteico que se liga às caderinas. Segundo o tipo celular e o momento do desenvolvimento, o complexo de cateninas é mais ou menos complexo. A a-catenina liga-se à a–actinina, uma molécula citoplasmática ligada aos microfilamentos de actina (um dos constituintes do citoesqueleto). A organização do citoesqueleto regula a capacidade de biossíntese da célula. A modulação da atividade das caderinas induz a intervenção de Ca2+, do sistema de proteínas cinases e de proteínas G. Na ausência de íons Ca2+, as caderinas passam por uma modificação de sua estrutura (mudança de conformação) que induz sua degradação por enzimas proteolíticas. Desse modo, a adesão causada pelas caderinas só é observada em meio contendo íons Ca2+ (adesão cálcio-dependente). As primeiras caderinas evidenciadas foram denominadas por letras que definiam o tecido no qual elas se expressavam: assim, a E-caderina é expressa na superfície de numerosas células epiteliais, a N-caderina na superfície de células nervosas e a P-caderina na superfície das células da placenta. Todavia, não se pode pensar que essa especificidade tecidual seja clara. Na realidade, outros tipos celulares podem expressar a mesma caderina. Portanto, hoje em dia, essa nomenclatura só tem um interesse histórico. No seio de um tecido, as células se reconhecem em parte graças às caderinas. Em função das propriedades de adesão homofílica das caderinas, é essencial que todas as células de um mesmo tecido exprimam a mesma caderina. Assim, por ocasião da indução neural, as células do ectoderma da superfície expressam a E-caderina, enquanto as células da placa neural expressam a N-caderina. Essas moléculas de adesão explicam, em parte, a coesão tecidual e a ausência de mistura entre células de tecidos de natureza diferente. Da mesma maneira, essas propriedades podem explicar os fenômenos de tricelularidade. Além disso, essas moléculas desempenham um papel na diferenciação celular. Assim, quando fibroblastos (células do tecido conjuntivo) são induzidos a expressar E-caderina, a forma dessas células se modifica, e elas adquirem ligações entre si e formam um tecido do tipo epitelial. As moléculas dessa família contêm vários domínios em alça em seu aspecto extracelular. Essas alças são formadas pela ligação de dois resíduos cisteína e são semelhantes às alças presentes ao nível das imunoglobulinas (razão do nome dessa família). Essas moléculas garantem as ligações intercelulares homofílicas e heterofílicas. Ao contrário das caderinas, essa adesão ocorre mesmo na ausência de íons Ca2+. Várias moléculas dessa família desempenham um papel importante no transcorrer do desenvolvimento: N-CAM, L1 etc. Não se conhece o papel que as seletinas desempenham no transcorrer do desenvolvimento inicial. Ela é constituída por três glicoproteínas (L-seletina, P-seletina e E-seletina). Essas moléculas são glicoproteínas de membrana com um domínio extracelular caracterizado pela presença de um domínio lectina em sua extremidade terminal e de vários domínios do tipo EGE. Essas proteínas foram implicadas nas interações transitórias entre as células sanguíneas e as células endoteliais. A L-seletina está presente na superfície de todos os leucócitos, a P-seletina na superfície das plaquetas, megacariócitos e células endoteliais, e, por fim, a E-seletina na superfície das células endoteliais ativadas.


47  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Complexos de adesão Três mecanismos estão envolvidos na manutenção da união celular: (1) as moléculas de adesão já descritas; (2) o contorno ondulado das membranas celulares de células adjacentes, permitindo que os processos de uma célula penetrem em depressões da célula vizinha, mantendo assim as células unidas como as peças de um quebra-cabeças; (3) vários tipos de junções celulares que só são observados ao microscópio eletrônico. As junções são modificações localizadas das membranas plasmáticas de células adjacentes e tendem a manter as células juntas. A zônula de oclusão é um cinturão de membranas plasmáticas fundidas que envolve cada célula próximo às suas superfícies livres. É formada pela fusão das membranas celulares adjacentes, mantendo assim as células intimamente juntas e impedindo a passagem de moléculas entre elas. A mácula de aderência é um local de fusão descontínua das membranas celulares adjacentes. Exemplos de máculas de aderências são encontrados entre as células endoteliais que revestem os capilares sanguíneos. Pelo fato de as áreas serem descontínuas, existem espaços que permitem a passagem de líquido ou de células entre as células adjacentes. O desmossomo é um tipo especial de junção celular, onde as membranas celulares de células adjacentes não entram em contato, mas estão mantidas juntas fortemente por uma área especial do revestimento celular, formada por proteínas. Essa área do revestimento celular é vista como uma linha intermediária de material denso. Nesses locais, a membrana celular se apresenta espessada por uma condensação de citoplasma, ao qual está ligada por tonofilamentos. As junções comunicantes (nexos) são áreas que se assemelham a manchas, onde as membranas celulares adjacentes aproximam-se, mas não se fundem, permanecendo uma comunicação. Na junção comunicante existem diminutas pontes, compostas de proteínas e lípides, que se estendem de uma membrana celular para outra. Além disso, as pontes penetram em ambas as membranas celulares, de forma que existe uma comunicação contínua entre o citoplasma de células adjacentes. Essas pontes permitem não somente a passagem de íons de uma célula para outra, mas também a passagem de pequenas moléculas. Uma área escura, por vezes denominada antigamente de barra terminal, pode ser vista ao microscópio óptico lateralmente ao longo das células, determinados epitélios próximos às suas regiões apicais. Ao microscópio eletrônico, essa área revela ser constituída pela zônula de oclusão, zônula de aderência e mácula de aderência, que são coletivamente conhecidas como complexo juncional.

Inervação corneana Inervação sensitiva é de grande importância. Os nervos corneanos distribuem-se no epitélio e na substância própria anterior e na média. A substância própria posterior e a limitante posterior não são inervadas. O plexo nervoso subepitelial situa-se sob a lâmina limitante anterior. A córnea é o tecido mais ricamente inervado do organismo e a densidade em terminações nervosa diminui do centro em direção à periferia. Existem na córnea três tipos de receptores: (1) nociceptores; (2) mecanoceptores; e (3) receptores ao frio.


48  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... O reflexo oculopalpebral tem sua via aferente representada pelo nervo trigêmeo (nasociliar → oftálmico → trigêmeo).

LIMBO Introdução O limbo é uma zona de transição composta de elementos da córnea e da esclera. A contribuição de cada tecido para a formação do limbo varia da sua superfície à sua parte mais profunda, bem como em vários setores ao redor da circunferência do limbo (Fig. 18).

Junção corneoescleral

Junção limboescleral

1 1/2

mm

a b c

d

e

f

Limbo do patologista Limbo do histologista

Fig. 18 Desenho de uma secção meridional da área límbica. O limite histológico da junção corneolímbica é destacado pelo plano pontilhado, que começa na terminação da limitante anterior e curva-se posteriormente em direção ao canal de Schlemm, estendendo-se depois para frente, terminando na limitante posterior. Outra definição do limbo é a usada pelo patologista; o limite anterior (junção corneolímbica) é formado por um plano que une as extremidades da limitante anterior e da limitante posterior; o limite posterior é formado por um plano criado 1,5 mm posteriormente à junção corneolímbica no ângulo reto da superfície escleral, no limbo superior e inferior, e 2 mm no meridiano horizontal. O limbo possui as seguintes partes anatômicas totais: epitélio conjuntival (a); estroma conjuntival (b); fáscia do olho e episclera (c); e o estroma límbico ou corneoescleral (d). A parte longitudinal do músculo ciliar é indicada em (e), e os feixes circular e radial do músculo em (f ). (Hogan MJ; Alvarado JA; Weddell JE. Histology of the Human Eye. Philadelphia: Saunders, 1971; p. 113.)


49  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Biomicroscopicamente, o limite anterior do limbo é definido como o local de junção da esclera com a córnea. A esclera se estende sobre a córnea nas regiões superior e inferior, resultando numa forma elíptica na aparência da junção corneoescleral. Essa peculiaridade se deve à forma elíptica da face anterior da córnea e à forma circular da face posterior. A superfície externa do limbo é coberta pela conjuntiva. O lado interno do limbo é banhado pelo humor aquoso em toda a sua superfície. O tecido corneoescleral é côncavo na superfície interna, formando, na parte posterolateral, o sulco escleral interno, onde se encontram a rede trabecular e o canal de Schlemm (seio venoso da esclera). A margem posterior do limbo termina na esclera, intimamente com o esporão escleral, e na adjacência da inserção da porção meridional do músculo ciliar e do recesso do ângulo da câmara anterior. Acima da rede trabecular, através do limbo, a graduação de mudanças na matriz reflete a transição da esclera para a córnea. As mudanças na estrutura do tecido, composição e propriedades bioquímicas nesse ponto também incorrem em aumento de suscetibilidade a lesões e doenças. As fibrilas de esclera profunda se estendem além das faixas trabeculares que atravessam o limbo para a região da lâmina limitante posterior, atravessando (e algumas interagindo com) o ânulo circuncorneano das fibrilas. O limbo não é apenas importante como marco cirúrgico translúcido, mas também devido à composição celular incomum e à presença de célulastronco nos tecidos conjuntivais e episclerais fortemente aderentes acima do mesmo. É a partir dessa região que um novo epitélio corneano é derivado, e, devido ao alto teor de antígeno presente nas células neste tecido, é da maior importância nas mudanças imunológicas que ocorrem na esclera e na córnea durante uma inflamação.

Fisiologia O limbo possui duas importantes funções: nutrir a córnea e remover o humor aquoso. Os capilares do limbo e da conjuntiva periférica contribuem para a nutrição da periferia da córnea. Essa nutrição pode alcançar, mas de maneira muito discreta, toda a espessura corneana; entretanto, a retirada do tecido do limbo em nada prejudica a nutrição e a transparência da córnea. A principal via de drenagem do humor aquoso, a via trabecular e o canal de Schlemm estão bem estabelecidos. A rede trabecular, através dos espaços intertrabeculares, exerce uma função seletiva, filtrando o aquoso que vem da câmara anterior para, ainda assim, ultrapassar o tecido justacanalicular para, em seguida, penetrar no canal de Schlemm. A matriz extracelular da rede trabecular apresenta estruturas complexas, compostas de muitas proteínas diferentes, sendo na maioria proteoglicanas. Elas são organizadas e sua integridade estrutural é mantida por uma variedade de interações específicas entre elas e com os receptores da superfície da célula. Tornou-se muito claro que as macromoléculas da matriz extracelular da rede trabecular e suas interações são importantes para uma grande variedade dos processos celulares, e de fato regulando-os, incluindo os programas de desenvolvimento embrionário e a organização de tecidos, crescimento celular e padrões de diferenciação, perfis de expressão genética, reforma de tecidos e cicatrização de feridas, também auxiliando em várias funções específicas que são diretamente dependentes de suas propriedades físicas.


50  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... As glicosaminoglicanas são cadeias de carboidratos longas compostas de sequências específicas de dissacarídeos de repetição. Elas contêm entre um a quatro grupos carboxil e/ou sulfatos por repetição de dissacarídeo. Os grupos carboxil e sulfato são ionizados no pH fisiológico, resultando numa densidade extremamente alta de cargas negativas. Muitas de suas funções biológicas dependem dessa característica. As composições das glicosaminoglicanas da rede trabecular e das glicosaminoglicanas sintetizadas pelas células trabeculares foram determinadas, utilizando-se degradação enzimática sequencial com uma série de enzimas específicas para cada tipo de glicosaminoglicana conhecida. O conteúdo de glicosaminoglicanas da rede trabecular indica o percentual de cada tipo de glicosaminoglicana obtido por degradação enzimática sequencial de olhos com glaucoma de ângulo aberto normal e primário, culturas de órgão e culturas de células densamente confluentes. As experiências com isótopos radioativos utilizaram classificações com glicosamina e precursor de sulfato. A coloração histológica das glicosaminoglicanas trabeculares, em combinação com essa tentativa de degradação enzimática, permite sua localização microscópica na rede. Com exceção do ácido hialurônico, as glicosaminoglicanas são consideradas cadeias laterais lineares covalentemente ligadas e unidas (pós-translacionalmente) ao núcleo da proteína das prostaglandinas. Geralmente é uma ligação O- entre a serina ou a treonina da proteína e um resíduo xilose. Este é ligado a duas galactoses e ao ácido glucurônico antes de começar a repetição do dissacarídeo específico da glicosaminoglicana. As glicosaminoglicanas trabeculares, com exceção do ácido hialurônico, são consideradas cadeias laterais de pelo menos seis diferentes proteoglicanas. Apenas a membrana basal da proteoglicana heparan sulfato foi especificamente identificada na rede. Algumas outras indubitavelmente incluem as proteoglicanas comuns encontradas em outros tecidos, embora as espécies trabeculares específicas não possam ser excluídas. As proteoglicanas também exercem uma variedade de funções, dependendo das propriedades seletivas de ligação, geralmente contidas em domínios de ligação específicos do núcleo da proteína e suas cadeias de glicosaminoglicanas. A decorina, assim chamada porque “decora” as fibrilas de colágeno tipo 1 em intervalos regulares de 67-nm, é necessária para a formação normal de fibrila de colágeno. Várias proteoglicanas estão muito envolvidas na aderência celular e estão concentradas em adesões de contato focal. Elas também servem como molécula de ligação para moléculas de adesão celular e se unem a fibronectina, laminina, colágeno tipo IV e a uma variedade de outros componentes da matriz. As proteoglicanas heparina e heparan sulfato ligam o fibroblasto ou fatores de crescimento ligados à heparina, afetando sua atividade e sensibilidade até a degradação; considera-se que elas servem como reservatório da matriz extracelular para essa família de moléculas de fator de crescimento.

ESCLERA Introdução A esclera humana, embora de certo modo metabolicamente inerte, é uma estrutura notável que executa várias funções importantes para a integridade visual do olho. Em princípio, a esclera produz um firme substrato para os delicados conteúdos intraoculares e os protege de lesões.


51  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Sua opacidade assegura que a dispersão interna da luz não afete a imagem da retina. Além disto, facilita a rotação do olho sem distorção significante em torno de 180º através dos músculos extraoculares. A forma do olho é, em parte, mantida pela presença dos conteúdos intraoculares e da pressão intraocular. Entretanto, a esclera tem que ser suficientemente rígida para fornecer condições relativamente constantes, de forma que, quando o olho se move, a pressão intraocular não flutue nem afete a visão. A deformação escleral prejudicaria a visão não apenas devido à ondulação da própria retina, mas também pela distorção irregular do diafragma do cristalino/íris. É possível que uma estrutura fibrosa menos rígida da esclera em mamíferos permita uma distribuição mais uniforme do suprimento sanguíneo para a coroide, e de lá para a retina, durante as grandes excursões do movimento ocular voluntário. A estabilidade óptica é adquirida através do equilíbrio da pressão intraocular e as curvaturas do invólucro escleral. A esclera compreende cincosextos da túnica externa do olho, estendendo-se posteriormente do perímetro corneano até o canal escleral, perfurado pelo nervo óptico. É aproximadamente esférica, com um diâmetro vertical médio de 24 mm. A espessura da esclera humana adulta não é uniforme. É mais espessa no polo posterior (1 a 1,35 mm), diminuindo gradativamente para 0,4 a 0,6 mm no equador e mais fina sob os músculos retos (0,3 mm), aumentando novamente para 0,6 mm, onde as fibras paralelas e brilhantes do tendão se juntam ao colágeno escleral. Da inserção dos músculos extraoculares em direção ao limbo, a esclera gradualmente aumenta em espessura em cerca de 0,8 mm, onde se une e mistura com a córnea. As mulheres possuem esclera ligeiramente mais finas do que os homens. Há também um aumento na espessura da esclera, juntamente com a opacidade, em relação à idade. A esclera opaca branco-amarelada se une à córnea transparente através de uma zona intermediária, que se estende por cerca de 2 mm, chamada limbo. Nesse ponto, o sulco é formado devido ao raio de maior curvatura da córnea do que da esclera. Duas camadas fasciais vascularizadas invadem a superfície externa da esclera: a fáscia do olho (cápsula de Tenon) e a episclera.

Fáscia do olho A fáscia do olho (cápsula de Tenon) é identificada como uma camada hipocelular distinta de feixes compactos de colágeno radialmente organizados que correm paralelamente à superfície da esclera. Em sua origem anterior no limbo, a cápsula é firmemente unida ao tecido conjuntivo acima e à episclera abaixo. A cerca de 3 mm do limbo, ela se espessa, tornando-se livremente móvel sobre a episclera abaixo, à qual se mantém unida através de finas trabéculas de interconexões. Estende-se do limbo para trás, para embainhar os músculos retos, e torna-se contínua com seu perimísio. Continuando posteriormente como uma simples condensação das fibras de colágeno, ela provavelmente se une à bainha dural do nervo óptico e às faixas fibrosas que conectam o olho à órbita. A fáscia do olho situa-se anteriormente entre duas camadas vasculares: o plexo conjuntival e o plexo episcleral, que a alimentam. As ramificações dos vasos ciliares anteriores correm por toda a matriz com as veias situadas superficialmente e as artérias se aproximando da superfície apenas próximas à arcada do limbo. Posteriormente, em direção ao equador, uma fina rede de vasos corre nesse tecido a partir das artérias ciliares posteriores.


52  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Episclera A episclera é uma camada de tecido conjuntivo fina e densa, mas bem vascularizada, com fibras se misturando imperceptivelmente com a substância própria abaixo da própria esclera. Ao contrário da fáscia do olho, os feixes de colágeno estão circunferencialmente organizados e firmemente ligados às paredes dos vasos sanguíneos, impedindo seu movimento independente sobre a esclera. As ligações com a fáscia do olho são densas próximas ao limbo e se enfraquecem progressivamente em direção ao equador, onde a episclera é ligada à cápsula apenas por finas faixas de colágeno. Pode ser encontrada uma pequena quantidade de tecido elástico na episclera juntamente com melanócitos e alguns macrófagos. Algumas fibras nervosas mielinizadas e não mielinizadas também se ramificam na episclera, terminando, na maioria das vezes, em torno dos vasos.

Substância própria A resistência e elasticidade da substância própria escleral são obtidas pelos feixes de fibrilas de colágeno paralelamente alinhadas em pontos superficiais agrupados em densas lamelas sobrepostas, que correm quase sempre paralelas à superfície do olho. A maioria dos feixes exibe uma orientação circular, mas situa-se meridionalmente ao limbo. Ao contrário da córnea, as lamelas esclerais se ramificam e entrelaçam extensamente, e exibem dimensões de amplas variações com comprimentos de cerca de 50 e 6 mm de espessura. O entrelaçamento crescente e a densidade das fibras substituem a organização lamelar na esclera profunda, enquanto as fibras elásticas dispersas estão presentes entre e os feixes de colágeno e nestes em toda a substância própria. As fibras dos tendões dos músculos extraoculares se misturam com as fibras esclerais, estendendo-se anteriormente até o limbo. A camada mais interna da esclera adjacente à úvea é conhecida como “lâmina fosca”. Nessa região, os feixes de colágeno são novamente menores e se ramificam para unir-se à substância própria coroidal abaixo. A esclera é atravessada por vasos sanguíneos e nervos. Os vasos ciliares anteriores penetram anteriormente aos músculos retos, enquanto os vasos ciliares posteriores longos e curtos, as veias vorticosas e os nervos penetram posteriormente aos músculos.

Esporão escleral As fibras superficiais da esclera se misturam com as fibras episclerais no limbo. As fibras profundas condensam em um anel para formarem o esporão escleral, que é um importante marco anatômico, reconhecido pelos cirurgiões oftálmicos em relação ao pós-astigmatismo da catarata. Essa rígida estrutura em anel, juntamente com o ânulo da córnea, que é formado por uma faixa circunferencial das fibrilas do limbo originárias na córnea, provavelmente é responsável pela estabilidade do contorno da córnea. O tecido trabecular é inserido anteriormente no esporão escleral e, posteriormente, recebe a parte longitudinal do músculo ciliar. As fibras de colágeno do esporão escleral, que são contínuas às fibras da rede trabecular corneoescleral, aumentam de tamanho de 40 nm nas bainhas trabeculares para 80 nm próximo à esclera, de forma que o esporão escleral esteja firme nas cirurgias. As camadas internas, o chamado cilindro escleral, circundam o canal de Schlemm em toda a sua circunferência.


53  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Da extremidade posterior do canal de Schlemm, uma pequena faixa de fibras esclerais projeta-se em direção à câmara anterior. Essa é a parte do esporão escleral à qual as fibras meridionais do músculo ciliar são ligadas. As finas pontas anteriores do músculo ciliar formam uma estrutura tendinosa que se insere na parte posterior do esporão escleral e daí para a rede trabecular. Esse tendão tem a mesma composição dos raios trabeculares de luz e consiste em colágeno e elastina. É através dessa conexão que a contração do músculo ciliar consegue esticar o esporão escleral e abrir a rede trabecular. A rigidez do esporão escleral pode também ajudar a prevenir o fechamento da rede trabecular quando o músculo ciliar relaxa.

Fisiologia Composição A esclera possui teor metabólico devido à sua mudança lenta do colágeno do qual é composta. A substância própria escleral não recebe sangue dos capilares no estado saudável normal, embora as artérias e nervos ciliares posteriores longos e as veias vorticosas o atravessem nos canais fibrosos. A substância própria recebe a sua nutrição das redes vasculares episcleral e coroidal. A matriz da esclera se adapta a um plano geral observado em outros tecidos conjuntivos com uma estrutura de fibrilas de proteína, colágeno e elastina, e proteoglicanas e glicoproteínas interfibrilares que circundam a população difusa de células. Embora tenha ressurgido recentemente o interesse nos componentes moleculares presentes na esclera, particularmente em relação ao desenvolvimento axial e adequada formação da imagem na retina, há mais conhecimento sobre a composição da córnea do que da esclera. Microscopicamente, a esclera é, em princípio, um tecido denso e rico em colágeno. Os tipos de colágeno I, III, V e VI estão presentes na esclera, embora análises bioquímicas tenham demonstrado que o tipo I predomina, com o tipo III com menos de 5% e apenas indícios da presença de outras espécies. De acordo com esses dados, os colágenos dos tipos I e III foram identificados na esclera humana através da imunolocalização microscópica, embora alguns estudos tenham descoberto o tipo III restrito a camadas mais externas, à lâmina crivosa e uma interzona entre a esclera externa e a dura-máter. Os tipos de colágeno I e III foram sintetizados por fibroblastos humanos da fáscia do olho in vitro. A localização dos colágenos por microscópio eletrônico de alta resolução na esclera macular de olhos de seres humanos idosos mostrou que os tipos de colágeno I e III estavam presentes nas principais fibrilas intersticiais periódicas D, com o tipo V no perímetro fibrilar e o tipo VI nas estruturas filamentosas entre os feixes de fibras. Isto sugeriu que a copolimerização dos vários tipos de colágeno nos complexos grupos heterotípicos estava presente na esclera humana, conforme observado em outros tecidos, como a córnea e a cartilagem. Várias espécies novas de colágeno foram descobertas nos últimos 10 anos, muitas delas com potencial relevância para a estrutura e o desenvolvimento ocular, embora em muitos casos sua importância específica, quando há, em relação à organização e função da esclera, ainda tenha que ser determinada. Entre elas, considera-se que o colágeno do tipo XII esteja associado às fibrilas do tipo I na esclera humana, assim como na córnea, porém é apresentada em diferentes isoformas com apenas a presença da forma longa na esclera. Os tipos XII e XIV podem ser importantes, em fibrilogênese de colágeno, no desenvolvimento de tecidos


54  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... conjuntivos oculares. O gene de colágeno do tipo XVIII está envolvido no desenvolvimento da miopia aguda e sabe-se que se manifesta no olho humano. As fibras elásticas que consistem em componentes microfibrilares e amorfos representam um sistema fibrilar adicional que complementa a estrutura do colágeno na esclera humana. Pelo menos 19 diferentes proteínas podem ser identificadas no sistema de fibra elástica. A elastina é composta de aminoácidos hidrofóbicos não polares, como alanina, valina, isoleucina e leucina, contém pouca hidroxiprolina, mas não hidroxilisina. Também contém dois aminoácidos raros, desmosina e isodesmosina, que servem para entrelaçar as cadeias de polipeptídeos. O compartimento interfibrilar na matriz escleral é ocupado, em princípio, por proteoglicanas, embora estas sejam raramente representadas em comparação com outros tecidos conjuntivos com, por exemplo, uma concentração 4 vezes maior na córnea do que na esclera. As proteoglicanas consistem em um núcleo de proteína, ao qual várias cadeias laterais sulfatadas de glicosaminoglicanas são covalentemente ligadas. A decorina e a biglicana, membros de uma pequena família de proteína de repetição rica em leucina, são as principais proteoglicanas da esclera humana, caracterizadas pela presença de uma ou duas cadeias glicosaminoglicanas, respectivamente, mais os oligossacarídeos. Os estreitos espaços interfibrilares na matriz escleral pareceriam extremamente úteis para uma estreita aposição e interações entre os componentes fibrilares e não fibrilares da matriz. As técnicas de difração dos raios X aplicadas para análise da organização de colágeno e das estruturas associadas às fibrilas na esclera humana revelaram perfis de densidade axial muito similares àqueles registrados no tendão do rabo do rato. Grupos aniônicos nas cadeias laterais GAG de matrizes proteoglicanas foram explorados para visualizar as proteoglicanas esclerais e suas associações colágenas, utilizando coramentos catiônicos, como o azul cuprolínico e o cupromerônico. Esses métodos revelam proteoglicanas como densos filamentos de elétrons regularmente distribuídos ao longo das fibrilas e estritamente associados às fibrilas de colágeno nas faixas “d” e “e” do padrão axial periódico D de faixas cruzadas. Todas as camadas da esclera exibem baixa celularidade em comparação com a maioria dos tecidos vascularizados. A célula nativa é o fibrócito escleral. A integridade estrutural e funcional das camadas de tecido conjuntivo da esclera depende da atividade biossintética dessa população de células. A hidratação do tecido escleral está estritamente relacionada à composição da matriz extracelular. As proteoglicanas regulam o transporte difuso devido à natureza hidrofílica de suas cadeias laterais estendidas de glicosaminoglicanas, de forma que o conteúdo aquoso da esclera é de cerca de 68%. A possibilidade de distribuição da droga para o olho através de uma rota transescleral reacendeu recentemente o interesse na hidratação e permeabilidade escleral. O transporte de líquido intraocular é de vital importância para a saúde do olho e envolve a esclera através de dois sistemas distintos: o primeiro é representado pelo esporão escleral e seu músculo ciliar e ligações do tendão à rede trabecular, no fluxo convencional do canal aquoso para o canal de Schlemm. O segundo é o fluxo uveoescleral, que é responsável por 40% do fluxo aquoso. Este diminui com a idade para em torno de 4 e 14% em pessoas acima de 60 anos, possivelmente como resultado das mudanças que ocorrem na esclera com a idade. O fluxo uveoescleral foi demonstrado pela aplicação de albumina radioiodenizada na câmara anterior de macacos cinomolgus e recuperou o contorno da esclera anterior e posterior em 25 min.


55  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... O líquido atravessa os espaços entre as fibras do músculo ciliar até o espaço supracoroidal e sai próximo às veias vorticosas, de outros canais emissários e através da própria esclera. Essa força condutora para esse movimento é a difusão. O gradiente é conjuntamente determinado pela pressão hidrostática do aquoso, pela permeabilidade do músculo ciliar e pressão osmótica e da esclera no espaço supracoroidal, que, por sua vez, é determinada pela concentração da proteína plasmática nos canais próximos. A função da esclera no fluxo uveoescleral é indiretamente de considerável importância para a viabilidade do epitélio pigmentado da retina e, assim, para a justaposição da retina a esse epitélio.

Vasos e nervos A episclera e a fáscia do olho derivam seu suprimento sanguíneo das artérias ciliares anteriores e as artérias ciliares posteriores longas posteriormente, com alguma contribuição das artérias conjuntivais no limbo. Esses principais vasos contribuem para o círculo arterial episcleral, uma rede arterial frequentemente rudimentar situada a cerca de 4 mm do limbo. O círculo arterial episcleral, por sua vez, contribui para a arcada límbica dos vasos. Essa anastomose incomum de artéria para artéria assegura que o segmento anterior do olho seja sempre suprido com sangue, a despeito de qualquer pressão sobre o globo ocular. Existem canais linfáticos bem formados na conjuntiva, mas eles não estão presentes na episclera e na esclera, embora tenha sido sugerido que os espaços entre os feixes de fibras possam permitir à própria esclera atuar como um meio linfático. Os canais linfáticos conjuntivais encontram-se em duas camadas, uma rede superficial bem formada e uma rede de canais adjacentes à fáscia do olho. A linfa do tecido episcleral superficial drena no espaço subconjuntival e daí nasalmente para o nodo parotídeo e temporalmente para os nodos submandibulares. A linfa de outras partes na esclera e episclera atravessa a órbita, através do espaço perivascular em torno das veias, para esvaziar nos troncos jugulares da linfa e nodos cervicais profundos. O suprimento de nervos da esclera é surpreendentemente rico para uma estrutura cuja principal função pareceria de apoio. Consequentemente, a inflamação da esclera é extremamente dolorosa, devido à direta estimulação das extremidades nervosas pelo processo inflamatório e à distensão e estiramento dos feixes nervosos por edema de tecido e infiltração celular. O suprimento de nervos da esclera posterior é derivado dos nervos ciliares curtos, onde penetram na esclera, próximo ao nervo óptico. Anteriormente, ele é derivado de ramos dos nervos ciliares longos, que acompanham os nervos ciliares posteriores longos. No equador, os nervos ciliares longos se dividem, alguns retornam posteriormente na própria esclera para tornar a penetrar na coroide na região da lâmina fosca. Daqueles que seguem à frente, a maioria penetra no corpo ciliar, mas alguns formam as alças nervosas. Os últimos são nervos que, tendo penetrado no corpo ciliar, saem através da espessura completa da esclera e retornam ao corpo ciliar através do mesmo canal. Esses nervos, que são encontrados em 12% dos olhos, podem formar tumores dolorosos quando estão situados na episclera.

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Adalmir Morterá Dantas

C a p í t u l o  |  2

Fisiologia da Túnica Vascular

A túnica vascular do olho compreende três estruturas, que serão abordadas separadamente: coroide (corioide), corpo ciliar e íris.

Coroide Introdução A úvea constitui a túnica média do olho, sendo a coroide sua porção posterior. É constituída por um tecido vascular pigmentado, que está relacionado, externamente, com a lâmina fusca da esclera e, internamente, com o epitélio pigmentado da retina. Sua porção anterior se limita com o corpo ciliar, que exteriormente ao olho se corresponde com as inserções dos músculos retos e por sua face interna com a ora serrata. Posteriormente, estende-se sem interrupção até o canal escleral do nervo óptico, onde apresenta um orifício de 1:6 mm de diâmetro. A espessura é variável, oscilando entre 200 e 350 mm em torno do disco óptico, e 150 mm na ora serrata. Na constituição da histologia da coroide considera-se:

Lâmina supracoroide (Fig. 1) A lâmina supracoroide é uma camada externa que possui uma espessura entre 10 e 35 mm, representando a zona de transição entre a coroide e a esclera. É formada por camadas de pequenas lâminas que se superpõem e intercomunicam, deixando entre si alguns espaços virtuais. Essas pequenas lâminas são compostas de colágeno e entre elas existem fibroblastos, células ganglionares, plexos nervosos e numerosos melanócitos dispersos de forma paralela à superfície coroide.

58


59  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... I

I

G F E D

H

C H

B A

Fig. 1 Coroide normal. A. lâmina fusca da esclera; B. supracoroide; C. camada vascular, grande veia na porção externa; D. camada vascular, veia de tamanho médio na porção interna; E. coriocapilar; F. lâmina basal (membrana de Bruch); G. epitélio pigmentado da retina; H. melanócitos; I. hemácias. (Hogan MJ; Zimmerman LE. Ophthalmic Pathology. An Atlas and Textbook. Philadelphia: W. B. Saunders, 1962; p. 359.)

Camada vascular A camada vascular é imersa em um tecido conjuntivo, constituído por feixes de colágeno não ordenados, fibras elásticas e diversos tipos celulares, como fibroblastos, mastócitos, macrófagos, linfócitos, células plasmáticas e melanócitos. Os vasos dessa camada são constituídos pelas ramificações das artérias ciliares posteriores e de alguns ramos recorrentes do círculo arterial maior da íris. As artérias ciliares posteriores têm sua origem na artéria oftálmica, que habitualmente emite dois ramos, um medial e outro lateral, para a irrigação coroide. A artéria ciliar posterior medial é a primeira ramificação da artéria oftálmica e, em cerca de 80% da população, tem uma origem comum com a artéria central da retina. A artéria ciliar posterior lateral é o segundo ramo da artéria oftálmica, podendo existir ocasionalmente em alguns indivíduos outra artéria ciliar de localização superior em relação ao nervo óptico. As artérias ciliares posteriores medial e lateral vão se dividir em vários ramos, antes de perfurar a esclera, rodeando o disco óptico para chegar a irrigar a coroide, constituindo-se, dessa forma, as artérias ciliares posteriores curtas e as artérias ciliares posteriores longas (Figs. 2 e 3). As artérias ciliares posteriores curtas estão presentes em número de 15 a 20, e as artérias ciliares posteriores largas em número de duas. As artérias ciliares posteriores curtas podem se subdividir em dois tipos, conforme a sua penetração escleral seja quase próxima ao disco óptico, distinguindo-se, portanto, umas artérias ciliares posteriores curtas paraópticas e outras artérias ciliares posteriores curtas distais. As artérias ciliares posteriores curtas possuem uma estrutura típica de pequenas artérias, com um endotélio, uma lâmina elástica interna, duas camadas musculares na média e uma adventícia cujo colágeno é orientado circularmente. Geralmente, duas das artérias ciliares posteriores curtas paraópticas penetram no disco óptico e o rodeiam, constituindo o círculo arterial do nervo óptico, irrigando a coroide circumpapilar e a região periférica da cabeça do nervo óptico. As artérias ciliares restantes, tanto paraópticas como distais, uma vez na camada vascular da coroide, vão se dividir setorialmente, formando áreas triangulares até as quatro regiões do olho. Essas divisões arteriais (origem das artérias da coroide) primeiro são dicotômicas, formando ângulos agudos, embora em ramificações posteriores possam adotar desde ângulos muito agudos até ângulos de 180º. Durante seu percurso fazem uma trajetória ondulante e, inclusive, alguns ramos que se dirigem até a coroide peripapilar farão um trajeto circular de 180º antes de originarem a coriocapilar. As anastomoses arteriais são muito raras entre as artérias ciliares posteriores curtas, porém se encontram entre os pequenos vasos derivados de seus ramos.


60  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Córnea Canal de Schlemm Artéria ciliar anterior

Íris Cristalino

Processo ciliar Ora serrata

Vasos episclerais

Retina Coroide Esclera Coriocapilar

Veia vorticosa

Artéria ciliar posterior longa Artérias ciliares posteriores curtas Fig. 2  Vasos sanguíneos da úvea. (Leber T. Die Cirkulation und Ernährung Verhältnisse des Anges. In: Graefe Saernischer Handbuch de Augenheilkunde. Leipzig: Engelmann, 1903.)  

Dura-máter Artéria cantral da retina e veia central da retina

Artéria ciliar anterior Conjuntivo Canal de Schlemm

Círculo arterial maior da íris Fig. 3  Vasos sanguíneos da úvea.

Músculo reto superior Veia vorticosa Artérias ciliares posteriores curtas Círculo de Haller-Zinn

Vasos centrais da retina Artéria ciliar posterior longa Veia vorticosa

As artérias ciliares posteriores longas penetram no olho, chegando até a parte mais superficial da camada vascular da coroide, a uns 4 mm do disco óptico nos meridianos horizontais, sendo seu percurso retilíneo. A artéria ciliar posterior longa temporal, diferentemente da nasal, vai emitir alguma ramificação por cima da região do polo posterior. As duas artérias, ao ultrapassarem os limites da ora serrata, começam a se dividir em 4 ou 5 ramos arteriais, dois dos quais, os mais importantes, vão ajudar a constituir o círculo arterial maior da íris. Os demais ramos vão tomar uma direção recorrente, confundindo-se com as demais artérias da coroide.


61  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... O círculo arterial maior da íris estará formado pelos dois ramos que emitem, em divisão dicotômica em ângulo agudo, cada uma das duas artérias ciliares posteriores longas, e pelas artérias ciliares anteriores ou artérias dos músculos retos extraoculares, que penetram no olho perfurando a esclera obliquamente pela frente da inserção tendinosa dos músculos. Estas últimas artérias se identificam em número de sete, existindo duas por cada músculo reto, com exceção do reto lateral, que só possui uma. O círculo arterial maior da íris está localizado ao nível da porção anteroexterna do corpo ciliar, sendo sua função a irrigação da íris e do corpo ciliar, embora também vá emitir alguns ramos recorrentes até a coroide periférica, chegando a formar alguns setores da coriocapilar mais anterior. Entre as arteríolas da coroide é frequente observar a existência de anastomoses interarteriolares fundamentalmente ao nível do polo posterior. A região macular é irrigada por ramos distais das artérias ciliares posteriores curtas, não existindo nenhum vaso específico para a referida região. Sem dúvida, foi encontrada uma maior densidade vascular à custa dos ramos mencionados, porém sem que se possa individualizar nenhuma artéria especialmente destinada a essa região vascular, uma vez que os vasos continuam a se ramificar, inclusive após ultrapassarem o setor, e, por outro lado, as modificações individuais são evidentes e, portanto, não se pode estabelecer com rigor que os percursos de determinados vasos da estrutura vascular coroide sejam específicos dessa zona. A região peripapilar é irrigada principalmente por ramos das artérias ciliares posteriores curtas paraópticas e por alguns ramos do círculo arterial do nervo óptico. O círculo vascular do nervo óptico emite ramos anteriores para a coroide peripapilar assim como para as regiões laminar e pré-laminar do disco do nervo óptico. Também é importante destacar que a mesma coroide peripapilar vai emitir alguns ramos centrípetos para os axônios periféricos da região pré-laminar do nervo óptico. Sem dúvida, alguns autores negam a participação desse sistema na vascularização do disco óptico, sendo admitido por todos que a terminação vascular da coriocapilar nas margens do disco óptico se realiza de forma abrupta. O estudo da microvascularização ocular poderá ser feito por novas técnicas, como metilmetacrilato e microscopia eletrônica de varredura. A drenagem venosa é constituída pelas veias vorticosas, que, em número de quatro, vão se distribuir pelos setores distintos do olho, duas para as regiões temporais (superior e inferior) e as duas restantes para os territórios nasais (superior e inferior). As veias vorticosas se localizam ao nível equatorial e formam uma ampola de recepção venosa antes de sua perfuração escleral, e, por sua vez, estas são constituídas pela reunião de 2 a 4 dilatações ampuliformes mais setoriais. A perfuração escleral das vorticosas pode ocorrer por um único vaso venoso, porém, em algumas ocasiões, podem emergir da esclera duas veias que acabam se reunindo em um único vaso. Os vasos venosos coroides são de maior tamanho que as artérias, mantêm uma trajetória retilínea e vão se reunindo em ângulos mais agudos antes de formarem as ampolas vorticosas. Histologicamente, as veias apresentam um endotélio com sua membrana basal, uma ou duas camadas musculares, formando a média, e uma fina adventícia de tecido colágeno. Em linhas gerais, as vênulas mantêm a mesma estrutura, com a diferença de que a camada muscular não existe e, em seu lugar, às vezes aparecem pericitos.


62  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Coriocapilar É formada principalmente por ramos das artérias ciliares posteriores curtas e alguns da artéria ciliar posterior longa temporal, mantendo algumas características especiais por ser constituída por uma única camada de capilares que se dispõem paralelamente a toda a face interna da coroide. Apresenta uma espessura que oscila de 10 a 30 mm, tendo seus vasos um diâmetro variável conforme a sua localização, de tal forma que, no polo posterior, seu diâmetro é compreendido entre 15 e 20 mm, enquanto, na periferia, são entre 15 e 40 mm. Paralelamente, os espaços intervasculares dessa trama capilar também irão variar nas regiões distintas da coroide, e, ao nível do polo posterior, são de apenas 3 a 18 mm e, por outro lado, perifericamente podem chegar a medir 30 mm de largura por 400 mm de comprimento. Histologicamente, aprecia-se como os vasos dessa camada são rodeados por escasso tecido conjuntivo que é formado principalmente por colágeno e fibras elásticas. Em cortes transversais, esses capilares são constituídos por uma célula endotelial com o núcleo situado na face externa. O endotélio apresenta a peculiaridade de ser fenestrado, fundamentalmente na face interna e guiado até a lâmina basal ou membrana de Bruch. Essas fenestrações, de grande importância fisiológica, apresentam um tamanho médio de poro de 700 a 800 Å, sendo mais abundantes e de maior tamanho ao nível da região submacular (Fig. 4).

Bastonetes e cones Lâmina basal

Epitélio pigmentado

Coriocapilar

Veia

Artéria

Melanócitos

Fig. 4  Coroide e camada externa da retina.

As células endoteliais são unidas entre si por zônulas de oclusão e desmossomos. Rodeando essas células endoteliais, podemos encontrar em sua face externa pericitos escassos que estarão unidos às mesmas por desmossomos. Os capilares e pericitos são rodeados por uma membrana basal que, ao nível de sua face interna, vai constituir a parte da lâmina basal. Dessa lâmina, entre os espaços intervasculares, vão partir finas interdigitações de colágeno até o parênquima da coriocapilar com o que finalmente se confundem. A arquitetura vascular da coriocapilar constitui uma questão polêmica ainda não concluída, tendo contribuído modelos morfológicos distintos.


63  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Para a maioria dos autores, a coriocapilar constitui uma rede lobular e segmentar, embora alguns tenham defendido uma estrutura em monocamada. Na lobulação foram propostas hipóteses distintas: umas distribuem as veias perifericamente, deixando para a porção central a arteríola, constituindo-se desse modo um lóbulo segmentar de forma poligonal; ao contrário, outros trabalhos mostram uma estrutura de forma triangular, cujo centro é constituído por uma vênula, estando os três vértices ocupados por arteríolas; outros autores demonstram que esses dois padrões lobulares podem coexistir, embora distribuídos em setores distintos. Assim, o primeiro modelo seria mais facilmente observável ao nível do polo posterior, enquanto o modelo triangular se localizaria principalmente entre o equador e a periferia. Essas estruturas lobulares, portanto, não podem ser tomadas como a unidade anatômica da coriocapilar, pois anatomicamente dentro da cada lóbulo existem subunidades arteriolo-venulares com interconexões capilares que se conectam com outras subunidades arteriolovenulares vizinhas.

Lâmina basal A lâmina basal (lâmina basilar ou membrana de Bruch) é a camada mais interna da coroide. É uma camada acelular, facilmente delimitada entre a retina e a coroide, e que compreende elementos de ambas as camadas. Sua espessura varia de 2 a 4 mm, próximo ao nervo óptico, até 1 a 2 mm, na periferia. A lâmina basal é dividida, por sua vez, em cinco camadas. A camada mais interna é a membrana basal das células do epitélio pigmentado da retina, sendo a camada mais externa a membrana basal da coriocapilar, que, ao contrário da anterior, é descontínua. Cada membrana basal está em contato com uma camada de tecido colágeno composta por fibras orientadas em todas as direções: são as camadas colágenas interna e externa. Entre elas existe um tecido elástico que constitui a camada elástica da lâmina basal. Em corte transversal, a elástica aparece como uma densa faixa interrompida irregularmente, porém, em cortes longitudinais de extensões planas da coroide, observa-se formando uma rede de fibrilas elásticas de 2 a 4 mm de espessura com espaços irregulares entre elas. Através das aberturas da camada elástica passam fibras de colágeno desde a camada colágena externa até a interna, e vice-versa. A coroide é inervada principalmente pelos nervos ciliares posteriores curtos, embora também possam ser encontradas algumas ramificações dependentes dos nervos ciliares longos. Os nervos ciliares curtos, que partem do gânglio ciliar, contêm fibras sensitivas simpáticas e parassimpáticas, mielinizadas, até sua ramificação na supracoroide, de onde perdem sua bainha, convertendo-se em amielínicas. Os estudos com microscopia eletrônica puderam demonstrar que essas fibras nervosas amielínicas são constituídas por axônios envoltos por células de Schwann não formadoras de mielina. Essas células, que foram estudadas por autores distintos, apresentam características semelhantes às células astrogliais do sistema nervoso central, já que acompanham os axônios e possuem, como estes, filamentos intermediários. Esses filamentos são constituídos por uma proteína conhecida como proteína gliofibrilar ácida (GFAP). Através das técnicas imuno-histoquímicas, é possível marcar seletivamente a proteína gliofibrilar ácida utilizando um anticorpo específico. De acordo com essa técnica, os vasos da coroide e a coriocapilar apresentam


64  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... imunorreatividade GFAP [+] (proteína gliofibrilar ácida) devido à presença de múltiplas fibrilas em suas paredes. Isto também foi observado em preparações obtidas com técnicas argênteas. Atravessando os vasos da coroide, observa-se, em algumas ocasiões, fibras espessas, com trajetos paralelos entre si, que mostram imunorreatividade GFAP[+] (proteína gliofibrilar ácida). Essas fibras seriam as correspondentes às descritas pelos autores clássicos como as fibras intervasculares. Estudos concluídos utilizando neuropeptídeos específicos complementados com denervações do gânglio cervical e do nervo facial sugerem que a distribuição de fibras é similar à encontrada com a proteína gliofibrilar ácida, sendo essas fibras de origem simpática. Na coroide também existem corpos celulares neuronais distribuídos por todas as suas camadas vasculares. Esses são células ganglionares de origem simpática, que podem mostrar uma morfologia multi ou bipolar possuindo um núcleo grande e excêntrico, sendo seu citoplasma igualmente volumoso. Também foi descoberto que essas células podem apresentar relações com os melanócitos, como a apresentada pelas fibras nervosas. Morfologicamente, pode-se distinguir dois tipos de melanócitos: uns, grandes, cheios de grãos melânicos tanto no soma como em suas expansões; e outros pequenos, também com pigmentos em seu interior, sendo sua forma estrelada em ambos os casos.

FISIOLOGIA A circulação coroide apresenta duas funções básicas: a nutrição das camadas externas da retina e a regulação da temperatura ocular como um mecanismo de defesa retiniano diante de mudanças importantes de temperatura.

Fluxo coroide O fluxo sanguíneo da coroide é uniforme e contínuo por não existir esfíncteres pré-capilares; seu valor foi determinado em animais de experimentação, utilizando diversos métodos, entre os quais se destacam a marcação com isótopos radioativos de células sanguíneas, a canulação de vênulas vorticosas, a reflectometria, o clareamento de kripton-85, o clareamento de hidrogênio, o de indocianina verde, assim como a determinação da temperatura dos tecidos oculares. Utilizando esses métodos, foi possível determinar que o fluxo coroide no gato representa 65% da totalidade do fluxo ocular, no coelho 64,4% ± 9,5% e, no macaco, 83,7% ± 6,4%; com uma circulação de 1.100 a 1.400 ml/min/100 g no gato, de 830 a 1.700 ml/min/100 g no coelho e de 1.197 a 1.567 ml/min/100 g no macaco. Também foi destacado que o fluxo não é uniforme por todos os setores da coroide, encontrando-se importantes diferenças na região foveal e peripapilar em relação à região periférica, onde o fluxo será 6 a 8 vezes menor que nas regiões centrais. Essa elevada taxa de fluxo sanguíneo da coroide supera consideravelmente a de outros tecidos ricamente vascularizados, como são o córtex renal e a substância cinzenta do cérebro. Fisiologicamente, a principal função da coroide é o suprimento de O2 ao epitélio pigmentado e aos fotorreceptores. Para cumprir essa função, a coroide é especialmente desenhada


65  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... com a existência de uma extensa rede capilar com poros orientados para a face externa da retina e um fluxo sanguíneo muito rápido. Sob essa estrutura, a extração de O2 a partir do sangue arterial coroide será de apenas 3%. Essa taxa baixa, sem dúvida devida ao alto fluxo existente, representa cerca de 80% do consumo de O2 por parte da retina dos gatos, de 60% nos porcos e valores de 65% para os estudos realizados em macacos. A pressão média da artéria oftálmica, determinada pela oftalmodinamometria, é de 77 mmHg por uma pressão arterial braquial média de 100 mmHg, e a pressão média nas artérias ciliares é estimada em 65 ou 75 mmHg no indivíduo sentado. A pressão dos capilares no olho é mais elevada que em qualquer parte do organismo, pois ela tem que se opor a uma pressão intraocular de 15 a 20 mmHg na coroide. A transição bastante abrupta das arteríolas para a coriocapilar assegura a transmissão de uma parte da pressão arterial, mantendo um fluxo significativo importante. Em relação à pressão nas veias coroidianas, deveremos considerar: (1) a pressão nas veias coroidianas, no ponto de entrada na esclera, é praticamente igual à pressão intraocular; (2) a pressão das veias vorticosas no seu trajeto intraescleral é inferior, em média, 8 mmHg à pressão intraocular; (3) a pressão transmural das veias coroidianas (P no interior da veia – P exterior exercida sobre a veia) é muito fraca ou vizinha de zero; (4) isto tem como consequência o fato de que o aumento da pressão venosa extraocular facilmente resulta no aumento de várias vezes a pressão transmural de veias coroidianas intraoculares e na distensão destas; (5) assim, uma elevação da pressão venosa jugular no curso de uma intervenção de catarata é um fator de aumento do volume coroidiano, posto que a pressão capilar não está mais diminuída pelo tônus normal intraocular; e (6) essa turgescência coroidiana pode ser a origem da “perda de vítreo” peroperatória. A pressão de perfusão (PP) coroidiana é a diferença entre a pressão arterial (Pa) e a pressão venosa dos vasos que irrigam e drenam um tecido. No que concerne à coroide, a perfusão venosa a ser considerada é a que ainda sofre a influência da tensão ocular, isto é, a que domina na ampola vorticosa. Sabe-se que ela é praticamente igual à pressão intraocular. Assim: pressão de perfusão (PP) = Pa – TO. Podemos compreender que, no curso de uma hipotonia cirúrgica, a pressão arterial sistêmica elevada se transmite às artérias ciliares e pode ultrapassar a capacidade de resistência das paredes arteriolares corioidianas e conduzir a uma hemorragia expulsiva.

Permeabilidade Os capilares coroides serão permeáveis às pequenas moléculas, como a glicose e os aminoácidos, e às grandes moléculas que sejam de tamanho inferior a 32 Å, como são a gamaglobulina com um peso molecular de 156.000. Como consequência dessa elevada permeabilidade, vai permitir um suprimento fácil de vitamina A aos fotorreceptores através do epitélio pigmentado. Nos espaços intersticiais intervasculares existirá uma elevada pressão oncótica devido à grande permeabilidade da coriocapilar, o que irá originar um grande movimento de água desde a retina, cuja pressão oncótica é menor, até a coroide por meio do epitélio pigmentado. Esse mecanismo pode ser importante para a adesão do resto da retina ao referido epitélio, sendo o responsável, desse modo, pela reabsorção do líquido sub-retiniano na cirurgia da retina.


66  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Na coroide, como em todo o interior do olho, por não existirem linfáticos (o que é colocado em dúvida por alguns autores na atualidade), o fluido hístico intervascular abandona o olho através da esclera e os espaços intervasculares, chegando à superfície, onde é absorvido pelos linfáticos conjuntivais.

Regulação da circulação Diferentemente dos vasos retinianos e da região pré-laminar do nervo óptico, a circulação coroide para a maioria dos autores, não é controlada por nenhum mecanismo de autorregulação; assim, diante de aumentos moderados da pressão intraocular, o fluxo sanguíneo da circulação da coroide ficará ligeiramente diminuído, por não compensarem as artérias ciliares o aumento das resistências periféricas. Por outro lado, estudos realizados em gatos destacaram uma marcante vasodilatação ao se elevar a concentração do CO2 sanguíneo, o que fez pensar que nesses vasos pudesse existir uma autorregulação metabólica; porém, paralelamente, foi observada a falta de resposta vasoconstritora ao se elevar a concentração de O2. Os últimos estudos parecem destacar a importância do sistema nervoso autônomo no débito sanguíneo coroide, devido à grande quantidade de fibras simpáticas que esses vasos possuem, permitindo demonstrar como as estimulações simpáticas produzem uma redução do fluxo coroide até em 60%. O papel do sistema nervoso parassimpático ainda falta ser esclarecido, já que alguns autores não encontram modificações no débito circulatório coroide após sua estimulação; outros, pelo contrário, ao estimularem o nervo facial, observam um aumento de até o dobro no fluxo sanguíneo. O sistema nervoso simpático, além disto, está relacionado aos melanócitos coroides; estes, ao manterem uma disposição reticular paralela à face interna do olho, podem influenciar no tônus do fluxo sanguíneo por modificação de suas moléculas contráteis. Desse modo, foi postulado que podem mudar o tamanho de poro de suas redes e, assim, dilatar ou colapsar os lumens dos capilares coroides.

Influência da circulação coroide na temperatura ocular A regulação calórica da retina será outra das funções da coroide ao dissipar, por um lado, o calor acumulado pela ação do lúmen no epitélio pigmentado, fundamentalmente ao nível do polo posterior. Também irá atuar defendendo o olho em condições extremas de temperatura do meio ambiente. Este mecanismo foi explicado pela distribuição paralela das artérias e veias coroides, que, ao terem uma disposição ligeiramente longitudinal em relação ao olho, atuariam como um regulador da temperatura, controlado por um mecanismo central, tendo sido demonstrado que, com a estimulação calórica, se produz um débito sanguíneo maior nos olhos, inclusive estimulando apenas um olho.

Dinâmica da coroide O estudo da circulação da coroide apresenta grande dificuldade pela existência do epitélio pigmentado da retina e pela própria circulação retiniana, que irão atuar como telas ou filtros,


67  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... impedindo uma boa visualização dos vasos a esse nível. Isto contribuiu para que se utilizem diferentes métodos para sua análise, dentre os quais cabe citar a transparência da esclera no animal in vivo por desidratação, as janelas esclerais com visualização direta de uma área coroide, a angiografia radiológica por subtração digital, a angiografia fluoresceínica e a angiografia com indocianina verde, estas últimas associadas ao tratamento da imagem por computador. Com as técnicas angiográficas, o estudo da circulação da coroide apresenta uma série de dificuldades em consequência da alta permeabilidade da fluoresceína nos capilares coroides, dos pequenos espaços intervasculares da coriocapilar ao nível do polo posterior e da alta velocidade do fluxo sanguíneo. Apesar de tudo, por meio das técnicas angiográficas, pode-se ter uma visão aceitável dessa circulação, sendo, por outro lado, o único método de aplicação clínica disponível na atualidade para o estudo da dinâmica circulatória a nível ocular. A técnica mais comumente empregada é a angiografia por contraste com fluoresceína sódica, observando-se que o aspecto normal do enchimento arterial coroide está sujeito a numerosas variantes e, para poder ser bem visualizado, é necessário estudá-lo em indivíduos que tenham pouco ou nenhum pigmento, como os albinos, ou em pacientes com uma degeneração do epitélio pigmentado e da coriocapilar. Com a videoangiografia fluoresceínica, foi possível demonstrar que a coriocapilar só demora a se encher em 1’47 s, em média, e que, para sua correta análise, é necessário examiná-la nas fases mais iniciais da angiografia, isto é, a partir dos 8 a 12 s da injeção do corante. Desse modo, observamos como os territórios arteriolares das artérias ciliares posteriores curtas são muito variáveis de um indivíduo para outro, tendo habitualmente uma forma que lembra um triângulo com vértice no polo posterior. O enchimento da coriocapilar em condições normais irá mostrar um aspecto geográfico desta, podendo ser visualizadas imagens poligonais ou em mosaico. Sua observação não pode ser sempre homogênea, isto é, podem existir pequenos atrasos em seu enchimento pela fluoresceína, embora em situações normais, o que irá acentuar o aspecto geográfico das fases precoces dos angiogramas. O enchimento das veias da coroide em condições fisiológicas será impossível de ser visualizado se estiver mascarado pela fluoresceína ao nível capilar e tissular, embora, nas fases tardias, quando a fluoresceína desapareceu dos capilares e está clareando a dos espaços intersticiais, seja possível, às vezes, visualizar o contorno das veias coroides. Devido à alta permeabilidade da fluoresceína ao nível da coroide, verificou-se a necessidade, por um lado, de buscar contrastes com menor difusão, e, por outro, tentar que sua fluorescência atravesse, com um menor número de interferências, o epitélio pigmentado da retina; por isto, foram utilizadas experimentalmente substâncias distintas, entre as quais se encontram a clorofilina, o MK-1841 e a indocianina verde. Este último corante foi utilizado a nível humano. Possui um pico de fluorescência que se encontra próximo à luz infravermelha (835 nm), com o que se obtêm imagens com maior definição das artérias e arteríolas da coriocapilar. Essas técnicas angiográficas foram aperfeiçoadas com o auxílio da análise de imagem por computador, que, através de programas específicos de densitometria, permitem eliminar ruído de fundo, por sucessivas filtrações, o que dá lugar a imagens com maior definição que as que seriam obtidas simplesmente com a angiografia. Consegue-se, desse modo, em alguns casos, a individualização de lóbulos e suas arteríolas nutridoras.


68  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... A dinâmica coroide tem sido estudada em humanos através da aplicação experimental in vitro da angiografia por diafanização dinâmica. Basicamente, a técnica consiste na diafanização do olho e da perfusão controlada de um contraste através das artérias ciliares, realizando-se ao mesmo tempo o registro videoangiográfico correspondente. Essa técnica permite eliminar os filtros da esclera, retina e células pigmentadas, visualizando-se diretamente a coroide sem interferências. Com esse procedimento, descobre-se que a circulação arterial é setorial, e que uma arteríola pode dar lugar a imagens lobulares; estas em sua análise detalhada, aparecem formadas por várias arteríolas pré-capilares que deságuam em uma vênula e se conectam com outras unidades vizinhas. Com essa técnica angiográfica, é possível observar como a lobulação da coriocapilar aparece apenas em alguns setores; embora matize dinamicamente o lóbulo, este é constituído por várias unidades formadas por arteríolas pré-capilares, capilares e suas vênulas. Às vezes, é possível observar como uma imagem lobular se forma à custa de duas arteríolas distintas. A circulação que irá constituir a pré-coriocapilar coroide peripapilar irá formar uma lobulação tipicamente elipsoide, cuja trajetória em conjunto rodeia o disco óptico; ao contrário da circulação nos setores mais distais, tanto temporais como nasais, essa disposição lobular se realiza em sentido posteroanterior. Por último, gostaríamos de escrever algumas palavras sobre a angiografia com iridocianina verde, que veio a melhorar os estudos da coroide. Com um novo método, começou-se a investigar a utilização da iridocianina verde. Essa substância com molécula de maior densidade e tamanho, unida às proteínas plasmáticas, mantém um maior tempo no espaço intravascular. É uma substância atóxica e bem tolerada nas doses de 15 mcg/kg peso. Sua aplicação clínica fundamental encontra-se no diagnóstico da localização das membranas de neovascularização coroidea invisíveis à fluoresceinografia para seu tratamento.

CORPO CILIAR Introdução O corpo ciliar é um anel assimétrico colocado de tal maneira que olha o equador do cristalino. Grosseiramente, tem a forma triangular: (1) sua base recebe a raiz da íris; (2) sua face anteroexterna se coloca em relação à esclera; e (3) sua face posterointerna olha em direção ao interior do olho com uma zona lisa, a parte plana (pars plana), e uma zona saliente os processos ciliares (coroa ciliar). O ponto do triângulo corresponde à ora serrata. Na dissecção, o corpo ciliar aparece como uma massa circular que apresenta: (1) uma parte central, que é a região dos processos ciliares (coroa ciliar); e (2) uma parte maior e lisa, que é o orbículo ciliar (parte plana). Ela é separada da retina por uma zona denteada devido à sucessão de dentes que encerram as baias. Essa estrutura é denominada de ora serrata. Os dentes e as baias se aderem à parte plana (Fig. 5). A largura do corpo ciliar é de 7 mm, no lado temporal, e de 6 mm, no lado nasal. A largura da parte plana varia de 4,5 mm, no meridiano horizontal temporal, a 3,5 mm, no lado nasal.


69  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ...

Fig. 5  Corpo ciliar. 1. Coroa ciliar. A. Músculo longitudinal; B. Músculos radial e circular; C. camada vascular; D. processos ciliares; E. círculo arterial maior; F. esporão escleral; G. ângulo da câmara anterior. 2. Orbículo ciliar (parte plana). A. Músculo longitudinal; B. camada vascular; C. camadas epiteliais. (Hogan MJ; Zimmerman LE. Ophthalmic Pathology. An Atlas and Textbook. Philadelphia: W. B. Saunders, 1962; p. 353.)

A anatomia descreve as relações do corpo ciliar em duas faces: (1) a anteroexterna; e (2) a posterointerna. A face anteroexterna é a que está em contato com a esclera. Ela está separada pela lâmina supraciliar que se prolonga à supracoroide. Na parte anterior, essa lâmina supraciliar desaparece, e o corpo ciliar é mais aderente à esclera, particularmente ao nível do esporão. Na lâmina supraciliar caminham os elementos vasculonervosos: (1) as artérias ciliares posteriores longas e os nervos ciliares longos; (2) os ramos arteriais recorrentes (inconstantes) que se dirigem para a periferia da coroide; e (3) as veias que terminam nas veias da coroide. A face posterointerna apresenta duas porções: (1) uma parte posterior lisa ou parte plana; e (2) uma parte anterior ou coroa ciliar, ou zona dos processos ciliares. A parte plana é uma superfície Iisa na sua parte posterior. Macroscopicamente, distinguem-se duas partes: (1) uma parte posterior, que pertence à periferia do fundo de olho, apresentando uma superfície granular pigmentada; e (2) uma parte anterior mais clara e finamente estriada. A coroa ciliar, ou zona dos processos ciliares, é uma coroa que apresenta, em média 4 mm de largura, sendo formada pelos processos ciliares. Os processos ciliares são alongados, no sentido anteroposterior de 2 mm de comprimento por 0,2 a 1,5 mm de largura. Entre eles, encontram-se os vales ciliares. Os processos ciliares são visíveis ao biomicroscópio com a ajuda de uma lente de três espelhos através de um coloboma iridiano, ou ao microscópio operatório na cirurgia do segmento anterior. As relações da face posterointerna se fazem com o vítreo, a zônula cristaliniana e o cristalino (Fig. 6).

Os Pc

Cr

Oc Co R E

Fig. 6 Os – ora serrata; Pc – processos ciliares; oc – orbículo ciliar; Cr – cristalino; Co – coroide; R – retina; E – esclera.


70  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... A base do corpo ciliar é a parte mais anterior do corpo ciliar. Ela está dividida em duas partes pela inserção da raiz da íris. O corpo ciliar participa da constituição do ângulo iridocorneano. As duas artérias ciliares longas posteriores caminham na supracoroide nos meridianos de III horas e IX horas. Elas se dividem, atrás do corpo ciliar, em dois ramos, que formam o grande círculo arterial da íris, e em ramos recorrentes, que são inconstantes e se destinam à coroide. As artérias ciliares anteriores são ramos das artérias musculares e se anastomosam com ramos das ciliares posteriores. O grande círculo arterial se coloca em pleno corpo ciliar atrás da raiz da íris. Do grande círculo partem ramos para o corpo ciliar, músculo ciliar, processos ciliares, íris e uma parte da coroide anterior. A drenagem venosa se processa para as veias vorticosas. A inervação provém do plexo ciliar situado no espaço supraciliar e está formado pelos nervos ciliares longos e os nervos ciliares curtos. Do plexo partem fibras para o músculo ciliar (fibras mielinizadas) e para os vasos (fibras amielínicas). Existem fibras sensitivas para o corpo ciliar. Na constituição da histologia do corpo ciliar, considera-se:

Lâmina supraciliar É um prolongamento da supracoroide. Na sua estrutura encontramos lamelas anastomosadas limitando os espaços, que são atravessados por fibras conjuntivas e elásticas.

Camada conjuntiva musculovascular O estroma ciliar está constituído por um tecido conjuntivo frouxo e apresenta: fibroblastos, macrófagos, células pigmentadas, fibras colágenas, fibras elásticas e vasos. O músculo ciliar é um músculo de fibras lisas, localizado no corpo ciliar, apresentando a forma de um triângulo retângulo, onde: (1) a hipotenusa está ao longo da esclera; (2) o ângulo reto está em direção ao interior do olho; (3) o ângulo anterior corresponde ao ângulo iridocorneano; e (4) o ângulo agudo posterior corresponde à ora serrata. O músculo ciliar, que tem a forma de um anel, estende-se do limbo da córnea à ora serrata. Apresenta uma face anterior, relacionada com a esclera, córnea e limbo, e uma outra, posterior, em contato com os processos ciliares e coroide. Está constituída por fibras musculares lisas, que se estendem do esporão escleral à lâmina supracoroide. Descreve-se a arquitetura do músculo ciliar com base em estudos histológicos, como uma unidade funcional, com uma camada superficial longitudinal ou meridional e uma camada profunda transversa ou oblíqua. O chamado músculo ciliar, no homem, é formado por quatro sistemas. Cada sistema é constituído por feixes musculares lisos agrupados em fibras oblíquas, nasalmente umas, temporalmente outras, que se reúnem por uma das suas extremidades, delimitando “VV”. As fibras em “V” apresentam a abertura voltada para o tendão anular (relacionado com o trabeculado), onde se inserem. Os “VV” musculares do primeiro sistema, que é o mais superficial, prendem-se, pelos seus vértices, voltados para trás, na coroide; os demais sistemas, colocados um após outro, relacionam-se, pela ponta dos seus “VV”, com os processos ciliares. Desses três últimos sistemas, o mais posteriormente colocado liga-se, pelo seu vértice, com a cauda


71  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... do processo ciliar e estabelece o que se denomina segundo sistema; o seguinte, com o corpo; e o outro, o mais anterior, com a cabeça do processo ciliar e com a raiz da íris, constituindo, respectivamente, o terceiro e quarto sistemas. Os vértices dos “VV” do segundo e terceiro sistemas, como os dos primeiros, voltam-se para trás, enquanto os “VV” do quarto sistema se dirigem para frente. Calasans (1953) denomina o músculo ciliar de músculo quadríceps do olho, com um tendão comum de inserção à altura do esporão (Fig. 7). p

tc

p

c

a

tc

o o 1

o o

1 1

Corte sagital A

Músculo ciliar

Corte frontal B

Figs. 7 (A e B)  Anatomia do músculo ciliar. Esse músculo está formado por um tendão comum no qual se inserem quatro porções, por isso denomina-se quadríceps do olho. A. Corte sagital do músculo ciliar e suas conexões; B. corte frontal do músculo ciliar visto por detrás (retirou-se o cristalino). t.c. tendão comum; a. fibras anteriores iridianas e ciliares; o. fibras oblíquas, primeira porção; o’. fibras oblíquas, segunda porção; 1. fibras longitudinais; p. borda pupilar; c. cabeça dos processos ciliares. As linhas de pontos vermelhos que unem o esquema A com B homologam as mesmas porções de ambos os esquemas. (Calasans OM. Arquitetura do músculo ciliar no homem. Na. Fac. Méd. Univ. S. Paulo, v. 27, p. 3-98, 1953. Redesenhado por Sampaolesi R. Glaucoma. 2 ed. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana, 1974; p. 50.)

Atualmente, considera-se o músculo ciliar como o quadríceps do olho com um tendão comum à altura do esporão. Dele partem três porções: (1) a primeira está formada por fibras longitudinais que vão desde o tendão comum à coroide; (2) as fibras vão desde o tendão comum do músculo ciliar ao corpo dos processos ciliares (coroa ciliar) e formam logo as fibras circulares. As fibras se dirigem desde o tendão e por debaixo da porção anterior até a cauda dos processos ciliares (parte plana); e (3) fibras anteriores irídicas que se dividem em duas porções: (a) uma que vai à cabeça de cada processo ciliar e o abraça de frente para trás; (b) outra que termina no tecido da raiz da íris pela frente do epitélio pigmentado e que se relaciona com o músculo dilatador da pupila. Em resumo, o músculo ciliar tem uma porção longitudinal, uma porção oblíqua e uma porção irídica. Quase todas as fibras do músculo terminam perto da raiz da íris, no anel tendinoso circular, adjacente ao esporão, o tendão comum. Os processos ciliares apresentam uma estrutura essencialmente vascular. O processo é centrado por uma arteríola, ramo do grande círculo arterial da íris. Essa arteríola se divide em dois ou três ramos, os quais dão numerosos capilares e um sistema venoso que termina nas vorticosas. Essa riqueza vascular confere aos processos ciliares um importante comportamento na produção de humor aquoso. Os vasos são separados do epitélio por um tecido conjuntivo.


72  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Epitélio ciliar O epitélio ciliar atapeta o corpo ciliar e os processos ciliares. Está formado de duas camadas celulares reunidas na sua face apical: (1) uma camada externa de células cúbicas, formada de células fortemente pigmentadas (prolongamento do epitélio iridiano por diante e do epitélio pigmentado por trás); e (2) uma camada interna de células cilíndricas: mais altas e claras com núcleo oval e citoplasmas abundantes. No estudo do epitélio ciliar, deve-se fazer a sua descrição de acordo com a microscopia eletrônica, de fora para dentro (Fig. 8). C.P.

A 1

β B 15 µ

2

α 4

γ3

7

5

6

C E.p.P. 5 µ

Fig. 8 Esquema do epitélio ciliar: C.P. câmara posterior; A. membrana basal interna da qual partem as fibras zonulares; B. epitélio colunar não pigmentado; C 1. b-citomembranas; 2. a-citomembranas; 3. g-citomembranas (aparelho de M.L.E. 4 µ Golgi); 4. mitocôndrias; 5. invaginações e evaginações intracelulares; 6. desmosE 5µ somos; 7. invaginações com o epitélio pigmentado; C. epitélio pigmentado com M.B. a g-citomembranas; D. membrana basal externa; E. estroma; F. capilares com hemácias; no interior das células cilíndricas e pigmentadas, observa-se o núcleo F 7 µ correspondente. (Sampaolesi R. Glaucoma. Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana, 1974; p. 58.)  

Estroma O estroma consiste em um tecido conjuntivo com fibras colágenas e capilares fenestrados.

Membrana limitante externa É uma membrana basal homogênea e contém feixes colágenos.

Camada de células pigmentadas É uma camada monocelular de células cúbicas regularmente repartidas, unidas lateralmente por desmossomos. Ela contém grânulos de pigmentos de tamanhos que variam de 0,4 a 1,7 m.

Camada de células claras Corresponde à camada sensorial da retina. Está constituída de células cilíndricas altas, mais altas ao nível da parte plana que ao nível dos processos ciliares. Existem importantes comuni-


73  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... cações entre duas células ciliares vizinhas. As duas camadas celulares estão intimamente unidas ao nível do ápice das células. Também, existem entre as duas camadas: zônula de oclusão, zônula de aderência e desmossomos.

Membrana !imitante interna Está constituída de fibras reticulares e glicosaminoglicanas. Aqui há inserção da zônula e do vítreo. O sistema Na, K-ATPase está localizado na parte basolateral das membranas das células não pigmentadas, onde as bombas enzimáticas levam os íons Na+ para a câmara posterior. O fluxo de água provém dos vasos sanguíneos adjacentes através das células pigmentadas e não pigmentadas em direção à câmara posterior, como resultado de um gradiente osmótico originado pelo fluxo de íons Na+. As zônulas de oclusões entre as células pigmentadas representam uma barreira às moléculas maiores do que 20 Â. O fluxo de água é normal, através das membranas e barreiras, quando osmoticamente direcionado.

Fisiologia Formação do humor aquoso O humor aquoso é produzido ao nível dos processos ciliares e será explicado no capítulo sobre humor aquoso.

Músculo ciliar O músculo ciliar é um músculo liso e é formado pela associação de células longas fusiformes que podem medir de 5 a 10 mm de diâmetro por 80 a 200 mm de comprimento, apresentando núcleo único e central. Essas células são revestidas e mantidas juntas por uma rede muito delicada de fibras reticulares. A célula muscular lisa, além da sua capacidade contrátil, pode também sintetizar colágeno do tipo III (fibras reticulares), fibras elásticas e proteoglicanas. As células musculares em atividade sintética mostram o retículo endoplasmático granular desenvolvido. O músculo liso recebe fibras do sistema nervoso simpático e do parassimpático e não exibe as junções neuromusculares elaboradas (placas motoras), que ocorrem apenas no músculo esquelético. O músculo ciliar desempenha uma função muito importante na fisiopatologia do olho, sendo responsável pela acomodação e pelas alterações da pressão intraocular. Embora geralmente o músculo ciliar seja considerado um músculo liso, ele parece mais um músculo esquelético do que um músculo liso dos vasos ou do intestino. O músculo ciliar possui miofibrilas quase paralelas, um grande número de mitocôndrias e, no corte tangencial, exibe faixas densas semelhantes a uma faixa em forma de “Z”. Possui uma densa inervação do nervo e pode contrair e relaxar rapidamente. Na tentativa de compreender o mecanismo da contração do músculo ciliar, inseriram-se as pontas de agulhas no olho através da esclera em várias posições, do limbo ao polo posterior. Observou-se o movimento da extremidade da agulha, que era externo ao olho durante a estimulação elétrica do músculo ciliar. Descobriu-se que, quando a ponta da agulha foi inserida na


74  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... coroide, próximo ao corpo ciliar, a sua extremidade moveu-se para trás. Não houve movimento quando a agulha foi inserida no meio do músculo ciliar ou no polo posterior. Isto provou que, durante a contração do músculo ciliar, a coroide move-se para frente. Há um ponto comum à parede escleral e às fibras musculares, que, como a retinocoroide do polo posterior, não se move. Além disso, foi demonstrado, anatômica e fisiologicamente, que, durante a contração do músculo ciliar, a rede trabecular se abre. Recentemente, o ultrassom de alta resolução do segmento anterior revelou que o equador da lente se move em direção à esclera durante a acomodação, e o equador da lente não se move anterior nem posteriormente. As zônulas equatoriais se inserem no corpo ciliar anterior, e as zônulas anterior e posterior, no corpo ciliar posterior. Com essas observações em mente, os autores modelaram a contração do músculo ciliar. Embora a contração do músculo ciliar seja um movimento coordenado singular, a informação pode ser obtida ao considerarmos a ação de cada um dos três sistemas de fibras em separado. Em primeiro lugar, os autores consideraram as fibras longitudinais. A parte externa das fibras longitudinais está ligada à parede escleral. As partes anterior e posterior das fibras longitudinais contraem-se em direção a ponto de movimento zero. As fibras longitudinais posteriores ao ponto sem movimento são predominantemente responsáveis pelo movimento para frente do músculo ciliar posterior. A contração da parte anterior das fibras longitudinais esticará as zônulas equatoriais e moverá a ligação efetiva das zônulas equatoriais paralelas à parede escleral. Isto produz uma falta de alinhamento com a direção original definida pelo plano equatorial, o que criaria uma força fora de linha no equador da lente (Fig. 9A e B). O equador da lente mover-se-ia posteriormente, a menos que essa força fora de linha fosse equilibrada por outras partes do músculo ciliar. Em seguida, os autores observaram as forças aplicadas pelas fibras radiais. Essas fibras estão firmemente ligadas às fibras longitudinais. As fibras radiais posteriormente são quase paralelas às fibras longitudinais e, juntamente com as fibras longitudinais, movem o músculo ciliar posterior para frente durante a contração. As fibras radiais anteriores fazem um ângulo oblíquo com as fibras longitudinais e são paralelas à superfície anterior do músculo ciliar. Durante a contração, as fibras radiais anteriores levam a uma diminuição definida da superfície anterior do arco do músculo ciliar. Quando as fibras radiais contraem – pois o volume do músculo não muda durante a contração –, o volume é deslocado e aparece como uma formação de feixes ou protuberância da contração do músculo ciliar. A contração das fibras radiais produz duas tarefas principais. Primeiro, junto com a parte posterior das fibras longitudinais, as fibras radiais produzem movimento para frente do músculo ciliar posterior, com relaxamento secundário das zônulas anterior e posterior. Segundo, a contração da fibra radial é responsável pelo aumento da tensão sobre as zônulas equatoriais e move o ponto efetivo de ligação das zônulas equatoriais de volta ao plano equatorial (Figs. 9A e C). Por último, os autores observaram as fibras circulares. Como esse músculo é orientado como um músculo circunferencial, ele só pode produzir força em direção ao centro do olho, isto é, em direção ao eixo óptico. Para entender a função do músculo circular, considera-se a contração da parte anterior do músculo ciliar. Imaginemos se as fibras circulares fossem removidas. Nada resistiria à contração das fibras radiais, e estas conduziriam o vértice do músculo ciliar em direção à esclera. A supercontração causaria um estiramento do plano equatorial pelo ponto de ligação efetivo das zônulas equatoriais. A contração da fibra circular, que prova-


75  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... velmente é predominantemente isométrica, produz a força controladora para impedir o estiramento demasiado das fibras radiais e de estas se criarem fora das forças do plano equatorial. Portanto, as fibras circulares são essenciais na prevenção do movimento anterior e posterior do equador do cristalino durante a contração do músculo ciliar. Esclera

Esclera

Fibras longitudinais

Fibras longitudinais

Fibras radiais

Fibras radiais Fibras circulares

Fibras circulares

Ponto de adesão efetivo das zônulas equatoriais

Ponto de adesão efetivo das zônulas equatoriais

Plano equatorial (linha de ação das zônulas equatoriais)

A

Plano equatorial (linha de ação das zônulas equatoriais)

LENTE

LENTE

B Esclera Fibras longitudinais

Fibras radiais Fibras circulares Ponto de adesão efetivo das zônulas equatoriais

Plano equatorial (linha de ação das zônulas equatoriais)

LENTE

C

Figs. 9 (A-C) Esquema da configuração geral do músculo ciliar: (A) no estado não contraído; (B) se apenas as fibras longitudinais contraíssem, ocorreria um desalinhamento com o ponto de ligação efetivo das zônulas equatoriais com o plano equatorial; (C) quando as fibras longitudinais e radiais se contraem, o ponto de ligação efetivo das zônulas equatoriais está alinhado com o plano equatorial. (Schachar RA e Anderson DA. The mechanism of ciliary muscle function. Annals of Ophthalmol., 27, 3, 129, 1995.)

As fibras circulares se distendem contra as fibras radiais e o tecido subjacente, e, portanto, têm uma função importante no aumento do movimento para frente do músculo ciliar, que é produzido pelas fibras radiais posteriores e pelas fibras longitudinais. Para explicar que essa não é uma função aparente das fibras circulares, consideremos a força gerada durante a contração pelas fibras circulares. Conforme mostra a Fig. 10, em equilíbrio, isto é, em qualquer tempo durante um nível fixo de acomodação, as forças em rede em algum ponto precisam ser iguais a zero. A força gerada pelas fibras circulares, que só é dirigida para os eixos ópticos,


76  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... tem que ser equilibrada pelo tecido subjacente e pela força transmitida pelas fibras radiais. A Fig. 10 iIustra a força transmitida pelas fibras radiais como dois componentes: um atuando na direção do ponto de ligação efetivo das zônulas equatoriais (Fa) e o outro direcionado para a parte posterior das fibras radiais (Fp). Essas duas forças componentes (Fa e Fp) possuem forças na direção anterior (Xa) ou posterior (Xp). Para tornar iguais os componentes anterior (Xa) e posterior (Xp), as fibras circulares se movem para frente durante a contração. Isto ocorre porque, em equilíbrio, as forças componentes paralelas ao eixo óptico precisam ser iguais e opostas. As fibras circulares podem ser consideradas capazes de flutuar anterior ou posteriormente para preservar o equilíbrio de forças e manter o alinhamento no plano equatorial. Portanto, enquanto as fibras circulares se contraem, elas parecem esticar o músculo ciliar para frente; isto é, o vértice do músculo ciliar mover-se-á para frente durante a contração, mais do que se esperaria da força das fibras radiais posteriores e das longitudinais.

Fibras longitudinais

Esclera

Fibras radiais

Xa Fa

R Fc

Xp Fp

Fibras circulares

Plano equatorial (linha de ação das zônulas equatoriais) Ponto de adesão efetivo das zônulas equatoriais

LENTE

Fig. 10 Diagrama da força das fibras circulares em equilíbrio: Fc = força das fibras circulares; R = força resultante transmitida pelas fibras radiais, que podem ser divididas em dois componentes: Fa = força direcionada para o ponto de ligação efetivo das zônulas equatoriais; e Fp = força direcionada para as fibras radiais posteriores. Cada um desses componentes, Fa e Fp, possui componentes paralelos ao eixo óptico: Xa e Xp, respetivamente. Em equilíbrio, as forças em rede precisam ser iguais a zero e, portanto, para Xa = Xp as fibras circulares se movem para frente durante a contração. (Schachar RA & Anderson DA. The mechanism of ciliary muscle function. Annals of Ophthalmol., 27, 3, 130, 1995.)

Acomodação Acomodação é o poder de alterar o foco do olho, de modo que raios divergentes (provenientes de objetos mais próximos do que 6 m) sejam reunidos em foco sobre a retina. É a função que permite ao olho uma visão nítida a qualquer distância. Nos estudos clássicos, sabe-se que, para acomodar o olho para os objetos de perto, há uma contração do músculo ciliar (inervado pelo n. oculomotor). As fibras meridionais tracionam a coroide e o corpo ciliar para frente, e as fibras circulares agem como um esfíncter, movendo o corpo ciliar para dentro. O cristalino está suspenso pela zônula, cujas fibras se inserem no corpo ciliar. Quando o músculo ciliar se contrai, a zônula relaxa, com o que o cristalino


77  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... muda de forma, aumentando assim seu poder de refração. O cristalino torna à forma globular. É importante saber que a cápsula do cristalino é elástica e a substância do cristalino é plástica. A acomodação física depende do cristalino e a acomodação fisiológica depende do músculo ciliar. Quando o olho está em repouso, com a acomodação completamente relaxada, está focalizando o seu ponto remoto. Esse é o ponto mais afastado no qual é possível a visão nítida, e que, no olho emétrope, está situado no infinito. O ponto próximo é o ponto mais próximo, no qual é possível a visão nítida quando emprega o seu maior poder de acomodação. O alcance da acomodação é a distância entre o ponto remoto e o ponto próximo, e a amplitude de acomodação é a diferença entre o poder de refração do olho em repouso e quando se atinge o máximo de acomodação (expressa em dioptrias). Quando se olham os objetos de perto, põe-se em jogo não só a acomodação, mas também a convergência, sendo a unidade de convergência o ângulo métrico (ex.: 1 m – 1 AM). Um novo estudo da acomodação foi feito por Schachar et al. em 1995. Esses autores estudaram o mecanismo de acomodação e presbiopia no primata. Para determinar o mecanismo de acomodação, as imagens de ultrassom de alta resolução do equador da lente foram obtidas de macacos anestesiados, cuja amplitude de acomodação foi farmacologicamente controlada. Para prevenir erros que possam surgir da rotação do olho ou de outro movimento, a imagem de ultrassom do olho no estado de acomodação foi sobreposta às imagens em vídeo no ultrassom do olho, enquanto ele mudava para o estado de não acomodação. A posição na sondagem do ultrassom foi monitorada de forma que a córnea e a esclera de cada imagem fossem sobrepostas enquanto a refração do olho mudava. As medições só foram feitas quando houve o registro virtualmente absoluto da córnea e da esclera. Constatou-se que o movimento do equador da lente envolveu um pequeno deslocamento em direção à esclera de menos de 100 mícrons, e que o equador da lente não se moveu anterior nem posteriormente. Também a presbiopia no primata foi reduzida em dois macacos com a expansão da esclera na região do músculo ciliar. Esses resultados demonstram que a lente sofre um aumento da tensão zonular durante a acomodação e que a presbiopia não é causada pela esclerose da lente nem pela atrofia do músculo ciliar. Essas descobertas invalidam a teoria da acomodação, existente há muito tempo e amplamente aceita. A compreensão do mecanismo básico de acomodação é fundamental para o conhecimento da fisiopatologia do olho. A teoria de acomodação e suas modificações subsequentes prognosticam que, quando o músculo ciliar contrai, as zônulas da lente relaxam (Fig. 11A e B). Essa redução na tensão zonular permite que a cápsula elástica da lente contraia, causando uma redução no diâmetro equatorial e nas curvaturas radiais das superfícies anterior e posterior da lente, e um aumento na espessura axial. A presbiopia é secundária à perda de elasticidade da cápsula da lente e/ou esclerose da mesma com a idade, impedindo-a de mudar a forma quando as zônulas relaxam. De acordo com essa antiga teoria, a presbiopia só poderia ser revertida com a alteração das propriedades elásticas da lente. Por outro lado, uma teoria proposta recentemente afirma que, durante a acomodação, há um aumento da tensão zonular equatorial e também do diâmetro equatorial da lente, e que as mudanças na curvatura da lente podem ser atribuídas às forças zonulares (Fig. 11C). A lente é de origem ectodérmica e continua a crescer durante a vida, e seu diâmetro equatorial aumenta aproximadamente 0,02 mm/ano. Como as dimensões da cavidade escleral normalmente não mudam após os 13 anos, a força efetiva que o músculo ciliar pode aplicar ao equador da lente diminuiria linearmente


78  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... com a idade. A amplitude da acomodação diminui linearmente com a idade nos seres humanos e nos primatas, e, assim sendo, a presbiopia pode ocorrer como resultado do crescimento normal da lente. De acordo com essa teoria, a presbiopia pode ser revertida com o aumento da distância funcional efetiva do músculo ciliar; isto é, a distância entre o músculo ciliar e o equador da lente.

Esclera

Processos ciliares

Processos ciliares Zônulas posteriores

Zônulas equatoriais Zônulas anteriores Lente não acomodada

Esclera Zônulas posteriores relaxadas

Zônulas equatoriais relaxadas Zônulas anteriores relaxadas

Diâmetro equatorial diminui

Lente acomodada Equador afasta-se da esclera

Esclera

Esclera

A Esclera Processos ciliares Zônulas equatoriais com aumento de tensão Zônulas anteriores relaxadas Lente acomodada

B

Zônulas posteriores relaxadas

Diâmetro equatorial aumenta

Equador move-se em direção à esclera Esclera

C

Figs. 11 (A-C) Teorias da acomodação. A. Esquema da lente no estado sem acomodação. B. Esquema da lente no estado de acomodação, conforme a teoria de Helmholtz. De acordo com esta teoria, o equador da lente deveria afastar-se da esclera durante a acomodação. C. Esquema da lente no estão de acomodação de acordo com a teoria proposta recentemente. Segundo essa teoria, o equador da lente deve mover-se em direção à esclera. (Schachar RA et al. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Annals of Ophthalmol., 27, 2, 59, 1995.)

Durante a acomodação, postulou-se que havia um aumento da tensão zonular. Entretanto, acreditava-se que o equador da lente se movia posteriormente durante a acomodação. Atribuíram-se as alterações na forma da lente ao vítreo, e a presbiopia ao aumento do núcleo da lente. Portanto, a presbiopia poderia ser revertida com a redução do tamanho do núcleo da lente. Como o primata possui uma grande amplitude de acomodação que diminui com a idade, testamos essas hipóteses com a execução das primeiras medições in vivo das alterações que ocorrem no equador da lente do primata durante a acomodação farmacologicamente controlada, usando a biomicroscopia com ultrassom de alta frequência e alta resolução (UBM). Além disso, in vivo, expandimos a esclera do primata na região do músculo ciliar para determinar se a presbiopia na espécie é reversível.


79  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... ÍRIS Introdução É a porção refletida da túnica vascular do olho. É um diafragma importante nos processos visuais, já que regula a quantidade maior ou menor de luz que deve impressionar a retina. De forma circular, apresenta duas faces: uma anterior e outra posterior (Fig. 12).

Fig. 12  Corte histológico mostrando conjuntiva, córnea, esclera, corpo ciliar, íris, cristalino e setas indicando a circulação do humor aquoso.

Membrana de dupla origem embriológica, situada na frente do cristalino (parede posterior da câmara anterior), apresentando um orifício central – a pupila – que, à semelhança de um diafragma de máquina fotográfica, regula a entrada de luz no interior do olho e permite o livre trânsito do humor aquoso e a comunicação das câmaras anterior e posterior. A íris apresenta uma característica individual: é sabido que não existem íris rigorosamente iguais. Vista de frente, a íris apresenta: (1) a raiz; (2) a porção ciliar (zona ondulada e zona plana); (3) a porção pupilar; e (4) a borda pupilar. Como todos os segmentos da úvea, a íris possui uma rica vascularização. As artérias nascem do grande círculo arterial da íris, que se localiza no corpo ciliar. O grande círculo está formado pela reunião dos dois ramos de divisão das artérias ciliares longas posteriores, nasal e temporal, que caminham na supracoroide sem dar colaterais. Esse círculo anastomótico é igualmente nutrido pelas artérias ciliares anteriores, ramos das artérias musculares. Ocorrem três tipos de colaterais: (1) artérias recorrentes, que ganham a coroide anterior e vão se anastomosar com a extremidade anterior da trama coroidiana; (2) as artérias ciliares para o músculo ciliar e processos ciliares; e (3) as artérias iridianas. Estas últimas apresentam um trajeto radial em direção à pupila. Elas apresentam numerosas anastomoses, onde a mais importante forma o pequeno círculo arterial da íris ao nível do collarette.


80  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... As veias se formam a partir dos capilares da região pupilar e, depois, atingem o corpo ciliar, terminando nas vorticosas. A inervação da íris é assegurada pelo trigêmeo, o simpático e o parassimpático, como descreveremos posteriormente. Na constituição histológica da íris, consideram-se:

Lâmina marginal anterior Essa camada é uma modificação do estroma, diferindo do mesmo pela pobreza de colágeno e pelo acúmulo de células, particularmente melanócitos e fibroblastos, que se entrelaçam.

Substância própria Constitui-se de tecido conjuntivo frouxo, apresentando fibroblastos e melanócitos. O músculo esfíncter da pupila dispõe-se em forma de anel, rodeando a pupila. Constitui-se de fibras lisas, não se movendo livremente no meio do estroma iridiano, que é de constituição fraca, pois cada porção do músculo adere fortemente ao tecido ambiente por vasos e septos conjuntivos.

Epitélio Representa o prolongamento da retina que atapeta também os processos ciliares. Na íris, compõe-se de duas camadas de células cúbicas, ambas pigmentadas. O epitélio anterior contém fibras musculares lisas que dão origem ao músculo dilatador da pupila. As células musculares lisas derivadas das células epiteliais pigmentares permanecem em estreita associação com as células epiteliais ciliares, que, sobre a superfície posterior da íris, tornam-se intensamente pigmentares. As duas camadas podem ser mais bem distinguidas após clareamento em tecidos de animais albinos. Como as células musculares lisas retêm algumas das características de células epiteliais, são às vezes descritas como “células mioepiteliais”. O epitélio é rico em grânulos de melanina e sua superfície livre apresenta uma membrana basal.

Fisiologia Coloração e sensibilidade da íris A coloração da íris depende de vários fatores: (1) quantidade e qualidade do pigmento iridiano; e (2) espessura do estroma e do epitélio posterior. O estroma da íris contém dois tipos de células pigmentadas: (1) as células carregadas de pigmento negro, presentes no nascimento; e (2) os cromatóforos, células estreladas contendo grãos de pigmento amarelado ou castanho, relacionados com o sistema nervoso simpático. O epitélio posterior constitui-se de duas camadas de células fortemente pigmentadas, cuja coloração termina no fim da vida intrauterina. A sensibilidade da íris ao tato (a dor) é veiculada pelo nervo nasociliar.

Inervação dos músculos iridianos Decidimos aqui estudar a inervação dos músculos intrínsecos do olho.


81  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Via eferente parassimpática pupiloconstritora A função das fibras pupilares parassimpáticas é assegurar a constrição do músculo esfíncter da pupila, enquanto a do músculo ciliar é controlar a curvatura do cristalino. Essa via está constituída por duas cadeias de neurônios. O corpo celular do primeiro neurônio efetor está situado no núcleo acessório do nervo oculomotor na região mesencefálica. Cada axônio eferente se junta ao tronco do nervo oculomotor até o gânglio ciliar, onde faz sinapse com o corpo celular do segundo neurônio efetor. O segundo axônio entra na constituição dos nervos ciliares curtos, onde o efetor é o músculo esfíncter da pupila, mais igualmente a musculatura ciliar que controla a curvatura do cristalino (Fig. 13). Núcleo acessório do nervo oculomotor Neurônio pré-ganglionar Fibras pré-ganglionares Nervo motor Fibras pós-ganglionares Nervos ciliares curtos Músculo esfíncter da pupila e do músculo ciliar

Fig. 13  Via parassimpática: iridoconstrição e acomodação.

Via eferente simpática pupilodilatadora A função da via eferente simpática é assegurar a dilatação da pupila. Essa via está constituída de três cadeias de neurônios. O corpo celular do primeiro neurônio central está situado na região hipotalâmica. O axônio faz sinapse com o segundo neurônio no centro cilioespinal, na junção cervicodorsal da medula espinal (coluna intermédia lateral). O axônio do segundo neurônio caminha pela cadeia simpática cervical até o gânglio cervical superior, onde forma uma sinapse com o terceiro neurônio. Desse gânglio parte um terceiro axônio que segue a carótida interna, depois se junta ao gânglio trigeminal e acompanha o nervo oftálmico, o nervo nasociliar e os nervos ciliares longos, indo terminar na íris, no músculo dilatador da pupila (Fig. 14).


82  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... T1-T2 Neurônio pré-ganglionar Fibras pré-ganglionares Tronco do simpático Sinapse do gânglio cervical e superior Plexo corotídeo interno Nervo ciliares curtos

Fig. 14  Via simpática: iridodilatação.

Músculo dilatador da pupila

Reflexos pupilares Reflexo fotomotor É importante descrever as vias aferentes e eferentes, assim como a importância da região mesencefálica no reflexo pupilar à luz. Sua via aferente está constituída das células fotorreceptoras, células bipolares e dos axônios das células ganglionares tipo W (sensíveis a variações globais de luminância), que caminham nos nervos ópticos, decussam parcialmente no quiasma óptico, seguem os tratos ópticos e, depois, os braços dos colículos superiores e atingem a região pré-tectal. Há uma decussação dessas fibras na região pré-tectal e elas atingem o núcleo acessório do nervo oculomotor, contralateral. As fibras do reflexo fotomotor cruzam-se parcialmente no quiasma óptico e, também, ao nível da região pré-tectal. Tais fibras terminam no núcleo do nervo acessório oculomotor. Esse núcleo se encontra em posição medial com relação à parte macrocelular do núcleo do nervo oculomotor. A via eferente está constituída pelos axônios do núcleo acessório que se incorporam ao nervo oculomotor, emergindo do sulco mediaI do pedúnculo cerebral. Convém lembrar que este inerva quase todos os músculos do olho, à exceção dos músculos reto lateral e oblíquo superior, e distribui-se também nos músculos esfíncter da pupila e ciliar. O nervo oculomotor, na órbita, dá origem aos seus ramos terminais superior e inferior. O ramo inferior é o que interessa para o reflexo fotomotor, porque o mesmo fornece um ramo ao músculo oblíquo inferior e é desse ramo que parte uma comunicação parassimpática para o gânglio ciliar. É no gânglio ciliar que ocorre a sinapse entre a fibra pré-ganglionar, proveniente do núcleo acessório do nervo oculomotor, e a pós-ganglionar. As fibras pós-ganglionares passam para os nervos ciliares curtos e, assim, inervam o músculo esfíncter da pupila, o qual se situa na parte posterior do estroma, próximo à pupila. Esse músculo está constituído de fibras lisas.


83  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Em resumo, o reflexo fotomotor está constituído de: (1) uma via aferente desde a retina até o núcleo acessório do nervo oculomotor e apresenta dois cruzamentos de fibras, um no quiasma e outro na área pré-tectal; e (2) uma via eferente, que parte do núcleo acessório do nervo oculomotor até o gânglio ciliar (fibra pré-ganglionar), e uma pós-ganglionar, do gânglio até o esfíncter da pupila (fibra pós-ganglionar) (Fig. 15).

Q OE

CGL

Nasal NO

Luz

TO

CS

Temporal

E W

Reflexo pupilar sensorial SN

OE

Direito Div. sup.

Íris cc

III

PO

BCS

NR

III

Esquerdo Mesencéfalo

Div. inf. NCC

GC

Reflexo pupilar motor Fig. 15 Representação diagramática da via neural para o reflexo pupilar da luz. A porção sensorial (na parte superior) inclui o nervo óptico (NO), quiasma (Q), trato óptico (TO), corpo geniculado lateral (CGL), braço do colículo superior (BCS) e colículo superior (CS). No início do arco motor (na parte inferior), encontra-se o núcleo de Edinger-Westphal (EW, ou núcleo acessório do nervo oculomotor) seguido pela substância negra (SN), núcleo rubro (NR), pedúnculo cerebral (PC), nervo oculomotor (III), gânglio ciliar (GC) e nervos ciliares curtos (NCC). (McCrary JA. Assessment of pupillary abnormalities. In: Glaser JS; Smith JL. Neuro-ophthalmology. St. Louis: C. V. Mosby, 1975. v. 8. cap. 12, p. 239.)

O reflexo fotomotor ou reflexo pupilar à luz representa a constrição da pupila por ação da luz sobre a retina; a função desse reflexo é proteger a retina contra intensidades luminosas fortes. Deve-se explorar cuidadosamente esse reflexo e, para isso, o paciente deve encontrarse em câmara semiescura, olhando para longe. Do contrário, a pupila pode contrair-se na convergência. A contração pupilar é homolateral ao estímulo. Observa-se normalmente uma contração pupilar imediata, rápida, que se mantém com a excitação luminosa, seguida de uma descontração igualmente rápida quando a iluminação cessa: é o reflexo fotomotor direto. O reflexo consensual à luz representa uma constrição pupilar por ação da luz na retina oposta. O reflexo consensual é devido ao cruzamento das fibras aferentes no quiasma e no mesencéfalo. O mecanismo desse reflexo é semelhante ao do fotomotor, ou seja, as fibras aferentes


84  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... cruzam-se parcialmente no quiasma e na área pré-tectal, e, assim, os dois núcleos acessórios são excitados. A via aferente se fará pelos dois nervos oculomotores. Logo, a resposta do reflexo será a concentração da pupila dos dois lados. Esse reflexo ocorre quando, simultaneamente, ao produzir-se o reflexo fotomotor no olho excitado, a pupila do olho contralateral se contrai. Certo número de fatores influencia o reflexo fotomotor: (1) idade (na pessoa idosa, há uma diminuição da resposta devido à esclerose do tecido iridiano); (2) intensidade luminosa (na iluminação progressiva, o olho se adapta); (3) comprimento de onda (no ambiente fotópico, a luz amarelo-verde é mais eficaz e, no ambiente escotópico, é a luz azul-verde); (4) região da retina excitada (em um ambiente fotópico, a excitação foveal fornece um reflexo acentuado e, após a adaptação à obscuridade, é a periferia retiniana que se revela mais eficaz); e (5) fadiga (a fadiga ocorre na sexagésima excitação).

Reflexo de perto Esse reflexo está constituído de uma sinergia de três mecanismos, ditos “tríade de fixação”: (1) acomodação, que permite colocar o ponto sobre a retina; (2) convergência dos olhos, que assegura a fusão das imagens retinianas; e (3) miose, que reduz as aberrações devidas às mudanças da curvatura cristaliniana. Esses três componentes dependem de conexões supranucleares porque é claro que uma boa visão binocular necessita de tratamento cortical de mensagem proveniente dos receptores retinianos, porém o detalhe do circuito anatômico cortical e de seu funcionamento não é bem conhecido (Figs. 16 e 17). Comissura posterior

Núcleo pré-tectal

Aqueduto

Colículo superior Braço do colículo superior Córtex occipital

Núcleo de Edinger-Westphal

III núcleo Reflexo à luz Base do pedúnculo

MESENCÉFALO Reflexo de perto

SN BPC III

Trato óptico

Corpo geniculado lateral

Qulasma óptico

Gânglio ciliar

Nervo óptico

Bastonetes e cones Retina

Bastonetes e cones

Fig. 16 Reflexos pupilares à luz e de perto. SN = substância negra; BPC = base do pedúnculo cerebral. (Gilroy J; Meyer JS. Medical Neurology. 3. ed. New York: MacMillan, 1979; p. 23.)


85  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... Feedback Borramento Controle da acomodação

Centro cortical da visão de perto

Mesencéfalo

Controle da convergência

Mecanismo de acomodação

Ajustar o foco

Mecanismo pupilar

Ajustar a pupila

Mecanismo de convergência

Ajustar a vergência

Disparidade

Feedback

Fig. 17 Mecanismo do reflexo de perto. Um erro no foco ou na disparidade iniciará uma resposta em todos os três elementos da resposta de perto. Todos os três mecanismos motores iniciam-se por ações no núcleo do nervo oculomotor. (Solomons H. Binocular vision. London: William Heinemann Medical Books, 1978; p. 254.)

O fator de desencadeamento dessa sinergia, ou sincinesia, é a imagem turva (círculo de difusão retiniana) que existe antes de colocá-Ia no ponto. Assim, a reação de acomodaçãoconvergência está relacionada a uma sinergia de movimentos importantes: (1) acomodação (variação da curva do cristalino); (2) convergência (movimentos disjuntivos simétricos dos dois olhos); e (3) constrição pupilar. O sinal aferente segue através dos nervos ópticos, quiasma óptico, tratos ópticos, corpos geniculados laterais, tratos geniculocalcarinos, até as áreas occipitais. O trajeto eferente das vias acomodação-convergência é feito pelo fascículo cortical, que liga o lobo occipital à área motora 8. Assim, atingem os núcleos dos nervos oculomotores, ou seja, os núcleos acessórios do nervo oculomotor e os núcleos dos retos mediais. Dos subnúcleos dos nervos oculomotores partem fibras pré-ganglionares que se incorporam aos nervos oculomotores. Essas fibras fazem sinapses no gânglio ciliar e daí partem fibras pós-ganglionares que terminam no músculo ciliar e no músculo esfíncter da pupila. O mecanismo de acomodação depende de dois fatores: (1) a plasticidade do cristalino, que possibilita a sua deformação; e (2) a capacidade do músculo ciliar para produzir essa deformação. O primeiro fator é físico (acomodação física), enquanto o segundo é fisiológico (acomodação fisiológica). A acomodação física se expressa em dioptrias e a fisiológica, em miodioptrias; a primeira diminui com a idade e a segunda persiste com a idade. A acomodação é a faculdade que possui o olho de fazer variar o seu poder refringente, de maneira a receber precisamente sobre a retina as imagens de objetos situados a diferentes distâncias. Durante o esforço de acomodação, as fibras circulares do músculo ciliar se contraem de modo a reduzir o diâmetro do círculo, levando em sua frente os processos ciliares, ao nível dos quais se inserem as fibras do ligamento suspensor do cristalino. Assim, a cápsula


86  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Túnica ... modela, em seu interior, a substância própria da lente, que é muito plástica. Ao mesmo tempo em que isto acontece ao cristalino, os eixos visuais dos dois olhos se dirigem a um ponto próximo, pela contração dos músculos retomediais. Quando fixamos um objeto distante, os eixos são paralelos e, portanto, a acomodação encontra-se em repouso. Quando fixamos um ponto próximo, somos obrigados não só a acomodar, como também a convergir o olhar para essa distância. A unidade de medida de convergência é o ângulo-metro (A.M.), que é o ângulo formado pelo eixo visual com a linha mediana na distância de 1 m. A 1 m, necessita-se, em um olho emétrope, de: 1 md – 1 D – 1 A.M. O mecanismo de acomodação pode ser explicado da seguinte maneira: ƒƒ O equador da lente dos primatas está mais perto da esclera durante a acomodação; e, assim, quando o músculo ciliar contrai, há um aumento da tensão zonular com um aumento no diâmetro equatorial da lente. ƒƒ O movimento do equador da lente envolve pequeno deslocamento, menor que 100 mícrons, e o equador da lente não se move anterior nem posteriormente. ƒƒ Esses fatos são demonstrados pela biomicroscopia ultrassônica contra a teoria de Helmholtz (1855), que diz que a contração do músculo ciliar relaxa as fibras zonulares. Essa redução da tensão zonular permite à cápsula elástica da lente contrair-se, causando um aumento no diâmetro equatorial da lente, uma diminuição nos raios de curvaturas das superfícies anterior e posterior da lente e um aumento na sua espessura axial. ƒƒ Essas experiências foram feitas em macacos, porém, determinadas deduções acerca do mecanismo de acomodação em outras espécies devem ser ainda estudadas. A análise das características da resposta acomodativa indica que, do ponto de vista cibernético, a função acomodativa está sob o controle de um sistema feedback negativo. Tal tipo de sistema é homeostático por natureza e regula muitas das funções fisiológicas, caracterizandose por ter como princípio a eliminação do estímulo (input) através da resposta (output). A existência de um permanente erro na resposta acomodativa significa que o sistema de controle é do tipo operacional. Nesse caso, o erro é um sinal necessário à manutenção da tonicidade ciliar.

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Adalmir Morterá Dantas

C a p í t u l o  |  3

Fisiologia da Retina e das Vias Ópticas

RETINA Introdução A retina constitui o estrato neurossensorial do olho. É fina, variando de 0,56 mm, perto do disco óptico, a 0,1mm, anterior ao equador, continuando com essa espessura até a ora serrata. É, certamente, muito mais fina a nível do disco óptico e da mácula. Posteriormente é contínua com o nervo óptico e, gradualmente, diminui em espessura do disco óptico ao corpo ciliar. Representa uma margem com denteações, denominada ora serrata. Aqui termina a parte nervosa, parte óptica ou retina propriamente dita, porém uma fina prolongação da membrana estende-se anteriormente, cobrindo os processos ciliares e a íris, formando a parte ciliar e a parte irídica da retina. A parte óptica é a região que transforma o estímulo luminoso em estímulo nervoso, resultando a sensação de visão, e ela possui especificações regionais que são de importância clínica.

Área central. Mácula A área central circunda a fóvea e é caracterizada por uma camada de célula ganglionar que possui espessura de mais de uma célula. Possui um diâmetro de cerca de 6 mm e se estende nasalmente desde a fóvea, quase alcançando a margem do disco óptico. A mácula lútea, ou mancha amarela, estende-se cerca de 1 mm lateralmente e 0,8 mm acima e abaixo da fóvea, que está situada cerca de 0,3 mm abaixo do meridiano horizontal e 3,5 mm temporalmente à borda do disco óptico. A fóvea é cercada pela parafoveal, uma região da retina espessada por camadas de células ganglionares e células da camada nuclear interna deslocada da fóvea.

88


89  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Fóvea A região foveal encontra-se sobre o eixo óptico do olho; um raio de luz perpendicular ao centro do sistema composto de lentes do olho incidirá sobre a fóvea. O centro dessa estrutura específica, que tem um diâmetro de 1,5 mm, é chamado fovéola. Possui cerca de 0,1 mm de diâmetro em sua base e não possui células, com exceção dos segmentos externos dos cones vermelho e verde. A região mais central, subtendendo cerca de 2° do ângulo visual, é considerada livre de cones azuis. Os cones da fóvea são específicos, com uma densidade extremamente alta. O grânulo do mosaico do cone foveal é adequadamente responsável pelos limites superiores da acuidade visual, pois o diâmetro de um único cone foveal é bem semelhante ao ângulo visual mínimo possível. A fovéola situa-se aproximadamente 0,5 mm inferiormente à linha horizontal traçada até o centro do disco óptico. A parte ciliar está reduzida a uma delgada película e se compõe de duas camadas de células, uma externa, pigmentada e outra interna, não pigmentada. A parte irídica está representada por duas camadas de células pigmentadas. Na retina do vertebrado, os corpos celulares dos neurônios são agrupados em três camadas, separadas por duas camadas ricas em sinapses entre os neurônios. A fotomicrografia (Fig. 1) mostra um fino corte transversal da retina humana a cerca de 1,25 mm da fóvea, situada à direita além da borda dessa micrografia. Esse corte é orientado de forma que o interior do olho esteja na parte inferior; assim, a luz refletida sobre a retina origina-se da parte inferior. Essa é a convenção utilizada em neurociência da visão; os clínicos, por outro lado, geralmente mostram os fotorreceptores na parte inferior e não na parte superior. A retina é essencialmente transparente (Fig. 1); o corte foi coroado e iluminado de forma a destacar suas diversas camadas. Não é possível observar células individuais, mas cada célula possui um núcleo escuro. Os núcleos são agrupados em três zonas, denominadas “camadas nucleares”. Entre as camadas nucleares, situam-se duas zonas, nas quais os neurônios fazem contatos funcionais entre si, denominados “sinapses”. Os processos celulares que fazem esses contatos são muitos finos para serem vistos à luz do microscópio, utilizando-se métodos convencionais de coloração. Por essa razão, essas zonas foram denominadas “camadas plexiformes” pelos técnicos em microscópio do século XIX. Esse termo ainda é usado, porém pode-se usar o termo alternativo – camadas sinápticas –, porque reflete mais precisamente os atuais conhecimentos. Estudaremos a parte óptica da retina do ponto de vista histofisiológico; assim, consideraremos as seguintes camadas.


90  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Coriocapilar Membrana de Bruch Epitélio pigmentado da retina Segmentos externos dos fotorreceptores Segmentos internos dos fotorreceptores Membrana limitante externa Camada nuclear externa

Camada plexiforme externa

Camada nuclear interna

Camada plexiforme interna

Camada de célula ganglionar

Camada de fibra óptica Membrana limitante interna

100 µm

300X

Fig. 1  Corte histológico da retina. (Boycott BB; Dowling JE. Organization of the primate retina: light microscopy. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B., 255, 109-184, 1969.)

Camada do epitélio pigmentado É a camada mais externa da retina e se estende desde a periferia do disco do nervo óptico até a ora serrata, onde continua com o epitélio pigmentado do corpo ciliar. Constitui-se de uma camada única de células cúbicas, com núcleos ovalados em corte transversal, localizados na parte basal das células. Na zona apical, o citoplasma contém abundantes grânulos de melanina, que são muito maiores que os grânulos dos melanócitos. Também podemos distinguir numerosas mitocôndrias ao redor do núcleo e no citoplasma basal. Mediante microscopia eletrônica, observam-se muitas pregas na membrana celular basal, enquanto, em direção externa, uma típica membrana basal correspondente à lâmina basal. A superfície apical apresenta numerosas microvilosidades, que se estendem entre os cones e os


91  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... bastonetes. Não são observados complexos juncionais entre as células do epitélio pigmentado e os cones e bastonetes, já que ambas as camadas celulares se apresentam separadas por glicosaminoglicanas, demonstráveis mediante métodos histoquímicos (Fig. 2).

Lúmen do coriocapilar

Dobras basais

Aparelho de Golgi

Desmossomo Lamela anular

Fagossomo Gota de óleo Nexo Pigmentos

Zônula de oclusão

Processo apical

Fig. 2 Diagrama esquemático mostrando algumas inclusões encontradas no epitélio pigmentado, assim como os achados na superfície de suas células. (Rodieck RW. The vertebrate retina. Principles of structure and function. San Francisco: W. H. Freeman, 1973; p. 153.)

As superfícies laterais das células do epitélio pigmentado apresentam-se unidas na zona apical mediante zônulas de oclusão muito extensas e, em direção mais basal, por nexos. Além dos melanossomos, no citoplasma basal podemos distinguir numerosas mitocôndrias e um retículo endoplasmático liso bem desenvolvido, que ocupa grande parte do citoplasma. O retículo endoplasmático rugoso, em contrapartida, é bastante escasso. Por fim, são observados numerosos corpos residuais e um material laminar na zona mais apical do citoplasma. As principais funções do epitélio pigmentado são mostradas no Quadro 1.


92  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quadro 1  Funções selecionadas do epitélio pigmentado da retina

yy Síntese da melanina para proteger os fotorreceptores da luz excessiva yy Manutenção da barreira hematorretiniana externa para evitar a sua exposição a produtos tóxicos yy Síntese e secreção dos componentes da matriz extracelular para a matriz interfotorreceptora e lâmina basal (membrana de Bruch) yy Assimilação e processamento dos retinoides para uso no ciclo visual yy Fagocitose e subsequente digestão dos discos dos segmentos externos dos fotorreceptores yy Sistemas de transporte de íons e líquido, para manter o microambiente correto para os segmentos externos dos fotorreceptores e controlar o volume da célula do epitélio pigmentado da retina yy Promoção da adesão retiniana através, entre outras ações, do movimento do líquido do espaço sub-retiniano para permitir à estria aposição do epitélio pigmentado da retina e fotorreceptores yy Sistemas de transporte de nutrientes essenciais para os fotorreceptores yy Síntese e secreção de fatores tróficos para a sobrevivência dos fotorreceptores yy Síntese de enzimas antioxidantes, ex.: catalase e superóxido dismutase, e assimilação de vários neutralizadores de radicais livres, ex.: ascorbato e vitamina E (Nash MS; Osborne NN. Cell surface receptor associated with the retinal pigment epithelium: the adenylate ciclase and phospholipase C signal transduction pathways. In: Osborne NN; Chader GJ. Progress in retinal and eye research. V. 15, n. 2, Pergamon Press, 1966; p. 502.)

Camada de bastonetes e cones

180.000 160.000 140.000 120.000 100.000

Bastonetes Bastonetes

80.000

Mancha cega

Fig. 3 Distribuição dos bastonetes e cones na retina humana. (Osterberg G. Topography of the layer of rods and cones in the human retina. Acta Ophthalmol Suppl., 6, 1935.)  

Números de bastonetes ou cones por MT. QD.

Existem, aproximadamente, 6 milhões de cones e 120 milhões de bastonetes. A função básica dos bastonetes é a visão periférica e em baixa iluminação (escotópica), enquanto os cones são responsáveis pela alta discriminação visual e visão de cores. O número de bastonetes e de cones por unidade de área em cada região, ao longo de um meridiano completo da retina, é apresentado na Fig. 3. O número de cones diminui rapidamente do centro, chegando a um valor pequeno na periferia, mas novamente aumentando ligeiramente na ora serrata. Não existem bastonetes no centro da fóvea. Fora desta, o número aumenta rapidamente, alcançando o máximo de cerca de 160.000 bastonetes por milímetro quadrado numa região de 5 a 6 mm do centro. Nas regiões mais periféricas, o número de bastonetes diminui, mas permanece consideravelmente mais alto que o número de cones. A maior densidade de cones ocorre na fóvea, onde eles somam cerca de 147.000 por milímetro quadrado; porém, os cones mais finos no centro da fóvea somam, no máximo, alguns milhares. Esses são os elementos retinianos que são constantemente usados para observarmos os maiores detalhes. A distância entre os centros de dois cones adjacentes nessa região mais perfeita da retina geralmente possui um valor entre 0,0020 e 0,0025 mm.

60.000 40.000 20.000 0

Cones

Cones

70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 0 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° Temporal da retina Ângulos perimétricos em graus

Nasal


93  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... O total de bastonetes na retina humana foi determinado por esse método; a retina contém o surpreendente número entre 110.000.000 e 125.000.000 de bastonetes e cerca de 6.500.000 cones. O número de fibras nervosas no nervo óptico é da ordem de 1.000.000. Portanto, é certo que deve haver sempre um grande número de bastonetes, ou cones, conectados a uma única fibra do nervo óptico. Por que bastonetes e cones? Por que não poderia haver uma única espécie de receptor com duas organizações nervosas diferentes? Por que, na melhor das hipóteses, não poderia BASTONETE existir um único tipo de receptor e uma única organização nervosa conversora? Não podemos BASTONETE responder a essas perguntas, mas não saber a resposta é não compreender algo fundamental na evolução e no desempenho da retina. CONE Os fotorreceptores são de dois tipos: os bastonetes e os cones, que são células sensoriais Discos CONE da cadeia visual. Têm forma alongada, com duas partes: uma expansão externa e uma interna. Discos O segmento externo dos bastonetes é envolvido por uma membrana celular e está formaDiscos do por um empilhamento de 700 a 1.000 discos sem continuidade com a membrana celular. Discos Esses discos são ligados entre si por finos filamentos, a intervalos regulares, nas bordas dos discos (Fig. 4). Processo ciliar Processo ciliar

BASTONETE

Processo ciliar Processo ciliar CONE

Discos

Discos

A

A

Pedículo Pedículo

Esférula Esférula

Processo ciliar Processo ciliar

A

Pedículo

Esférula

B   B

Figs. 4 (A e B)  A. Desenhos esquemáticos de um cone (esquerda) e um bastonete (direita). B. Desenho esquemático dos segmentos externos de um cone e um bastonete (Young RW. Visual cells. Sci. Am., 223, 4, 8091, 1970.)

Em cada membrana dos discos, a proteína transmembrana (rodopsina) está posicionada em combinação com quatro fosfolípides e o ácido decosaexanoico. Outros filamentos são identificados ligando os discos à membrana dos discos em que se encontra o fotopigmento ou rodopsina, formada de uma glicoproteína, a opsina, e de um retinal, derivado da vitamina A. B


94  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Esses discos são sempre renovados e migram progressivamente em direção à parte distal do segmento externo, onde são fagocitados pelas células do epitélio pigmentado. O cílio de conexão une o segmento externo ao segmento interno. Compreende o corpúsculo basal, situado no segmento interno, e o cílio, envolvido por seu complexo periciliar. Esse cílio está constituído de uma coroa de 9 pares de túbulos, porém não há o microtúbulo central, contrariamente ao cílio vibrátil. O segmento interno é formado por duas partes: o elipsoide e o mioide. O elipsoide é uma região rica em mitocôndrias e é a casa de força do fotorreceptor. O mioide está ligado à síntese de proteínas e é uma zona rica em retículo endoplasmático rugoso e aparelho de Golgi. A seu nível, encontram-se numerosas vesículas que migram em direção ao segmento externo. Encontram-se ainda numerosas organelas do citoesqueleto, tais como microtúbulos e microfilamentos. O núcleo é redondo ou ovalar e possui um nucléolo. A fibra interna liga o corpo celular à sinapse e corresponde ao axônio do bastonete, rico em microtúbulos com mitocôndrias e vesículas. A sinapse ou esférula é ovalar, rica em microtúbulos, ribossomos, vesículas pré-sinápticas e mitocôndrias. Sua extremidade interna é invaginada pela extremidade de 2 a 7 dendritos de células bipolares de bastonetes e células horizontais. A membrana celular dos bastonetes e das células horizontais e bipolares está superada por um espaço intercelular de 100 a 150 Ǻ, que é a fenda sináptica. Perpendicularmente à membrana celular da esférula, encontra-se a barra sináptica, que está separada da membrana celular pela densidade arciforme. A barra sináptica está envolvida por vesículas sinápticas regularmente alinhadas, e cada esférula contém igualmente barras em relação aos dendritos invaginados. O segmento externo do cone tem uma forma cônica e possui, em média, 200 a 500 discos. Contrariamente aos bastonetes, a membrana celular é contínua com a parede dos discos (Fig. 4). O segmento interno é mais rico em mitocôndrias e separado do externo por um cílio de conexão. O núcleo do cone é maior que o do bastonete, a fibra externa é mais curta e a fibra interna é mais longa. As sinapses ou pedículos dos cones apresentam, como a nível dos bastonetes, invaginações, e existem ainda sinapses superficiais. As sinapses se processam com as células bipolares e as células horizontais. As invaginações profundas formam tríades, podendo haver 25 por pedículo. A nível das sinapses superficiais, os elementos estão em contato sem invaginação. Existem ainda, nas faces laterais, contatos (nexos) entre cones e bastonetes. Os primatas, como outros mamíferos, possuem um único tipo de bastonete e três tipos de cones diferentes, enquanto a maioria dos mamíferos possui apenas dois. Esses três tipos de cones, denominados L, M e S, são diferenciados principalmente pela porção do espectro de luz à cada qual cada um é mais sensível. Na escala visível, os cones L (long) são mais sensíveis aos fótons de baixa frequência, os cones M (middle) aos fótons de média frequência, e os cones S (short) aos fótons de alta frequência. As três sensibilidades não estão igualmente espaçadas através do espectro visível; entretanto, as sensibilidades espectrais dos cones L e M situam-se relativamente próximas em direção à extremidade de baixa frequência do espectro visível, e a dos cones S situa-se na extremidade de altafrequência. A distribuição espacial dos cones S através da retina difere daquela dos cones L e M em vários aspectos: os cones S continuam apenas cerca de 10% da população de cones, e estão ausentes do centro da fóvea. Existem 2 a 4 vezes mais cones L do que cones M; por outro lado,


95  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... esses dois tipos apresentam distribuições espaciais similares e parecem estar casualmente interligados. A maior similaridade está entre os cones M e L do primata, que, nos seres humanos, diferem em apenas 15 dos 364 aminoácidos. Somente três dessas diferenças são responsáveis por quase toda a diferença entre as sensibilidades espectrais dos cones M e L. Comparativamente, existem muitas diferenças entre a sequência de aminoácido dos cones S humanos e a dos cones M ou L humanos, e muitas diferenças entre as sequências de aminoácido de qualquer rodopsina do cone humano e a rodopsina do bastonete humano.

Membrana limitante externa Essa camada recebeu o nome de membrana limitante externa porque, no corte sagital, visto à microscopia óptica, tinha um aspecto de membrana; porém, a microscopia eletrônica veio revelar que se trata de uma região de complexos funcionais (zônulas de aderência entre as extremidades externas da célula de Müller e as células fotorreceptoras adjacentes).

Camada nuclear externa Essa camada é formada pelos núcleos das células fotorreceptoras. O núcleo de cada fotorreceptor divide a célula em uma porção apical ou externa, que é o aparelho fotorreceptor, e uma porção interna, que tem um trajeto vertical na camada plexiforme externa, onde vai formar sinapse com a célula bipolar e com as células horizontais.

Camada plexiforme externa Os axônios dos bastonetes e cones fazem sinapse com dendritos das células bipolares e com os processos das células horizontais. Para Rodieck (1998), essa camada deveria ser chamada de camada sináptica externa. Os terminais do cone são caracteristicamente maiores do que os do bastonetes; eles são denominados pedículos, e os terminais menores dos bastonete, esférulas. Nos bastonetes e cones da retina humana, um par de processos laterais invagina profundamente no terminal fotorreceptor, sendo separados por uma crista pré-sináptica e uma barra sináptica. Nos complexos do cone, os processos laterais são acompanhados por um processo central de invaginação menos profunda para formar uma configuração característica de processos sinápticos chamados tríade (Fig. 5). Enquanto existe um único processo central nos complexos em barra dos cones, podem existir até cinco processos com invaginação menos profunda nos complexos em barra dos bastonetes. Além dos contatos bipolares e horizontais com as células fotorreceptoras já mencionados, existem também junções entre as células fotorreceptoras. A maior parte desses contatos interfotorreceptores parecem ser eletrônicos, embora alguns possam ser químicos.


96  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Células bipolares de bastonetes

Célula bipolar anã

Célula bipolar plana

Célula horizontal

Bastonetes (esférulas)

Cones (pedículos)

Fig. 5  Uma representação esquemática de uma esférula de bastonete e um pedículo de cone com suas sinapses. As células bipolares de cones e bastonetes apresentam extensos contatos. As células horizontais também fazem sinapses com os bastonetes e cones. São também mostradas as conexões entre as esférulas de bastonetes e os pedículos de cones. (Hogan MJ; Alvarado JA; Weddell JE. Histology of the human eye. Philadelphia: W. S. Saunders, 1971; p. 456.)

Camada nuclear interna É formada pelo corpo celular dos neurônios bipolares, neurônios de associação (células horizontais e células amácrinas), células interplexiformes e também núcleos das células de Müller.

Células bipolares As células bipolares contatam seletivamente ou bastonetes ou cones e, assim, representam o primeiro passo sináptico nas vias paralelas do bastonete e do cone. As células bipolares que contatam os bastonetes constituem um único tipo de célula despolarizante ou célula on, que pode ser seletivamente corada com um anticorpo contra a proteína cinase C. Ao contrário, as células bipolares do cone podem ser fisiologicamente divididas em classes de células on e off. Esses dois tipos de células bipolares respondem diferentemente aos transmissores liberados pelas células fotorreceptoras. As células bipolares despolarizantes de centro on despolarizam em resposta à iluminação central ou indireta. O segundo tipo, as células bipolares hiperpolarizantes de centro off, hiperpolarizam para iluminação central e despolarizam para iluminação ao redor. Os dois tipos formam conexões sinápticas específicas com as células ganglionares. Um grande número de diferentes células bipolares do cone foi reconhecido nas preparações de Golgi. Três tipos principais de células bipolares foram morfologicamente distinguidos, existindo evidências preliminares que permitem a correlação de tipos morfológicos com duas classes fisiologicamente definidas. Um tipo morfológico está relacionado exclusivamente com


97  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... os bastonetes e os outros dois tipos exclusivamente com os cones. Os dois tipos de células bipolares relacionados com os cones fazem diferentes espécies de conexões sinápticas com os cones; possuem terminais axônios que terminam em diferentes partes da camada plexiforme interna e parecem estar envolvidos na geração de respostas on ou off à luz na retina. Um tipo de célula bipolar relacionada com o cone possui dendritos que invaginam para o terminal sináptico dos cones, e os terminais axônios dessas células terminam profundamente na camada plexiforme interna. Esse tipo de célula é conhecido como célula bipolar invaginante, ou bipolar difusa on. Sabe-se que as células bipolares invaginantes correspondem fisiologicamente ao tipo despolarizante de célula bipolar. O outro tipo de célula bipolar relacionado com o cone faz contatos superficiais ao longo da base dos terminais receptores do cone, e os terminais axônios terminam na parte distal ou externa da camada plexiforme interna. Esse tipo é chamado célula bipolar plana e considera-se que corresponde à célula bipolar off (hiperpolarizante) difusa. As células bipolares relacionadas com os cones estendem seus dendritos para as invaginações dos terminais do bastonete. As árvores dendríticas das células bipolares do bastonete são consideravelmente maiores do que as das células bipolares do cone e permitem que uma única célula bipolar do bastonete contate até 45 terminais do bastonete. As células bipolares do bastonete terminam bem no interior da camada plexiforme interna, adjacente à camada de célula ganglionar. Apesar de sua grande proximidade, as células bipolares do bastonete não contatam diretamente as células ganglionares, mas fazem sinapse com uma célula amácrina intermediária, a célula amácrina AII ou de bastonete, que, por sua vez, contata as células bipolares do cone. Outro tipo de célula bipolar está presente nas retinas dos primatas, porém em pequeno número. Foi demonstrado que as células bipolares anãs (células bipolares anãs off) contatam apenas um único terminal do cone. As células bipolares anãs são encontradas inicialmente na região macular da retina, e acredita-se que sejam intermediárias da grande acuidade visual dos cones centrais.

Células horizontais Na retina do primata existem dois tipos morfologicamente distintos de células horizontais. A célula horizontal do tipo I é caracterizada por dendritos resistentes que contatam apenas os cones, e um único axônio longo que termina numa elaborada arborização de terminal axônio que contata apenas os bastonetes. Esses terminais dendríticos formam os elementos laterais da sinapse do bastonete. A célula horizontal do tipo II contata apenas os cones com seus delgados ramos dendríticos e axônio curto. Os dois tipos de células horizontais foram identificados nas preparações de Golgi da retina humana.

Células amácrinas Existem muitos tipos diferentes de células amácrinas, que variam em tamanho, morfologia e função. O número de tipos é incerto, porém não são menos de 20, talvez em torno de 40. Analisando a superfície interna da retina do macaco, verifica-se uma variedade de tipos diferentes de células amácrinas, A maior parte, como a célula amácrina starburst, possui uma morfologia característica e diferente. As células amácrinas recebem impulsos das células bipolares e de outras células amácrinas. Sucessivamente, elas enviam suas mensagens para as células bipolares, para outras amácrinas e para as células ganglionares. Tudo isto sugere que as células amácrinas desempenham


98  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... uma variedade de funções na retina, porém, com poucas exceções, suas funções específicas permanecem desconhecidas.

Células interplexiformes Esse interneurônio possui um corpo celular localizado na borda mais interna da camada nuclear interna, mas seus processos se estendem para as camadas plexiformes interna e externa. As células interplexiformes foram observadas pela primeira vez nas impregnações de Golgi da retina do gato. As células interplexiformes são pré-sinápticas e pós-sinápticas na camada plexiforme interna, mas só são pré-sinápticas as células bipolares e horizontais na camada plexiforme externa. Duas diferentes populações dessas células, cuja diferença é baseada em seus neurotransmissores, são encontradas na retina do macaco. Os processos GABA-positivos das células interplexiformes projetam-se para a camada plexiforme externa, enquanto os processos de células interplexiformes positivos à tirosina hidroxilase terminam quase sempre na sublâmina da camada plexiforme interna.

Células de Müller O corpo celular e os processos citoplasmáticos alongados das células de Müller ocupam quase que inteiramente o espaço extraneural da retina. Essas células têm uma função de suporte estrutural e atuam no metabolismo da retina.

Camada plexiforme interna É a segunda e última região sináptica da retina. Consiste nos processos das células amácrinas, axônios das células bipolares e dendritos das células ganglionares. Para Rodieck (1998), essa camada deveria ser chamada de sináptica interna. A sinaptologia da camada plexiforme interna é bem mais complexa do que a da camada plexiforme externa. São observados muito mais contatos sinápticos (especialmente sinapses químicas) por unidade de área, além de uma maior variedade de interações celulares. Existem múltiplos estratos contendo diferentes tipos de contatos sinápticos na camada plexiforme interna do primata. Virtualmente, todas as sinapses observadas são constituídas por terminais bipolares ou por processos de células amácrinas. Diferenças de espécies foram observadas no número de contatos de células amácrinas com outras células amácrinas na camada plexiforme interna, e esse parâmetro foi relacionado com o processamento da informação nessa camada. Os terminais bipolares contatam os processos de células amácrinas e dendritos de células ganglionares nas sinapses em barra. Em todas as espécies estudadas, pelo menos dois elementos pós-sinápticos estão associados ao complexo em barra, formando uma configuração díade Ocasionalmente, três elementos pós-sinápticos são observados (Fig. 6). Com relação aos elementos pós-sinápticos de uma díade, a formação em pares consiste em um dendrito de célula ganglionar e um processo de célula amácrina ou dois processos de células amácrinas. Abundantes sinapses convencionais de células amácrinas são observadas na camada plexiforme interna de todas as espécies. Essas sinapses de células amácrinas são observadas nos terminais bipolares, dendritos de células ganglionares e outros processos de células amácrinas.


99  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Células ganglionares F B

B D

E A

A D

C

Célula amácrina

D

Fig. 6 Desenho esquemático dos contatos sinápticos entre as células bipolares, amácrinas e ganglionares na camada plexiforme interna. A, B e C apresentam as terminações axônicas bipolares; A, terminações axodendríticas e um díade; B, terminações axossomáticas em uma célula ganglionar; C, um contato da soma axon-amácrina bipolar; D, E e F, representam contatos de células amácrinas com as outras células; D, um contato axoaxônico entre os processos de células bipolares e amácrinas; E, um contato axodendrítico entre uma célula amácrina e a soma de uma célula ganglionar. (Hogan MJ; Alvarado JA; Weddell JE. Histology of the human eye. Philadelphia: W. S. Saunders, 1971; p. 476.)

Existem dois tipos incomuns de organizações sinápticas penetrados por processos amácrinos. Primeiro, em várias díades de terminais bipolares, observa-se o processo participante de célula amácrina fazer uma sinapse próxima novamente sobre o terminal bipolar. Essa organização foi denominada sinapse recíproca; ela sugere que uma interação local, envolvendo feedback, pode ocorrer entre os terminais bipolares e processos amácrinos próximos a essas sinapses em barra. No segundo tipo de organização sináptica, um processo amácrino faz sinapse sobre um processo amácrino adjacente e, ocasionalmente, o segundo processo faz sinapse sobre um terceiro elemento. Essa organização é denominada sinapse em série e sugere a possibilidade de interações locais entre processos amácrinos. O terceiro elemento na série pode ser um dendrito de célula ganglionar, um terminal bipolar, ou ainda outro processo de célula amácrina. Outro aspecto da camada plexiforme interna é que as células ganglionares que dão respostas centro on arborizam na sublâmina “a” dessa camada. Os axônios das células bipolares centro off terminam nesse ponto, e a arborização dendrítica das células ganglionares centro off e amácrinas tipo off está limitada a essa região. A sublâmina “b” é o complemento para os neurônios tipo on (Fig. 7).


100  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... CNE

B

C

C

BB

ON BC

OFF BC

ON G

OFF G

CNE

CNE

AII a CPI

b

Fig. 7 Trajeto das duas vias ON e OFF a partir dos cones e bastonetes. À direita, a via dos cones (C); (1) via ON: as bipolares dos cones despolarizantes (ON/CB) são o ponto de partida da via ON. Sinapse química (glutamato) com as ganglionares (ON-G) na “subcamada b” da plexiforme interna (CPI); (2) via OFF: as bipolares dos cones hiperpolarizantes (OFF-BC) são o ponto de partida da via OFF. Sinapse química (glutamato) com as ganglionares (OFF-G) na “subcamada a” da plexiforme interna (CPI). À esquerda, a via dos bastonetes (B). As bipolares dos bastonetes (BB) não contatam as ganglionares (G) a não ser por intermédio das células amácrinas (AII). Elas recebem os sinais das células bipolares (BB) na “subcamada b”. Os sinais são transferidos para as células AII: - diretamente das bipolares de cones despolarizantes (ON) por contato elétrico na “subcamada b” da camada plexiforme interna – por sinapses químicas (glicinérgicas) axoaxônicas das bipolares dos cones hiperpolarizantes (OFF) na “subcamada a”. CNE: camada nuclear externa; CPE: camada plexiforme externa; CPI: camada plexiforme interna. (Doly M; Imbert M. L’étage de transmission. In: Risse J-F. Exploration de la fonction visuelle. Paris: Masson, 1999; p. 27.)

Camada de células ganglionares As células ganglionares são neurônios retinianos cujos corpos celulares estão situados na parte vítrea da camada plexiforme interna, e seus dendritos se ramificam na camada plexiforme interna, onde recebem sinapses das células bipolares e amácrinas. Os axônios das células ganglionares formam o nervo óptico e terminam no corpo geniculado lateral, outros centros diencefálicos e o colículo superior. As células ganglionares foram divididas em dois tipos gerais, baseados na morfologia de suas árvores dendríticas: (1) aquelas com árvores dendríticas difusas que se espalham em toda a camada plexiforme interna, e (2) as que contêm árvores dendríticas estratificadas que se espalham sobre um ou alguns níveis da camada plexiforme interna. Polyak (1941) utilizou o método de impregnação de Golgi para classificar as células das retinas de seres humanos e outros primatas, e foram descritos seis tipos de células ganglionares. Três células são as principais: as células ganglionares anãs, em para-sol e biestratificadas pequenas, as quais enviam seus axônios ao longo do nervo óptico para o corpo geniculado lateral. As células ganglionares anãs e em para-sol dominam a retina do primata. As células ganglionares anãs constituem 45% da população total de células ganglionares na retina periférica. Na fóvea, elas são o grupo celular que produz boas discriminações espaciais, uma vez que a


101  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... mensagem enviada por cada cone foveal é transmitida por duas células ganglionares anãs. Coletivamente, as células ganglionares anãs constituem cerca de 70% dos 1,25 milhões de células ganglionares na retina humana, enquanto as células ganglionares em para-sol representam um adicional de 8 a 10% da população de células ganglionares. Cada um desses grupos projeta-se para uma região diferente do cérebro e realiza uma função diferente: as células ganglionares em para-sol desempenham uma importante função na percepção da forma, e as células ganglionares anãs podem desempenhar uma função na percepção de cores. Existem dois tipos de células ganglionares anãs: as células ganglionares anãs on e as células ganglionares anãs off. As células ganglionares anãs off enviam seus dendritos para a sublâmina “a” da camada plexiforme interna, e as células ganglionares anãs on para a sublâmina “b”, onde fazem conexão com células bipolares anãs planas e invaginantes, respectivamente (Fig. 7). As células ganglionares em para-sol possuem corpos celulares maiores que as células ganglionares anãs; elas dão origem a um ou vários dendritos apicais que ascendem para a camada plexiforme interna. A árvore dendrítica das células em para-sol consiste em um plexo horizontal denso. Existe grande ligação entre as células em para-sol e entre, pelo menos, dois tipos distintos de células amácrinas. Outro tipo de célula ganglionar é a célula ganglionar biestratificada pequena, cujos dendritos arborizam nas subcamadas on e off da camada plexiforme interna. Como o seu nome sugere, as células ganglionares biplexiformes possuem processos dendríticos nas camadas sinápticas interna e externa. Nos primatas, seus processos externos recebem estímulos apenas dos bastonetes. Sabe-se que essas são as únicas células ganglionares que recebem estímulos diretamente dos fotorreceptores. Portanto, elas desviam as interações entre as células bipolares e amácrinas. Estudando as células ganglionares através de estímulos luminosos, se o estímulo atua sobre o centro do campo receptor, a resposta é do tipo on; se em sua periferia, são registradas respostas off; e, se o estímulo atua em região intermediária, as respostas são on-off. Descreveram-se três tipos de células ganglionares: (1) tipo X prevalece na retina central e parece estar predominantemente envolvida na discriminação espacial; (2) tipo Y, que estão envolvidas na detecção de movimento; e (3) tipo W, que estão ligadas a áreas não visuais. Em uma outra revisão, resume-se a evidência que sugere que as células M dos primatas, que se projetam para as camadas magnocelulares do corpo geniculado lateral, são funcionalmente similares às células X (alfa). As células ganglionares, denominadas células P (beta), que formam o estímulo para a camada parvocelular do corpo geniculado lateral, parecem ser funcionalmente diferentes das células X do gato, e podem ser uma especificação do primata para a visão de cores. As células P podem ser identificadas com as células ganglionares anãs com base no tamanho de seu centro de campo receptor, sua cromaticidade e velocidade de condução de seus axônios. As células ganglionares tipo gama (biestratificadas) na retina formam a via K-coniocelular.

Camada de fibra nervosa A retina é convenientemente dividida em partes nasal e temporal por uma linha imaginária que atravessa verticalmente a fóvea. As fibras nervosas da parte nasal são destinadas a cruzar para o lado oposto no quiasma óptico. As fibras da parte temporal da retina não cruzam no


102  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... quiasma. A separação de células ganglionares parafoveais pelo meridiano vertical naquelas com axônios cruzados e não cruzados não é perfeita; a dispersão de células próximas ao lado nasal do meridiano projeta-se ipsilateralmente, e algumas no lado temporal da linha são cruzadas. Essas células anômalas são úteis à fóvea e podem perfeitamente ser a base para a preservação foveal ou poupança macular, uma falha para a hemianopsia causada por uma lesão da radiação óptica para envolver o campo visual mais central. A surpreendente variação regional na espessura da retina resulta de diferenças na espessura das camadas individuais da retina. A crista parafoveal representa células sobrepostas das camadas nucleares externa e interna e da camada de células ganglionares, deslocadas da fóvea. Nessa região, os axônios dos cones foveais formam uma espessa camada de fibras de Henle na retina externa. Embora todas as camadas da retina variem com a excentricidade, as mudanças na espessura da camada de célula ganglionar são muito surpreendentes na transição da parafóvea, onde a camada tem a espessura de seis células, para a retina periférica próxima, onde a camada tem a espessura de apenas uma célula. A camada de fibra nervosa da retina também varia bastante em espessura com posição retiniana. Ela se aproxima de 0,2 mm de espessura nos polos superior e inferior do disco óptico, onde a radiação de fibra arqueada penetra; é de cerca de 0,01 mm de espessura na retina periférica distante, e não é discernível como tal na parafóvea. A camada é particularmente bem desenvolvida ao longo da trajetória arqueada paralela às arcadas vasculares. As fibras nervosas da retina no lado nasal do disco óptico seguem em linha reta até o disco, como os raios de uma roda, e as lesões em torno do lado nasal do disco óptico produzem lesões em forma de cunha no campo visual. As fibras das células ganglionares situadas temporalmente ao disco óptico, com exceção daquelas na borda nasal da parafóvea, seguem uma direção muitas vezes em curvas. A maioria das fibras foveais, isto é, aquelas dos declives superior, temporal e inferior da fóvea, são curvadas ou arqueadas. As fibras foveais temporais passam acima ou abaixo da mesma. A região da linha de divisão, das quais as fibras são direcionadas para uma rota superior ou inferior, estende-se temporalmente da fóvea, sendo denominada rafe mediana. As fibras nervosas mielinizadas raramente são observadas na camada de fibra nervosa, porém ocorrem em cerca de 0,57% dos indivíduos. A fóvea situa-se aproximadamente 0,4 mm abaixo do meridiano horizontal, a linha que divide os olhos em partes superior e inferior. As fibras da borda nasal da parafóvea passam diretamente para a borda temporal do disco óptico, onde elas são igualmente distribuídas acima e abaixo de seu ponto central. Foi sugerido que o polo inferior do disco óptico poderia receber mais fibras foveais do que o polo superior, pois a fóvea está situada abaixo do meridiano horizontal. Entretanto, isto não está correto, o que é claramente demonstrado por meticulosos estudos da distribuição de fibras nervosas nos primatas e no homem. As fibras temporais periféricas formam arcos acima ou abaixo das fibras foveais temporais para aumentar substancialmente a espessura da camada de fibra nervosa na região das arcadas, onde a camada é mais espessa. A espessura óbvia da camada de fibra nervosa nessa região resulta numa proeminente dobra em curva na retina após a morte, conhecida como crista arqueada. Essa formação de cristas arqueadas pelas fibras do nervo temporal foi estudada em detalhes através de experiências com classificação de fibras nos macacos. As cristas constituem um importante ponto de referência nos estudos da topografia retiniana.


103  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As fibras nervosas são reunidas em feixes cercados pelas fibras de Müller, que são visíveis como barras radiadas no fundo do olho, particularmente próximo ao disco óptico, onde os feixes são muito espessos. As fibras do feixe são originárias de uma zona retiniana subjacente porém maior que o feixe, estendendo-se do disco óptico até a periferia distante. A exceção é o feixe papilomacular, que se estende apenas até a região da paramácula. As novas fibras do feixe são anômalas, pois são originárias das áreas não relacionadas da retina. Muitas fibras retinianas tomam um curso serpenteado através da retina, sendo comum o intercâmbio de fibras entre os feixes, resultando numa organização retinotópica imperfeita dos feixes. Na margem do disco óptico, determinado feixe de fibras espessas contém fibras de comprimentos muito variados. Fibras curtas surgem próximo ao disco óptico; as fibras mais longas surgem na periferia. Quando uma fibra surge de sua célula ganglionar, ela se liga à camada de fibra nervosa acima em sua subsuperfície ou superfície profunda. Assim, a organização dessas fibras é ordenada com fibras da periferia situadas na superfície da retina; as fibras mais curtas que se originam próximo ao disco óptico estão situadas no interior do feixe. Das considerações precedentes, torna-se claro que os feixes de fibras nervosas apresentam organização retinotópica horizontal e vertical de substancial complexidade.

Membrana limitante interna É constituída por uma lâmina basal que cobre as fibras de Müller. Funciona como uma verdadeira membrana basal que forma as interface entre a retina e o vítreo. Pela microscopia eletrônica, os processos das células de Müller e algumas células gliais compreendem o término celular da retina propriamente dita. Suas superfícies vitreais exibem uma membrana basal de 0,5 µm de espessura, que é contínua com fibrilas do vítreo.

Fisiologia Circulação da retina A artéria central da retina, um pouco antes de entrar no olho ou logo no disco óptico, dividese em dois ramos: um superior e outro inferior. Cada um desses ramos subdivide-se em artéria temporal e artéria nasal. Os ramos temporais, por situação anatômica do disco óptico, são os que têm maior percurso na retina e, desses dois, o ramo superior é o mais facilmente visível e acessível à observação. As artérias retinianas são artérias terminais e, por conseguinte, não têm anastomoses. Na lâmina crivosa, no entanto, existem pequenos ramos que se anastomosam com os do sistema ciliar. As artérias temporais que se dispõem em arco em volta da mácula enviam pequenos ramos para a região perimacular. Cada artéria principal, na retina, tem uma veia correspondente que não segue precisamente o mesmo percurso. As quatro veias principais formam um tronco comum – veia central da retina – que se vai lançar na veia oftálmica. O percurso da veia central da retina dentro do nervo óptico e das suas camadas envolventes é maior do que o da artéria. No homem, os principais ramos da artéria central da retina ficam situados na camada de fibras nervosas e logo por baixo da membrana limitante interna. Descreveram-se dois plexos vasculares na retina: um situado na camada de fibras nervosas e outro situado mais profundamente, entre a camada nuclear interna e a plexiforme externa. Na região macular haveria três plexos


104  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... e, na região do disco, quatro, segundo os mesmos autores. Também descreveram anastomoses entre estes plexos. Alguns autores discordaram desses conceitos da arquitetura vascular na retina: não conseguiram encontrar lâminas nos plexos da retina a não ser na zona peridiscal. Também descreveram dois tipos de ramificações arteriais, tanto dicotômicas em “Y” como ramos laterais em “T”. Com estudos feitos em três dimensões, observaram-se que os capilares se anastomosavam livremente, sem nenhuma tendência para laminação. No entanto, a área em volta do disco óptico teria uma camada adicional superficial formada pelos ramos dos vasos da vizinhança, segundo a maioria dos autores. Os vasos da retina têm um endotélio contínuo, sem poros nem fenestrações, e, como todos os vasos, são constituídos por três camadas. Estudos feitos através de microscopia eletrônica mostraram que as artérias e as veias não tinham tecido elástico. Todos os vasos se encontram envolvidos pelas células da glia e não se observam espaços perivasculares. O diâmetro do lúmen das artérias, perto do disco óptico, é de 100 micra no adulto. A sua parede contém, na porção média, umas 5 a 7 camadas de fibras musculares lisas. Na região equatorial, as artérias têm 3 a 5 camadas de fibras musculares. Na periferia, a camada muscular fica reduzida a 1 a 2 filas de fibras musculares lisas nos vasos de tamanho inferior a 20 micra de diâmetro. Esses vasos normalmente seriam considerados arteríolas. Na retina posterior, as artérias do mesmo diâmetro contêm 3 a 4 camadas de fibras musculares. É difícil identificar as arteríolas, pelo menos com base no critério normal de possuírem a camada muscular interrompida, porque as células intramurais substituem as fibras musculares na retina à medida que as artérias vão diminuindo de tamanho (metarteríola e capilares). Além disso, como as artérias retinianas não possuem a lâmina elástica, também esse critério não pode ser aplicado. A adventícia nas artérias é formada por fibras de colágeno, distribuídas em vários sentidos, e representa quase dois terços da espessura da parede da artéria. As camadas média (muscular) e adventícia vão diminuindo de espessura à medida que o diâmetro se reduz. Nas arteríolas pequenas (8 a 15 micra), a adventícia é muito escassa, desaparecendo totalmente na transição de metarteríolas para capilares. Estes apenas possuem endotélio, com a membrana basal e as células intramurais a substituírem a camada média muscular das arteríolas. Em contraste com as artérias musculares do mesmo tamanho, as da retina possuem uma camada muscular bem desenvolvida e não apresentam elastina nem lâmina interna. É curioso notar como as arteríolas de pequeno diâmetro, de 8 micra, têm fibras musculares. Normalmente, em outros órgãos, vasos desse tamanho seriam capilares sem elementos musculares. Essa constituição anatômica especial das paredes arteriais talvez tenha importância na regularização da circulação e na etiologia das retinopatias. Os capilares retinianos são também constituídos por três camadas: camada de células endoteliais, camada descontínua de células intramurais pouco espaçadas e uma membrana basal espessa. Assemelham-se muito aos capilares do sistema nervoso central. O seu endotélio também não possui fenestrações nem poros. Nos pontos da junção de duas células aparecem protrusões; às vezes existe cavalgamento das bordas.


105  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As células intramurais, designadas pericitos, apresentam seu citoplasma semelhante ao das células endoteliais e da fibra muscular lisa. Tem grandes mitocôndrias, retículo endoplasmático bem desenvolvido, grânulos de glicogênio e ribonucleoproteína, vesículas pinocitóticas marginais e espessamento de membrana celular, assemelhando-se a zonas de aderência encontradas nas fibras musculares. As fibrilas citoplasmáticas não são tão evidentes como nos elementos musculares. Têm um núcleo oval pequeno, sem entalhe, o que não acontece com a fibra muscular lisa. Ao contrário do que antes se julgava, as células intramurais encontram-se em quase todos os capilares do organismo. Estudou-se a função dessas células e tentaram estabelecer a sua nomenclatura: chamadas inicialmente de células de Rouget, depois pericitos ou células murais. Essas células foram denominadas de células intramurais ou pericitos intramurais. A membrana basal nos capilares retinianos é mais espessa, em comparação com os capilares dos outros órgãos, e contém, na sua porção externa, junto à célula da glia, cavitações com inclusões densas em algumas delas. Esse aspecto de “queijo suíço”, com cavitações em volta dos capilares, fez sugerir a hipótese de representar espaço perivascular potencial, podendo facilitar a formação de aneurismas e exsudação em volta dos vasos. No entanto, afirmou-se ter encontrado cavitações grandes e em maior número (1 mícron) nos capilares de indivíduos geralmente idosos (67 a 69 anos) e ausência delas nos capilares fetais. É possível que essas cavitações sejam artefatos ou alterações de involução dos tecidos. É importante notar que o endotélio dos capilares dos vasos da coriocapilar é fenestrado e tem poros. A estrutura das vênulas é semelhante à dos capilares, excetuando o aumento do tecido colágeno, à periferia, que se vai transformando em adventícia. O endotélio, a membrana basal e as células intramurais mantêm entre si as mesmas relações que se observam nos capilares. As células intramurais vão rareando, à medida que as vênulas aumentam de diâmetro, e a adventícia apresenta vesículas numerosas. A membrana basal é mais tênue. As células intramurais não se encontram nas paredes das veias da retina. Ocasionalmente, aparece uma ou outra fibra muscular lisa nas paredes das veias, junto da papila óptica. As veias não contêm nem muscularis nem tecido elástico na sua estrutura. O seu lúmen é maior do que o da artéria correspondente. A camada média das veias é constituída por células intramurais muito espaçadas. Estas diferem das fibras musculares por terem um citoplasma com poucos filamentos e zonas de ligação pouco densas na membrana celular. Todos os vasos se encontram cercados de células da glia e de outros elementos de tecido de sustentação. As células de Müller envolvem capilares em todas as camadas, aparecendo ocasionalmente uns astrócitos. As artérias retinianas diferem das artérias do mesmo tamanho de outros órgãos, em especial por possuírem uma camada média bem desenvolvida, pela ausência de lâmina elástica interna e pela ausência de elastina no sistema da membrana basal das túnicas interna e média. Os vasos da coroide, em contrapartida, com funções extremamente importantes, têm somente uma camada de tecido muscular. A estrutura dos capilares retinianos é semelhante à dos capilares do sistema nervoso central, pulmões e coração. Têm endotélio contínuo com uma membrana basal. Os capilares de outros órgãos, como os do rim, os de algumas glândulas endócrinas, os de músculos de fibras estriadas e a coriocapilar têm um endotélio fenestrado.


106  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As camadas internas da retina se nutrem a partir dos ramos da artéria central da retina, que se dicotomizam até a ora serrata e a esse nível pode aparecer anastomoses capilares. As camadas externas da retina nutrem-se a partir da coriocapilar. Essa camada está formada por lóbulos centrados por um arteríola e drenados por vênulas periféricas, ou lóbulos centrados por uma vênula de drenagem e alimentados por arteríolos periféricos. As artérias retinianas apresentam uma camada íntima constituída por células endoteliais com uma membrana basal, uma camada média de células musculares e uma adventícia de fibras elásticas, colágenas e axônios desprovidos de mielina. Os capilares retinianos estão constituídos de células endoteliais com zônulas de oclusão que formam a barreira hematorretiniana interna, pericitos e membrana basal. O termo barreira corresponde a uma noção geral, mais utilizado para designar o transporte controlado de substâncias contidas no sangue, e seu papel principal é assegurar a homeostasia de um grupo de células. As barreiras hemato-oculares compreendem a barreira hematoquosa e a barreira hematorretiniana. Seu lugar anatômico está situado nas células endoteliais dos capilares da íris e da retina, assim como nas células epiteliais claras do corpo ciliar, as células epiteliais posteriores da íris e as células do epitélio pigmentado da retina. A microscopia eletrônica tem isolado as junções intercelulares fechadas (zônula de oclusão) como os componentes mais importantes dessas barreiras. Elas impedem que as substâncias extracelulares circulem entre as células e as obrigam a atravessar a membrana celular segundo os mecanismos ativos e passivos muito seletivos. A biologia molecular mostra que as zônulas de oclusão estão compostas de proteínas, cujas mais importantes são as ocludinas. A regulação das zônulas de oclusão é regida por numerosas moléculas como os fatores de crescimento, entre eles o “fator de crescimento do endotélio vascular (VEGF)”. Nesta parte do capítulo, abordaremos somente a barreira hematorretiniana interna. O termo “barreira” corresponde a uma noção geral, o mais utilizado para designar o transporte controlado de substâncias contidas no sangue. Seu comportamento principal é assegurar a homeostasia de um grupo de células. A membrana celular ou citoplasmática separa o meio intracelular do meio extracelular e se caracteriza por não ser uma membrana passiva. Ela mantém o equilíbrio iônico, a penetração de substâncias nutritivas e elimina as substâncias não desejadas. A estrutura da membrana é de uma dupla camada lipídica que constitui uma barreira relativamente impermeável ao fluxo de numerosas moléculas hidrossolúveis. São as moléculas não polares (O2 e Co2); assim como as moléculas não carregadas (H2O), são capazes de atravessar a camada lipídica por difusão simples. No seio da dupla camada de fosfolipídios são encontradas as proteínas. Elas servem para ligar estruturas entre o citoesqueleto e a matriz extracelular. São responsáveis pelas funções membranárias: receptoras e/ou transportadoras para as moléculas específicas e as enzimas. O transporte de moléculas de pequeno tamanho é devido a proteínas transmembranas especializadas que transferem uma molécula ou um grupo de moléculas. As moléculas grandes entram nas células por endocitose. São formadas vesículas de pequeno tamanho (pinocitose) ou de grande tamanho (fagocitose). Essas vesículas destacam-se da membrana celular e são englobadas pelo citoplasma.


107  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A barreira hematorretiniana apresenta as junções entre as células endoteliais dos vasos retinianos, que são representadas por zônula de oclusão que fecha os espaços intercelulares. Esse sistema de zônula de oclusão foi também descrito na parte apical dos espaços intercelulares do epitélio pigmentado da retina. Existem dois tipos de transporte através das membranas celulares: passivo e ativo. O transporte passivo se faz essencialmente por difusão: após a injeção intravenosa, as substâncias penetram no vítreo em pequena quantidade, chegando a valores mais elevados no vítreo anterior. Isto é observado com as proteínas, ureia, o sódio, o cloreto de potássio, a glicose e os antibióticos. Os estudos permitiram para cada substância a medida de um coeficiente de permeabilidade. Para a fluoresceína, por exemplo, é de 0,14x10-5 em 1 s, ou seja, 50 vezes menos que os outros capilares do organismo. A difusão passiva é muito limitada ao nível da barreira hematorretiniana. Ela intervém essencialmente para a passagem de água e de oxigênio. O transporte ativo é definido como um movimento que se opõe a um gradiente de concentração eletroquímico e é muito importante na retina. Assegura a passagem de magnésio, do potássio e de certas cadeias de aminoácidos. No estado normal, as barreiras hemato-oculares opõe-se à penetração intraocular dos medicamentos, e a ruptura dessas barreiras caracteriza numerosas afecções do segmento anterior e do segmento posterior. O fluxo sanguíneo retiniano é autorregulado pela interação dos mecanismos miogênicos e metabólicos através da liberação de substâncias vasoativas pelo tecido retiniano ao redor da parede arteriolar e/ou do endotélio vascular. Através da secreção de substâncias vasoativas, células endoteliais podem profundamente modular o tônus vascular local em resposta a diversos hormônios locais e produtos das plaquetas. Em resumo: a regulação da circulação se faz por uma autorregulação, ou seja, através de substâncias vasodilatadoras (prostaciclina e óxido nítrico) e vasoconstritoras (tromboxanos e endotelinas) (Fig. 8).

Célula muscular lisa Relaxamento Contração Plaqueta TXA2 Célula endotelial

PGI2 Óxido nítrico

Endotelinas

Fig. 8 Representação esquemática de substâncias vasoativas do endotélio e plaquetas: PGI – prostaciclina; TXA – tromboxano.

Em muitas doenças vasculares, a disfunção endotelial é caracterizada por uma diminuição do ácido nítrico por estresse oxidativo. Os vasos retinianos formam uma trama altamente diferenciada, onde as duas principais características são a barreira hematorretiniana interna e a autorregulação do débito sanguíneo. A existência da barreira hematorretiniana interna está ligada à presença de zônulas de


108  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... oclusão entre as células endoteliais dos capilares. Os conhecimentos sobre regulação do tono vascular retiniano, essenciais por tentar compreender o funcionamento da autorregulação, estão beneficiados por recentes descobertas sobre os mediadores endotélio-dependentes, tais como o óxido nítrico, as endotelinas, as prostaglandinas e o sistema renina-angiotensina tissular. É preciso que novas técnicas mais modernas apareçam para estudar melhor o fluxo sanguíneo retiniano. A trama vascular retiniana é um exemplo de microcirculação, que define que vasos devem ter o diâmetro inferior a 150 mm. Entretanto, a vascularização ocular possui características tais, que é difícil extrapolar as noções fundamentais estabelecidas pela microcirculação em geral. A retina tem a sua maior oxigenação fornecida pela trama vascular da coroide. A permeabilidade capilar das macromoléculas é quase nula em razão da presença de uma barreira hematotissular estrita, a barreira hematorretiniana interna. O oxigênio consumido pela retina tem a particularidade de ter uma dupla origem: (1) da trama vascular da retina; e (2) da trama vascular da coroide. A circulação retiniana fornece, em média, 40%. O oxigênio difunde-se livremente através das membranas celulares, e não é retido pela barreira hematorretiniana interna. Após vários estudos em animais, a taxa de extração do oxigênio, medido pela diferença de pressão parcial de oxigênio entre o sangue arterial e o sangue venoso, é de 37%, em média, nitidamente superior àquele da coroide, que é da ordem de 5%. Em clínica, o Doppler monodirecional (eco-doppler ou laser Doppler) permite uma estimativa da velocidade sanguínea de certos vasos oculares (artéria oftálmica, artéria central da retina, artérias ciliares), com uma fraca reprodutibilidade, dependendo em grande parte da experiência do examinador. A medida da velocidade dos glóbulos vermelhos nos grossos vasos à sua saída do disco óptico é possível pela velocimetria laser Doppler bidirecional. À angiografia, a SLO permite estudar a circulação da malha capilar, em razão da hiperfluorescência relativa dos glóbulos brancos. Estudaram-se as artérias ciliares posteriores com eco-doppler em cores, em certos casos de neuropatia óptica isquêmica anterior. O débito sanguíneo retiniano, em relação ao peso do tecido retiniano, é comparável ao do córtex cerebral. No porco, cujo olho é anatomicamente próximo ao do humano, o débito sanguíneo retiniano é de 60 a 70 ml/min. Ao peso do tecido igual, o débito sanguíneo coroidiano é de 10 a 30 vezes superior ao débito sanguíneo retiniano. No homem, a velocidade celular nos vasos retinianos varia de 15 a 20 mm/s nas artérias que saem do disco óptico, a 0 a 1 mm/s nos capilares e de 10 mm/s nas grossas veias. O resultado das medidas do fluxo sanguíneo varia segundo o método utilizado. Um estudo científico sobre “alguns aspectos da reatividade e permeabilidade dos vasos retinianos” conseguiu retirar várias conclusões: ƒƒ A reatividade dos vasos retinianos ao oxigênio, em indivíduos normais, vai diminuindo à medida que a idade avança. ƒƒ As vênulas, em indivíduos normais, apresentam uma percentagem de redução do seu diâmetro, ligeiramente superior à das arteríolas, quando sujeitas à ação de oxigênio puro. ƒƒ A redução do diâmetro das vênulas sob a ação do oxigênio parece ser principalmente de natureza passiva.


109  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... ƒƒ Os vasos retinianos reagem proporcionalmente à quantidade de oxigênio inspirado. A percentagem de redução de calibre vascular vai aumentando gradualmente com o aumento da pressão parcial de oxigênio, desde 85 mmHg, até 2 atmosferas absolutas. A administração de oxigênio hiperbárico, sob a pressão ambiente de 2 atmosferas, causa uma vasoconstrição considerável, especialmente nos segmentos arteriolares de pequeno calibre. Essa excessiva vasoconstrição arteriolar poderá ser prejudicial à nutrição dos tecidos. ƒƒ A hipóxia produz uma vasodilatação nos vasos retinianos normais, que pode ser aumentada com a adição de anidrido carbônico à mistura gasosa inspirada. ƒƒ O anidrido carbônico tem uma ação pouco marcada sobre os vasos retinianos, ao contrário do que acontece com os vasos cerebrais e meníngeos. No entanto, ele pode neutralizar a ação vasoconstritora do oxigênio. ƒƒ O nitrogênio não mostra ter ação sensível sobre os vasos retinianos. ƒƒ Os vasos retinianos, sob a ação da hidralazina endovenosa, apresentam uma vasodilatação geral, porém mais acentuada nos segmentos arteriolares de pequeno calibre. ƒƒ O porco é um animal conveniente para o estudo dos vasos e da circulação retiniana. Tem a retina parecida com a do homem, sem tapetum, e o globo ocular de dimensões similares. Acidental, mas digna de interesse, foi a nossa observação de diminuição do débito circulatório, medida pela passagem de fluoresceína, consecutiva à vasoconstrição causada pela administração de oxigênio.

Metabolismo da retina Introdução Todos os processos vitais exigem o suprimento de substâncias químicas e de energia. O conjunto das numerosas reações de síntese e decomposição de materiais, que tem lugar no interior das células vivas dos animais e plantas, recebe o nome de metabolismo celular. Nas décadas recentes, os estudos de um número crescente de bioquímicos e fisiologistas têm revelado muitos pormenores fascinantes. Métodos delicados de pesquisa, como o uso de isótopos radioativos, cromatografia e análises microquímicas, tornaram conhecidos muitos dos componentes químicos, enzimas e processos que participam desse metabolismo. Como as moléculas e suas reações são invisíveis, toda a evidência é indireta baseada em testes físicos e químicos complexos. Para alguns aspectos, há provas razoáveis, mas outros permanecem como hipóteses. Os parágrafos que se seguem delineiam os aspectos mais simples do metabolismo celular.

Glicólise ou respiração anaeróbica A fonte de energia mais comum para os animais é o carboidrato glicose ou um de seus polímeros de armazenamento, como o glicogênio. A energia potencial da glicose está nas ligações entre os átomos de C, H e O da molécula, podendo ser liberadas cerca de 690.000 calorias (cal) por mol (180 g) durante sua decomposição, de acordo com a seguinte equação:


110  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... C6H1206 + 6C02 → 6H2O + 6CO2 + 690.000 cal Na célula viva, essa energia é liberada aos poucos, sendo cada passo controlado por enzimas. A sequência pode ser dividida em duas partes. A primeira parte é anaeróbica e chamada glicólise. As enzimas para essa parte estão localizadas no citoplasma. O produto final é um ácido orgânico, o ácido pirúvico. Nessa parte é recuperada apenas uma parcela da energia. A segunda parte é chamada ciclo de Krebs e é aeróbica. Aí é completada a degradação até C02 e H2O, e muita energia é liberada. O composto inicial da glicólise é a glicose-fosfato. A obtenção de glicose-fosfato a partir da glicose requer o gasto de uma ligação de alta energia do ATP. O glicogênio, no entanto, produz diretamente glicose-fosfato pela reação com um fosfato inorgânico, economizando assim uma ligação de alta energia. Os eventos subsequentes, da glicose-fosfato ao ácido pirúvico, implicam pelo menos seis passos, cada um catalisado por uma enzima específica (Fig. 9). É importante notar que, no se-

ADP

Açúcares

ATP

Glicose-fosfato (6C) ATP ADP Frutose-difosfato (6C)

Fosfato de gliceraldeído (3C) Pi 2H* Ácido difosfoglicérico (3C) ADP + P ATP ~ P Fig. 9  Glicólise. Iniciando com produtos da digestão (glicose, ácidos graxos, glicerina e aminoácidos) ou com glicogênio armazenado, o processo da glicólise passa através de uma série de compostos intermediários para terminar no ácido pirúvico. O número de átomos de carbono © de cada estágio é indicado. Os pontos de produção direta de energia são marcados pelo símbolo ~ P. A decomposição de frutose difosfato resulta em duas moléculas de gliceraldeído-fosfato, sendo todos os produtos daí em diante duplos, mas apenas uma sequência é mostrada. Dois átomos de H+ vão para o sistema citocromo. (Storer TI et al. Zoologia geral. 6. ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1984; p. 32.)

Ácido fosfoglicérico (3C)

H2O Ácido fosfoenolpirúvico (3C) ADP + P ATP ~ P Ácido pirúvico (3C)

Ácidos graxos + glicerina

Alimentos

Aminoácidos

Glicose (6C)

Glicogênio P


111  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... gundo passo, a molécula original de glicose-fosfato reage novamente com o ATP para produzir um açúcar com dois grupos fosfato. É a frutose difosfato. Essa molécula quebra-se em dois compostos ligeiramente diferentes, de 3 carbonos, que são interconversíveis. Desse ponto em diante, cada uma das moléculas com 3 carbonos passa através da sequência de enzimas de tal forma que surgem duas moléculas de ácido pirúvico para cada molécula inicial de glicosefosfato. Após a formação das duas moléculas de 3 carbonos, cada uma reage com o ácido fosfórico, produzindo um difosfato, que também é desidrogenado (= oxidação) pela ação de uma desidrogenase especial. Nessa reação, uma ligação fosfato do difosfato torna-se altamente energética; no passo seguinte, ela é transferida ao ADP para formar ATP. O ATP acumulou parte da energia da molécula original de glicose. Os passos remanescentes da sequência implicam o rearranjo interno das moléculas de 3 carbonos e perda de água para transformar a outra ligação fosfato numa ligação altamente energética. No passo seguinte, essa ligação altamente energética é transferida ao ATP, aprisionando-se novamente uma parte da energia da molécula original de glicose. A molécula restante é um composto de 3 carbonos chamado ácido pirúvico. O destino do ácido pirúvico depende da disponibilidade de oxigênio. Se não houver oxigênio ou se a segunda metade da sequência for bloqueada por qualquer motivo, o ácido pirúvico torna-se o aceptor de hidrogênio e o NADH + H+ transfere os 4 átomos de hidrogênio para o ácido pirúvico, formando-se 2 moléculas de ácido lático e sendo o lucro líquido de 2 moléculas de ATP. Geralmente, a segunda sequência não é bloqueada e existe oxigênio disponível. Nesse caso, o ácido pirúvico sofre outras transformações, e o par de íons de hidrogênio mantido pelo NADH + H+ é transferido para o sistema de citocromo (Fig. 10), no qual cada par, ao passar para o oxigênio, produz 3 moléculas adicionais de ATP, num total de 6, sendo o lucro líquido de 8 ATP formados durante a glicólise a partir de cada molécula de glicose.

Substrato oxidado

Substrato reduzido

NAD

FAD

NADH +H+

FADH2

NAD

2 Fe3+

2 citocromo B

2 citocromo C

2 Fe2+

2 Fe2+

Energia

ATP

ADP + Pi

2 Fe3+

2 Fe3+

2 citocromo A

citocromooxidase

2 Fe2+

2 Fe2+

Energia

ATP

Energia

ADP + Pi

1/2 O2

ATP

H2O

ADP + Pi

2H+

Soma: 3 ADP + 3Pi + 2H+ + 1/2 O2

H2O + 3 ATP

Fig. 10 O sistema de transporte de elétrons. O Fe3+ e o Fe2+ representam os estados oxidado e reduzido do ferro, o átomo ativo das enzimas citocromos. A energia é libertada nos pontos indicados e é imediatamente incorporada nas ligações de alta energia do ATP. Dos dois íons de hidrogênio removidos do substrato, um é incorporado na molécula NAD (NADH) e o outro permanece livre no meio circundante como H+. Como seu elétron, foi incorporado no NADH. OFADH2 libera hidrogênio como íons de H+, sendo os elétrons depois transferidos através dos citocromos. Os íons H+ não são transferidos, mas permanecem no meio até que o oxigênio seja ativado pela transferência de elétrons, quando se unem para formar água na presença da citocromo-oxidase. P é um fosfato inorgânico (PO4). (Storer TI et al. Zoologia geral. 6. ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1984; p. 30.)


112  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A energia requerida para a fototransdução e processo da informação visual é muito alta. Essa energia provém do metabolismo da glicose e de certa parte da degradação proteica. A glicose penetra na retina da coroide através do epitélio pigmentado e dos vasos retinianos. A difusão facilitada de glicose foi demonstrada a nível do epitélio pigmentado da retina que provém dos vasos fenestrados da coroide. Essa difusão facilitada foi atribuída à presença de um transportador de glicose (GLUT1) nos lados apical e basal do epitélio pigmentado da retina. Esse transportador também foi localizado nas membranas das células endoteliais dos vasos sanguíneos retinianos. Outros transportadores como GLUT2 e GLUT3 foram encontrados em outras camadas da retina. Após entrar nas células retinianas, a glicose pode ser estocada na célula de Müller e nos neurônios retinianos.

Respiração aeróbica Quando o ácido pirúvico foi formado, apenas uma pequena parte da energia total de uma molécula de glicose foi liberada e aprisionada nas ligações de alta energia ou ATP. A sequência final ou ciclo do ácido cítrico liberta a maior parte da energia restante na molécula de glicose em outra série de reações controladas por enzimas. Os produtos finais são dióxido de carbono e água. Essas reações ocorrem nas mitocôndrias das células (Fig. 11). Ácido pirúvico (3C) Coenzima A

Alguns aminoácidos CO2 Acetil CoA (2C)

Ácidos graxos

Alguns aminoácidos H2O Ácido oxaloacético (4C)

Ácido cítrico (6C)

2H

2H*

Ácido málico (4C)

Sistema citocromo H2O 1/2 O2+ 2H Energia ~

3 ATP ~ P

H2O Ácido fumárico (4C)

Ácido isocítrico (6C) 2H

3 ATP +3 P

2H

Ácido succínico (4C)

Entrada

2H

Saída

Fig. 11  Ciclo de Krebs. O ácido pirúvico (surgido da glicose) é oxidado a CO2 e H2O para fornecer energia. A maior parte da energia é obtida pela passagem dos átomos de H através do sistema citocromo, unindo-se com o O para formar água. Para cada 2H transferidos, são geradas 3 moléculas de ATP, cada uma com uma ligação de alta energia (* = 2H) da glicólise). Os pontos de produção de energia são marcados com o símbolo ~; a incorporação dessa energia pelo ATP é indicada por ~P. O número de átomos de carbono (C) de cada composto é mostrado. Os locais nos quais podem entrar ácidos graxos e aminoácidos no ciclo são indicados. (Storer TI et al. Zoologia geral. 6. ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1984; p. 34.)  

CoA

2H

H2O

ATP ~ P

ADP + P

Ácido oxalossuccínico (6C)

CO2 Ácido α-cetoglutárico (5C) Alguns aminoácidos CO2


113  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A maior parte da energia (ATP) para as reações químicas na retina provém da respiração aeróbica. O shunt fosfocreatina pode facilitar a transferência de energia do segmento interno dos fotorreceptores. O consumo de oxigênio pela retina para o metabolismo oxidativo é elevado.

Relações entre a via de Embden-Meyerhof para a glicose e o shunt de hexose monofosfato (via oxidativa direta) e a comparação entre essas vias Essas inter-relações são de grande importância no metabolismo da retina, como podemos demonstrar na Fig. 12.

Glicose-6-PO4

Oxidação

Frutose-6-PO4

Ácido 6-fosfoglicônico

Oxidação

Ribulose

Frutose-6-di PO4

Xilulose e ribose

Fosfato de gliceraldeído

Vários intermediários

Ácido pirúvico

Frutose e gliceraldeído

Via Embden-Meyerhof

Shut hexose monofosfato

Anaeróbica

Aeróbica

Fig. 12 Relações entre a via Embden-Meyerhof e a de hexose monofosfato.

Metabolismo dos lípides Carboidratos, como glicose, não constituem a única fonte de energia na célula. Os lípides também podem ser usados para produzir energia; na verdade, a completa oxidação de um lipídio fornece mais energia do que a de um carboidrato. Para a obtenção de energia a partir de um lipídio numa célula, ele precisa ser primeiro decomposto em seus componentes, ácidos graxos e glicerina. Em cada membrana do disco, a proteína transmembrana rodopsina está posicionada em combinação com quatro fosfolípides e o ácido decosaexanoico.

Oxidação de aminoácidos As proteínas são decompostas em seus aminoácidos componentes durante a digestão e absorvidas pelo corpo como aminoácidos. A maioria dos aminoácidos é usada para a síntese de novas proteínas do corpo, mas eles podem entrar nas vias de produção de energia já mencionadas (Fig. 13). Primeiro, no entanto, o grupo -NH2 precisa ser removido por uma reação catalisada por uma enzima, chamada desaminação. Os produtos finais são amônia (NH3) e ácido orgânico peculiar, chamado a-cetoácido.


114  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Lipídios

Ácidos graxos

Glicerina

Carboidratos

Proteínas

Glicogênio

Aminoácidos

Piruvato

Desaminação

Acetil-CoA

Ciclo de Krebs Fig. 13  Percursos metabólicos essenciais na utilização de carboidratos, lipídios e proteínas; ciclo de Krebs.  

CO2 + H2O + Energia

Os segmentos internos do fotorreceptor contêm um mecanismo metabólico Enquanto o segmento externo do fotorreceptor contém todos os componentes necessários para a conversão da luz em um sinal elétrico, o segmento interno contém todos os componentes necessários para o metabolismo da célula. A parte externa do segmento interno é composta de mitocôndrias, que formam uma massa densa, denominada elipsoide. Essa densa pilha de membranas dá ao elipsoide um índice óptico de refração maior que o citoplasma circunjacente, e, assim, proporciona uma maneira pela qual o segmento interno recebe os fótons que chegam ao segmento externo. Como em todas as células, as mitocôndrias sintetizam as moléculas de ATP de grande energia, as quais abastecem vários processos que necessitam de energia e que ocorrem nos fotorreceptores. As maiores demandas de energia surgem da supressão dos íons Na do citoplasma e da síntese das novas moléculas de rodopsina. Os íons Na são removidos pelas bombas iônicas localizadas na membrana celular do segmento interno. A energia suprida por uma molécula ATP é suficiente para bombear três íons Na para fora de uma célula e dois íons K para dentro. A parte interna do segmento interno contém o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático, onde as proteínas são sintetizadas. Cada molécula de rodopsina é composta de 348 aminoácidos unidos numa única cadeia longa. A criação de cada elo na cadeia requer a energia suprida por uma molécula ATP.

Os segmentos externos do fotorreceptor são renovados continuamente A maior parte dos componentes das células metabolicamente ativas está continuamente sendo sintetizada e destruída. A natureza específica dos segmentos externos do bastonete permite que esse processo seja observado por meio de técnicas radioativas que distinguem as proteínas recém-sintetizadas. A descrição a seguir trata da síntese e destino das moléculas da rodopsina, porém também se aplica a outras proteínas encontradas no disco. O gene para a molécula da rodopsina é transcrito para o RNA mensageiro no núcleo do fotorreceptor. O RNA migra para o retículo endoplasmático localizado na base do segmento


115  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... interno, onde o código genético para a rodopsina é traduzido para uma cadeia de aminoácidos para formar a porção de proteína das moléculas da rodopsina. O retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi incorporam as moléculas da rodopsina às membranas de pequenas vesículas, que migram para o cílio de conexão entre os segmentos interno e externo. As vesículas entram no segmento externo, unindo-se à membrana celular. Como são sintetizados novos discos na base do segmento externo, os discos que contêm o grupo de moléculas de rodopsina classificadas são deslocados para fora até alcançarem a extremidade do segmento externo. As pilhas de discos do segmento externo são fagocitadas como fagossomos pelas células do epitélio pigmentado da retina, onde elas são digeridas. A formação de novos discos da membrana celular em expansão é uma manobra topológica complicada. Logo, nova membrana é acrescida à membrana celular para formar uma evagjnação, seguida pela incorporação de nova membrana nos lados formados por sucessivas evaginações, que se movem progressivamente em torno do perímetro do bastonete até se encontrarem num ponto oposto ao cílio de conexão para criar uma invaginação. Nesse ponto eles se unem, comprimindo a invaginação plana, que se torna um disco interno. Os discos não sofrem outra mudança na sua forma, e seu deslocamento progressivo cria a forma cilíndrica do segmento externo do bastonete. A criação de novos discos na base do segmento externo é equilibrada pela remoção dos discos na sua extremidade distal. Pilhas de 8 a 30 discos de uma vez são lançadas do segmento externo. Normalmente, há uma região de citoplasma livre acima dos discos mais distantes, na qual a pilha destinada à remoção cria dobras para cima. O citoplasma livre move-se para baixo, e a membrana celular próxima à pilha contrai-se, dissecando os discos e a membrana celular circunvizinha do segmento externo. A pilha é então envolvida pelos processos apicais do epitélio pigmentado da retina, puxada para o interior de seu citoplasma, através de um fagossomo, e digerida (Fig. 14).

A

B

C

D

E

F

Figs. 14 (A-F) Diagrama ilustrando a renovação de proteína nos bastonetes revelada por autorradiogramas após a administração de aminoácidos radioativos. Nova proteína é sintetizada na área do mioide do segmento interno (A). Moléculas de proteínas atravessa o citoplasma da célula (B). A proteína atravessa o cílio de conexão e se incorpora nas membranas que crescem na base do segmento externo. Alguma proteína difunde das novas membranas para a membrana externa (C). Deslocamento dos discos. Formação repetida de novas membranas desloca-se ao longo do segmento externo (D). Eventualmente, atingem o final da célula (E) para formar discos membranosos. Esses discos são fagocitados pelo epitélio pigmentado. (Young RW. Visual cells and the concept of renewal. Friedenwald lecture. Investigative Ophthalmology, 15, 9, 700-725, 1976.)

A duração de um disco é de cerca de 2 semanas. Como um segmento externo contém cerca de 140 milhões de moléculas da rodopsina, cada bastonete tem que sintetizar diariamente cerca de 10 milhões de novas moléculas de rodopsina. Nos bastonetes, a síntese de novas moléculas da rodopsina ocorre antes do amanhecer, e a renovação do disco ocorre pela manhã, após a visão ter mudado de bastonetes para cones.


116  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Uma sequência similar de acontecimentos ocorre nos cones, porém, como a membrana do segmento externo do cone não é dividida em compartimentos nos discos, as proteínas da membrana sintetizadas recentemente podem difundir-se em todo o segmento externo. Nos cones, a síntese das novas moléculas da rodopsina ocorre no final da tarde, antes do anoitecer; a membrana é renovada a partir das extremidades dos segmentos externos no período em que a visão torna-se dependente dos bastonetes. Assim, os bastonetes e cones produzem moléculas de rodopsina continuamente, as quais eventualmente são removidas das extremidades de seus segmentos extremos e digeridas pelo epitélio pigmentado da retina. Os cones mantêm sua forma cônica por meio de dobras adicionais ao longo do comprimento do segmento externo, que aumenta de tamanho à custa da largura, um fenômeno que não é observado nos segmentos externos do bastonete. Não se sabe por que há uma mudança tão rápida das proteínas da membrana dos segmentos externos do fotorreceptor. Talvez os segmentos externos sejam frágeis devido à sua especificação excessiva, e sua renovação proporcione um meio de preservação da visão por toda a vida. Entretanto, essa possibilidade não explica porque a renovação é tão rápida. Alternativamente, pode ocorrer que algumas moléculas da rodopsina eventualmente alterem a natureza de uma forma que as façam ativar continuamente as moléculas G. Para a visão de bastonete, mesmo algumas dessas moléculas por bastonete resultariam numa significativa perda de sensibilidade.

Fenômenos químicos da visão Fenômenos químicos da comunicação As moléculas da membrana celular A função principal da membrana celular é de isolar um compartimento de seu espaço extracelular. Os lípides da membrana são os fosfolípides com uma cabeça hidrofílica e duas caldas hidrofóbicas. Formam a matriz da membrana, e as proteínas asseguram todas as funções específicas. Existem dois tipos de proteínas de membrana: as proteínas receptoras específicas e as proteínas globulares. As moléculas de trocas As moléculas de trocas entre as células são o sistema de hormônios e o sistema de neurônios. As moléculas de comunicação na célula são as proteínas das membranas e os segundos mensageiros. Do ponto de vista molecular, as proteínas das membranas transmitem a informação a uma outra proteína. Os segundos mensageiros são: (1) a via do 3’, 5’ monofosfato cíclico de adenosina (cAMP) e (2) a via dos inositóis. Esta última compreende o diacilglicerol ou DG da membrana que gera trocas iônicas, e a via trifosfato de inositol ou IP3 citoplasmática, que conduz a liberação de cálcio (Ca++), terceiro mensageiro, a partir do retículo endoplasmático (Quadro 2). Existem células que se comunicam entre si através de estruturas chamados nexos. As demais moléculas sinal se deslocam para fora das células e exercem seu efeito sobre as célulasalvo por meio de ligação a receptores específicos.


117  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quadro 2  Segundos mensageiros

Segundo mensageiro

Sintetizado pela enzima

Ação

Efeitos

Ca++

Nenhum

Liga-se à calmodulina

Altera a atividade da enzima

cGMP

Guanilato ciclase

Ativa as proteínas cinases (geralmente a proteína cinase G)

Fosforila as proteínas Abre e fecha os canais de íons

cAMP

Adenilato ciclase

Ativa as proteínas cinases (geralmente a proteína cinase A)

Fosforila as proteínas

Fosfatidilinositol

Fosfolipase C

Ativa a proteína cinase C Estimula a liberação de Ca++ dos depósitos intracelulares

Altera a atividade da enzima Fosforila as proteínas

O mecanismo mais frequente é a via por receptores intracelulares. Os receptores de superfície celular são proteínas integrais da membrana do plasmalema, em alguns casos com grupos de hidratos de carbono ou lipídios unidos mediante ligações covalentes. O sítio de união do receptor com o ligante localiza-se sobre a superfície externa do plasmalema, enquanto a fixação da molécula sinal ao sítio de união causa uma modificação alostérica da constituição da molécula receptora, gerando reações dentro da célula-alvo, que constitui a resposta à molécula sinal. A expressão transdução do sinal (ou acoplamento) se refere ao processo pelo qual a fixação de uma molécula sinal a um sítio de união sobre a superfície celular externa desencadeia uma resposta sob a forma de reações dentro da célula-alvo. Com base em seus mecanismos de ação, em geral os receptores de superfície celular classificam-se em três tipos principais: receptores acoplados a canais iônicos, receptores acoplados à proteína G e receptores catalíticos. Receptores acoplados a canais iônicos são proteínas de canal que medeiam a difusão facilitada de íons pequenos, como Na+, K+, Ca++ e Cl-. Intervêm na transmissão sináptica das sinapses químicas, já que a proteína do canal iônico tem um sítio de união para a substância transmissora sobre a superfície externa do plasmalema. A união da substância transmissora efetua-se, então, diretamente com a proteína do canal, o que causa uma mudança na constituição que induz à abertura do canal durante certo período, aumentando a permeabilidade para o íon em questão. Receptores acoplados à proteína G representam o grupo maior e mais diversificado dos receptores do plasmalema; têm em comum o fato de que seu efeito é mediado pelas proteínas G, denominadas assim porque podem fixar o nucleotídeo GTP (trifosfato de guanosina). O papel das proteínas G na transdução de sinais foi conhecido pela relação com o descobrimento de que muitos hormônios, como, por exemplo, o glucagon e a adrenalina, depois da fixação ao receptor sobre a superfície externa do plasmalema da célula-alvo, ativavam uma enzima no interior da célula. Essa enzima foi denominada adenilciclase, levando-se em conta que catalisa a formação do composto adenosina-3’-5’-monofosfato cíclico (cAMP) a partir do ATP. O aumento da concentração de cAMP no citoplasma desencadeia, em continuação, uma série


118  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... de reações químicas que constituem a resposta da célula-alvo à fixação da molécula sinal ao receptor. Depois de gerar seus efeitos, o cAMP se degrada rapidamente por ação da enzima nucleotídeo-cíclico fosfodiesterase. O descobrimento do cAMP e dos seus efeitos conduz à denominada teoria do “segundo mensageiro”: a molécula sinal é transportada como “primeiro mensageiro” até as células-alvo, após o que o cAMP atua como “segundo mensageiro”, levando-se em conta que constitui o elo intracelular entre o primeiro mensageiro extracelular e a resposta fisiológica na célulaalvo sobre a qual atua o hormônio. Apesar de o cAMP atuar como segundo mensageiro para numerosos hormônios, a reação de cada célula frente a determinado hormônio é específica, haja vista que os receptores sobre a membrana celular são específicos para os diferentes hormônios. A fixação de um hormônio a um receptor não desencadeia a estimulação direta da adenilciclase, já que se insere um elo intermediário sob a forma de proteína G, uma proteína da membrana localizada sobre a superfície citoplasmática do plasmalema. Além do cAMP, demonstrou-se a existência de um sistema de segundo mensageiro alternativo, que inclui dois tipos de segundos mensageiros denominados, respectivamente, trifosfato de inositol (IP3) e diacilglicerol (DAG). Essas moléculas derivam-se do fosfolipídio fosfatidilinositol, que se encontra na metade interna da membrana celular. A maioria das proteínas G que utilizam a guanosina - 3’- 5’ - monofosfato cíclico (cGMP) como o segundo mensageiro ativa a enzima guanilato ciclase, que catalisa a conversão de GTP em cGMP. O cGMP continua a ativar PKG, que fosforiliza várias outras proteínas. Também alguns receptores ligados à proteína G usam uma via diferente de transdução de sinal. Quando um ligante se une a esses receptores ligados à proteína G, a subunidade a da proteína G associada move-se lateralmente através da membrana, unindo-se ao amplificador de enzima fosfodiesterase, ativando-o. A fosfodiesterase ativada catalisa a conversão de cGMP em GMP, provocando a queda dos níveis de cGMP no citoplasma. A redução de cGMP citoplasmático causa a dissociação de cGMP dos canais de Na+ na membrana, fechando-os. O fechamento dos canais de Na+ impede a entrada de Na+ na célula, o que modifica o potencial da membrana e, assim, transduz o sinal químico em sinal elétrico. Essa via de transdução de sinal tem uma função importante na visão do vertebrado. Os mecanismos de fototransdução diferem entre os organismos. Como outros receptores ligados à proteína G, o receptor ativado da opsina sinaliza para uma proteína G associada, que ativa a transdução de sinal em uma cascata de reações. Os fotorreceptores de animais geralmente utilizam uma destas duas transduções de sinal em cascatas: a fosfolipase C (PLC) ou o cGMP. As opsinas encontradas nos fotorreceptores rabdoméricos, como aquelas presentes na maioria dos invertebrados, sinalizam através da proteína Gq, que ativa a fosfolipase C (PLC) mediada pela transdução de sinal em cascata (Fig. 15A). A fosfolipase catalisa a interrupção de fosfatidil-4,5-bifosfato (PIP2) em dois mensageiros intracelulares, o trifosfato de inositol (IP3) e o diacilglicerol (DAG). Essas moléculas sinalizadoras abrem canais de cátion não seletivos, e Ca2+ e Na+ penetram na célula, resultando num potencial receptor despolarizante. Esse potencial receptor despolarizante causa um aumento na liberação do neurotransmissor a partir do fotorreceptor, enviando um sinal para o sistema nervoso, que é finalmente interpretado como luz.


119  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Luz 11-cis 3-hidroxi retinal

1

All-trans 3-hidroxi retinal

Rodopsina

Canal de cátion não seletivo (TPR)

3 2 Opsina

5

4

DAG

PLC PIP2

Ca2+ e Na+

IP3

Proteína Gq

6

Despolarização

A

Luz

11-cis retinal

All-trans retinal

1

Na+ Canal Na+

Rodopsina

3 2 Opsina

PDE

cGMP Proteína Gi transducina

4 GMP

5

6

Hiperpolarização

B

1

11-cis-3-hidroxi retinal absorve a luz e isomeriza-se em todo-trans 3-hidroxi retinal

2

All-trans 3-hidroxi retinal dissocia-se

3

Opsina ativa a proteína Gq

4

Gq ativada ativa PLC, convertendo PIP2 em DAG e Pi3

5

DAG ativa o canal de cátion TRP

6

Ca2+ e Na+ penetram na célula, despolarizando-a

1

11-cis retinal absorve a luz e isomeriza-se em all-trans 3-hidroxi retinal

2

All-trans retinal dissocia-se

3

Opsina ativa a proteína Gj transducina

4

Transducina ativa PDE, que converte cGMP em GMP

O cGMP reduzido fecha o canal Na+ 6 A entrada de Na+ diminui, hiperpolarizando a célula

5

Figs. 15 (A e B)  Fototransdução nos invertebrados (A) e vertebrados (B). (Moyes CD; Schulte PM. Principles of animal physiology. San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings, 2006; p. 284.)

Ao contrário, as opsinas encontradas nos fotorreceptores, como aquelas dos vertebrados, sinalizam através da proteína inibitória Gi, denominada transducina, iniciando uma transdução de sinais em cascata, mediada pelo cGMP (Fig. 15B). A transducina ativa a enzima fosfodiesterase (PDE), que hidrolisa cGMP em GMP. Essa redução na concentração de cGMP inibe o canal Na+ na membrana do fotorreceptor, e o influxo Na+ diminui ou é interrompido. A redução do influxo Na+ juntamente com o efluxo contínuo de K+ hiperpolariza a célula, causando o potencial receptor. A hiperpolarização diminui a liberação do neurotransmissor da célula do fotorreceptor para o neurônio eferente primário. Essa redução na liberação do neurotransmissor envia um sinal para o sistema nervoso, que o cérebro finalmente interpreta como luz. A luz forte provoca o fechamento de todos ou quase todos os canais de Na+, enquanto a luz fraca provoca o fechamento de poucos canais. Assim, a resposta da célula é graduada, dependendo da intensidade da luz. Os receptores catalíticos funcionam como enzimas que, com sua atividade catalítica, desencadeia a transdução do sinal até o interior da célula depois da fixação da molécula sinal ao sítio de ligação do receptor, sobre a superfície externa do plasmalema.

Fotoquímica da retina Introdução Tomado no sentido mais amplo, o termo fototransdução engloba o conjunto de etapas que vão da detecção do fóton até o esboço de uma resposta sensorial. Trata-se aqui da transfor-


120  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... mação de uma energia radioativa, puramente física, em uma “energia metabólica” que corresponde à gênese de um sinal eletrofisiológico. As diferentes etapas, puramente bioquímicas, da fototransdução são agora bem descritas no nível de um bastonete, enquanto permanecem hipotéticas no nível do cone. Entretanto, os cones têm um painel de proteínas similares às dos bastonetes, permitindo supor que o mecanismo de transdução do sinal nas células fotorreceptoras de vertebrados permanece idêntica. No nível do fotorreceptor (bastonete ou cone) acontece a gênese da mensagem eletrofisiológica que traduz a estimulação luminosa. Os fotorreceptores são células extremamente diferenciadas, assimiláveis a verdadeiros detectores de fótons. Essa especialização encontra-se no nível da morfologia da célula, visto que toda a parte fotossensível corresponde ao segmento externo, enquanto o segmento interno encerra a maquinaria metabólica e genética. Esse segmento externo constitui uma verdadeira antena, que pode alcançar de 30 a 50 mm de comprimento e representar até 95% da massa total da célula. No interior do segmento externo, discos membranáceos (ou saculares) de pequeno porte são empilhados regularmente, com cerca de 28 nm de intervalo. Esse espaço interdiscal extremamente reduzido, comparável a uma sinapse, permite que a informação se transmita rapidamente na célula. A membrana dos discos dos bastonetes é totalmente independente da membrana celular, enquanto a membrana dos discos dos cones é uma extensão dessa membrana. O eixo desses discos é perpendicular ao grande eixo da célula, o que confere ao conjunto uma aparência quase cristalina. Fotopigmentos visuais Houve um tempo em que, virtualmente, toda a bioquímica ocular era centralizada no assunto rodopsina. Isso porque a rodopsina está no centro do processo da transdução visual, isto é, a conversão da energia da luz em sinalização elétrica que o cérebro interpreta como visão. Atualmente, sabe-se que há um processo muito mais complexo envolvido na transdução visual e que a rodopsina apenas inicia esse processo. A rodopsina é uma proteína que foi descrita pela primeira vez pelo cientista alemão Franz Boll, em l876, como um pigmento visual vermelhopúrpura. Posteriormente, Willy Kühne (um contemporâneo de Boll) descreveu o pigmento como “regenerável” num ciclo claro-escuro. Ele extraiu o pigmento da retina e foi o primeiro a descrever suas propriedades espectrais. Posteriormente, o cientista americano George Wald (1986) demonstrou a relação da vitamina A com a rodopsina (uma glicoproteína) (Bridges, 1970; Whikehart, 2003). A rodopsina é uma proteína intrínseca da membrana encontrada nos discos e, em menor volume, nas membranas celulares dos segmentos externos do bastonete das células fotorreceptoras na retina. Como uma proteína intrínseca da membrana, sua estrutura estende-se completamente através da membrana do disco (Fig. 16A). A rodopsina, como muitas proteínas da membrana, é semelhante a um barco que flutua no mar dos fosfolipídios e aqueles lipídios que constituem a membrana do disco e a membrana celular do fotorreceptor do bastonete. Entretanto, existem algumas restrições a essa “flutuação”. A proteína é sempre orientada de forma que seu terminal-N esteja de frente para o espaço intradiscal na membrana do disco ou para a matriz interfotorreceptora (espaço extracelular entre os fotorreceptores). Isso é indicado pelo prolongamento em cada molécula da rodopsina na Fig. 16A. Essa orientação é necessária para que a proteína possa manter seu papel funcional. As moléculas da rodopsina


121  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... também são impedidas de migrar em torno das extremidades dos discos pelas proteínas: periferina/rds-Rom 1, originalmente chamadas “periferina”, e ABC/RIM (ou simplesmente proteína periférica), presentes no vértice ou borda de cada disco (Molday, 1998). Sabe-se que a periferina contribui para a integridade da estrutura do disco, enquanto o papel da proteína periférica, como tal, não é compreendido. Entretanto, o impedimento dessas proteínas controla a população de moléculas de rodopsina em cada lado do disco. A rodopsina possui um peso molecular de aproximadamente 41.000.

Absorbância

Espectro da absorção da rodopsina

0,010 Rodopsina

0,005

N

0,000

Opsina

400

500

600

nm

11-cis-retinal

C

A

0,8

γ = Antes do descoramento = Após o descoramento

Absorbância

0,6

β

0,4

α

0,2

0,0 240

B

290

340

390

440

490

540

590

Comprimento de onda (nm)

Figs. 16 (A e B)  A. Fotopigmento dos bastonetes. (Doly M; Ranchon-Cole I. Phénomènes chimiques de la vision et transmission synaptique de la rétine. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21-026-K-10, 2006; p. 2.) B. O espectro da absorção da rodopsina e da opsina. Os espectros das formas intermediárias não são mostrados. O pico-g é característico de todas as proteínas, enquanto o pico-β é o pico de absorção do all-trans retinal solto e o pico-a é ligado ao 11-cis-retinal. (Whikehart DR. Proteins : Rhodopsin and cone pigment proteins. In: Whikehart DR. Biochemistry of the eye. 2nd ed. Philadelphia : Butterworth-Heinemann, 2003; p. 38.)


122  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A região do terminal-N da rodopsina está localizada no interior do disco e possui dois açúcares de cadeia curta (oligossacarídeos) que são ligados aos aminoácidos Asn. Esses açúcares fixam ou orientam a molécula e podem estabilizar a própria estrutura do disco (Gordon e Bazan, 1997). A região do terminal-C contém vários aminoácidos hidroxílicos, que podem ser fosforilados. A fosforilação atua como um mecanismo para transformar a sensibilidade da proteína ativada em luz. A porção da molécula que atravessa a membrana consiste em 7 hélices a (estrutura secundária), cujas sequências (estrutura primária) são compostas de quantidades substanciais de aminoácidos hidrofóbicos. Ter hélices a que atravessam membranas é uma característica comum para várias proteínas intrínsecas de membrana, e essas hélices comunicam uma forte associação da proteína com os lipídios que compõem o ambiente da membrana. A rodopsina tem um componente adicional não proteico: a vitamina A. Essa vitamina lipídica solúvel está contida na porção associada ao lipídio da membrana da molécula (Fig. 16A). O componente da vitamina A é ligado à proteína na lisina do aminoácido #296 da extremidade do terminal-N da molécula. Como parte da molécula rodopsina, a vitamina A está presente como um aldeído (conhecido também como retinal) e consiste na forma 11-cis (Fig. 16A). Essa forma representa a configuração mais energeticamente favorável para seu confinamento entre as hélices da proteína. A ligação da forma aldeído com a proteína é aquela de uma base Schiff protonada (H+ agregado): [retinal – CH = NH+ – proteína] A base Schiff tem a característica de ser menos “permanente” ou estável do que várias ligações covalentes para que a vitamina A possa ser mais facilmente destacada na estimulação da luz. A rodopsina é conhecida como holoproteína quando o retinal é ligado à lisina #296. George Wald (1986) demonstrou que a luz isomeriza o grupo retinal 11-cis da rodopsina para all-trans retinal (Fig. 17). Isso cria uma molécula energeticamente instável que rapidamente prossegue através de várias formas intermediárias: batorrodopsina, lumirrodopsina, metarrodopsina I e II, nas quais a ligação da base Schiff é deprotonada e, finalmente, destruída (Fig. 17). A conclusão da reação resulta na liberação de vitamina A da proteína como retinal alltrans. A proteína separada da vitamina é então denominada opsina. Quando uma porção não proteica de uma holoproteína (como a rodopsina) é liberada de sua proteína, a porção restante da proteína é classificada como apoproteína. A opsina é, portanto, uma apoproteína. A porção não proteica, como a vitamina A, é designada como grupo prostético. Durante vários anos, soubemos que a rodopsina também possui certas propriedades espectrais ou de absorção da luz que não fazem parte do processo de transdução visual. A Fig. 16B mostra o espectro de absorção da rodopsina da rã antes e depois da exposição à luz, isto é, antes e depois da conversão da rodopsina em all-trans retinal e opsina. Esse processo também é chamado descoramento da rodopsina. Três picos são observados. O pico a (aproximadamente 515 nm) é a absorção do 11-cis retinal ligado à opsina (como rodopsina). O pico b (aproximadamente 375 nm) é a absorção do all-trans retinal, que não está ligado à opsina. O pico g (280 nm) é o pico de absorção da proteína, comum à opsina e à rodopsina. A mudança desses sinais de absorção levou os pesquisadores a descobrir as formas intermediárias da rodopsina e seus produtos finais no processo de descoramento. A rodopsina pode absorver a luz


123  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

11-cis-retinal

Rodopsina (500 mm) (opsina+11-cis-retinal)

11-cis-retinol

Batorrodopsina (543 mm)

Ester do all-transretinil

Lumirrodopsina (497 mm)

NADH NAD

ps ns

s

Metarrodopsina I (480 mm)

All-transretinol

ms

Metarrodopsina II (380 mm) (opsina+all-transretinal=R*)

All-transretinol

NAD+ NADPH

Opsina

Segmento externo do bastonete

All-transretinal

Amestina liga-se à opsina e bloqueia o acesso à transducina R* + PPP

R*+G R*+G

-GDP (T) G* -GTP

-GTP

G* -GTP-PDE

Modulação pela recoverina Rodopsina-cinase

G

G -GDP-PDE G -GDP

Inativação da rodopsina

G

-GDP

PDE PDE* PDE

cGMP 5--cGMP

Fechamento dos canais de Na+ e Ca2+

Segmento externo do bastonete

Epitélio pigmentado

Luz

Hiperpolarização

Fecha canais de Ca2+ no terminal sináptico Liberação de glutamato

Fig. 17 Fototransdução.

pela capacidade de fazer essa luz aumentar os níveis eletrônicos e de outra energia inerentes na molécula da rodopsina. Isso só é possível em comprimentos de onda específicos de luz, e a relação da absorção com a concentração de proteína pode ser expressa por uma equação desenvolvida da Lei de Beer (Meites e Thomas, 1958): [A = abc] onde A é a absorção, a é a absorbância, b é a comprimento da trajetória da luz e c é a concentração. A absorção pode ser considerada como a proporção da luz que brilhou sobre uma amostra em comparação com a luz que é transmitida através da amostra. A absorbância é uma quantidade que, matematicamente, contém as características físico-químicas da amostra e seus ambientes. A absorbância deve ser determinada empiricamente (isto é, experimentalmente). Por exemplo, a absorbância molar da rodopsina = 40.000 cm-1 M-1. A trajetória da luz é a distância que a luz percorre ao atravessar uma amostra e, usualmente, é de 1 cm. Essa luz atravessa a amostra em um recipiente conhecido como cuvette. A concentração da amostra é a parte mais útil da equação, visto que ela dá o total da amostra presente em determinado volume. Consequentemente, pode-se determinar a quantidade de rodopsina presente quando a absorbância é conhecida juntamente com a trajetória da luz e a absorção. Os valores da absorção são obtidos em um instrumento conhecido como espectrofotômetro.


124  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A conversão da rodopsina em opsina é apenas o início do processo de transdução visual. A rodopsina é a proteína da transdução visual dos fotorreceptores do bastonete, cuja função é principalmente a da sensação visual, particularmente em níveis de luz mais baixos. Entretanto, a visão de cores é realizada pela transdução da luz que envolve as proteínas nos cones, dos quais existem três tipos, que absorvem a luz azul, verde e vermelha. Esses fotopigmentos são muito sensíveis nos comprimentos de ondas de 440 a 450 nm (azul), 535 a 555 nm (verde) e 570 a 590 nm (vermelho), conforme mostrado na Fig. 6. Até recentemente, as proteínas do pigmento do cone não tinham sido caracterizadas como rodopsina devido às dificuldades em obter amostras de quantidades muito pequenas dessas proteínas. O cromóforo, que atua como um grupo prostético nessas proteínas, também é 11-cis retinal. Entretanto, a sensibilidade desses pigmentos visuais do cone à luz de comprimentos de onda específicos (essencialmente o que interpretamos como cor) é controlada por vários ambientes de aminoácidos em torno do 11-cis retinal e sua ligação da base Schiff protonada (Nathans, 1999). Dois fatores são importantes para as variações na discriminação da cor: (1) modulação da interação entre a base Schiff protonada com um contador de íon presente em uma das hélices a próximas; e (2) modificação do ambiente do cromóforo conjugado da vitamina A com aminoácidos neutros, também presentes nas hélices a próximas. Por exemplo, a substituição de Ser por Ala na posição 180 na sequência da proteína do pigmento vermelho transmite maior sensibilidade à luz vermelha. Isto é, há uma probabilidade muito maior de que a transdução visual seja iniciada pela luz vermelha quando Ser estiver presente em vez de Ala nessa posição. Isso ocorre com a intensificação do processo de remoção da protonação na base Schiff, a qual forma a ligação entre 11-cis retinal e sua Lys na proteína. O processo, que envolve a mudança da sensibilidade em cerca de 5 nm, é denominado mudança espectral. Entretanto, as mudanças que ocorrem na região azul (menos de 500 nm) também não são bem compreendidas. Nas “anormalidades” da cegueira de cores ou de sensação de cor, os homens herdam variações dos genes do pigmento vermelho e/ou verde, ordenados no cromossomo X. Isto, por sua vez produz pigmentos do cone que são anormais em 3 a 8% da população masculina. Os pigmentos são anormais no sentido de que sua sequência de aminoácidos varia juntamente com sua sensibilidade à luz vermelha e/ou verde. As variações em apenas 15 aminoácidos diferentes são responsáveis por esses efeitos tão profundos (Nathans, 1999). O pigmento visual é, de longe, o constituinte mais abundante do segmento externo, representando cerca de 80% de seu conteúdo em proteínas, com uma densidade de 25.000 moléculas de pigmento por um na superfície dos discos. Esse pigmento é composto pela associação específica de um cromóforo (11-cis retinal) e de uma proteína (opsina). A opsina é diferente para os dois tipos de fotorreceptores (bastonete e cone). No caso dos bastonetes, o fotopigmento é denominado rodopsina, e, no caso dos cones, iodopsinas. Os espectros de absorção dos diferentes pigmentos visuais têm uma forma similar e podem ser caracterizados por seu máximo de absorção, lmáx, que varia, nos vertebrados, de 350 a 570 nm. Provavelmente, essa diversidade é devida à diferença de estrutura das opsinas, que leva às diferenças de interações cromóforo-opsinas. No homem, a rodopsina apresenta uma lmáx a 496 nm, e existem três tipos de iodopsinas: azul (S), verde (M) e vermelha (L), com lmáx, respectivamente, a 419,531 e 558 nm. Na rodopsina e na iodopsina S, a opsina é constituída de 348 ácidos aminados, enquanto,


125  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... nas iodopsinas L e M, ela comporta ácidos aminados. Desses ácidos aminados, somente 40% são comuns entre opsinas M, e unicamente 15 entre eles diferem entre L e M. A opsina é uma proteína intrínseca da membrana discal (Fig. 16). A cadeia da opsina é organizada em sete hélices-a, ligadas umas às outras por segmentos polipeptídicos curtos. As extremidades livres da opsina são inversas, respectivamente, no espaço citoplasmático e no meio intrassacular. A extremidade citoplasmática é relativamente rígida, o que ajuda a reduzir a atuação espontânea da proteína na ausência da luz. O agrupamento cromóforo é localizado em uma bolsa hidrofóbica no coração das hélices-a que fica presa, por uma ligação covalente base de Schiff, à lisina 296 sobre a hélice VII (Fig. 16). Ele tem um núcleo de seis átomos de carbono e uma cadeia lateral hidrocarbonada, chamada conjugada porque simples e dupla ligações alternam-se regularmente. O isômero 11-cis é caracterizado por uma cadeia lateral dobrada entre os átomos de carbono 11 e 12. A ligação covalente-base do Schiff do cromóforo contribui para a manutenção da rodopsina em uma conformação inativa. A associação opsina/11-cis retinal tem consequências primordiais em fotoquímica visual. Realmente, a opsina, como molécula proteica, absorve no máximo 280 nm, pico característico de seus ácidos aminados aromáticos. O 11-cis retinal, sozinho, apresenta um máximo de absorção característica a 380 nm. Esse comprimento de onda situa-se exatamente no início do espectro visível, no limite superior do espectro ultravioleta (UV). O deslocamento dos elétrons-p: do 11-cis retinal, induzido por sua ligação com a opsina, é responsável pelo máximo de absorção em 496 nm, característica da rodopsina e, portanto, da sensibilidade dos bastonetes no homem. Fotoisomerização/regeneração do pigmento visual Quando a molécula de fotopigmento absorve um fóton, há isomerização de seu agrupamento cromóforo. A energia absorvida é suficiente para fazer passar o retinal de sua forma all-trans (isto é, sem dobra no nível da cadeia conjugada). Por razões, entre outras, estereoquímicas, a associação opsina/all-trans retinal não é mais possível, e, após alguns minutos, assiste-se à hidrólise dessa ligação. Realmente, essa fotoisomerização não é direta, mas passa por uma sucessão de etapas. Cada uma delas corresponde a um fotoproduto intermediário, caracterizado por uma conformação diferente da parte proteica. A Fig. 17 mostra os diferentes intermediários da fotoisomerização da rodopsina com o máximo de absorção. Uma etapa-chave da fotoisomerização é a formação da metarrodopsina lI, que corresponde à partida da informação visual. A metarrodopsina II aparece alguns milissegundos depois da absorção da luz. A molécula de rodopsina é muito fotossensível: a absorção de um único fóton é eficaz uma vez em duas, em média, enquanto a isomerização espontânea é extremamente rara. Essa sensibilidade é tal que, quando um único fóton incide na retina, uma molécula de rodopsina é isomerizada entre milhões de outras que permanecem intactas. Assim, uma característica universal dos bastonetes de vertebrados é sua capacidade de permitir a detecção de um único fóton. Ao longo de seu tempo de vida, cada molécula de opsina pode absorver muitos fótons, mas é preciso, por isso, que o all-trans retinal seja retirado e substituído por uma nova molécula de 11-cis retinal. Entretanto, nem os cones nem os bastonetes podem converter o alltrans-retinal em 11-cis retinal sem a intervenção de outros tipos de células (Fig. 17). A rege-


126  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... neração do pigmento visual dos bastonetes faz intervirem as células do epitélio pigmentado. Em um encadeamento preciso, o all-trans retinal ou é liberado ou permanece preso à opsina por urna ligação não covalente (ops-all-trans). Sob essa forma ops-all-trans, ele é reduzido por uma enzima a all-trans retinal desidrogenase (RDH), para formar o ops-all-trans retinol, que libera o all-trans retinol. O all-trans-retinal, sob sua forma livre, é expulso através da membrana dos discos por um transportador (ABCR para ATP binding cassete transportor), para ser em seguida reduzido no citoplasma e dar, assim, um all-trans-retinol. Nas duas vias, o all-trans retinol liberado se desloca no citoplasma e é extraído do fotorreceptor para se encontrar no espaço intracelular. Na matriz interfotorreceptores, o todo-trans retinol se une a uma proteína intermatricial que liga o retinol (IRBP para interstitial retinol binding protein), a qual o transporta para o epitélio pigmentado da retina. Assim, o all-trans retinol é convertido em 11-cis retinal em muitas etapas. Finalmente, o 11-cis retinal passa para os segmentos externos dos fotorreceptores. Ele atravessa o espaço citoplasmático para atingir a membrana dos discos, onde se liga à opsina – a princípio, de modo não covalente, depois a proteína forma espontaneamente uma ligação base de Schiff e muda de forma, conduzindo, por exemplo, a rodopsina para os bastonetes. No nível dos cones, o ciclo de regeneração do pigmento visual é diferente. Realmente, a rapidez de descoloração do pigmento visual à luz é bem superior à rapidez de conversão do all-trans retinal em 11-cis retinol para as células do epitélio pigmentado. Entretanto, mesmo nessas condições de luz, os cones permanecem funcionais. Uma das hipóteses é que os cones regeneram seu pigmento visual para um ciclo visual que faz intervirem as células de Müller. Fototransdução Quando a luz é absorvida pela rodopsina, o sinal é amplificado por um mecanismo especial de transdução nos bastonetes. Esse mecanismo de amplificação, juntamente com a grande quantidade de fotopigmento nos segmentos externos dos bastonetes, explica a extraordinária sensibilidade dos bastonetes, que podem detectar um único fóton após adaptação completa à escuridão. No escuro, os bastonetes têm canais de sódio abertos (Fig. 18). O influxo resultante de Na+ resulta em corrente contínua, chamada de corrente do escuro. Esta causa despolarização sustentada dos bastonetes (até um potencial de repouso de cerca de -40 mv). Como consequência da despolarização, o neurotransmissor (que se considera como sendo o glutamato) é liberado tonicamente nas sinapses dos bastonetes com as células bipolares e horizontais. A concentração intracelular de Na+ é mantida em nível de equilíbrio contínuo pela ação bombeadora da ATPase Na+ -K+. A absorção da luz ativa uma proteína G, chamada de transducina. Esta, por sua vez, ativa a fosfodiesterase do cGMP, a qual está associada aos discos que contêm rodopsina. A fosfodiesterase dos cGMP hidrolisa o cGMP a 5’-GMP e baixa a concentração de cGMP no citoplasma dos bastonetes. O cGMP normalmente mantém abertos os canais de sódio, de modo que a redução da concentração de cGMP faz com que os canais se fechem e a membrana se hiperpolarize. A amplificação resulta do fato de uma única molécula de rodopsina ativar centenas de moléculas de transducina, e cada molécula de fosfodiesterase hidrolisa milhares de moléculas de cGMP por segundo.


127  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Escuro Na+ Condutância

Claro 5˚cGMP

Na+

5˚cGMP

+ cGMP

GTP

cGMP

GTP

Fig. 18 Efeitos hipotéticos do cGMP controlando a permeabilidade da membrana no segmento externo do bastonete. À esquerda: no escuro, o aumento do nível do cGMP poderia exercer um efeito positivo, mantendo abertos os canais de sódio. À direita: na luz, a fosfodiesterase é ativada, e o nível do cGMP diminui os canais de sódio, que se fecham. (Chader G. Biochemistry of the eye. In: Miller S. Clinical ophthalmology. Bristol: Wright, 1987; p. 39.)

Os canais de Na+ são também permeáveis a Ca2+, de forma que, quando eles se fecham, o influxo normal de Ca2+ é inibido, provocando a queda na concentração de Ca2+ no citoplasma; a queda em Ca2+ estimula a guanilil ciclase a tornar a sintetizar o cGMP, retornando rapidamente à célula ao estado em que estava antes da luz. A ativação da guanilil ciclase pela queda em Ca2+ é mediada por uma proteína sensível a Ca2+ chamada recoverina, que, em contraste com a calmodulina, é inativa quando Ca2+ é limitada à mesma, e ativa quando não contém Ca2+; ela estimula a ciclase quando os níveis de Ca2+ são baixos após resposta à luz. Esse mecanismo dependente de Ca2+ é duplamente de suma importância. Primeiro, ele permite que o fotorreceptor volte rapidamente ao seu estado escuro de repouso como resultado de um flash de luz, tornando possível perceber a brevidade do flash. Segundo, ele ajuda a permitir que o fotorreceptor se adapte, produzindo a resposta quando é exposto continuamente à luz. Adaptação significa que a célula receptora pode funcionar como um detector sensível a mudanças na intensidade de estímulo em uma extensa escala de níveis básicos de estimulação. Eventos semelhantes ocorrem nos cones, mas a hiperpolarização da membrana ocorre mais rapidamente que nos bastonetes, talvez porque as distâncias intracelulares sejam menores nos cones. Embora grande parte do que sabemos a respeito da via de fototransdução seja através dos bastonetes, está claro que os fotorreceptores do cone funcionam de uma forma muito similar. A maior parte dos componentes identificados nos bastonetes tem um homólogo no cone, embora, em alguns casos, a mesma proteína seja utilizada nos dois tipos de fotorreceptores. Sabe-se que os cones são diferentes dos bastonetes. Com exceção das diferenças óbvias em resposta aos diversos graus de intensidade da luz, os cones são aproximadamente 25 a 100 vezes menos sensíveis à luz do que os bastonetes, porém possuem respostas cinéticas que são 2 ou 4 vezes mais rápidas do que as dos bastonetes. A explicação molecular dessas diferenças nos dois tipos de células não está totalmente desenvolvida. Entretanto, o recente uso de animais modelos ricos em cone e os instrumentos moleculares cada vez mais sensíveis identificaram algumas diferenças bioquímicas. Por exemplo, os cones contêm uma concentração muito maior de RGS9, sugerindo que a aceleração da GTPase pode estar envolvida na desativação mais rápida da resposta dos cones. Outras diferenças bioquímicas entre os bastonetes e cones


128  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... criarão, indubitavelmente, um quadro mais completo das divergências nas vias de transdução que levam às diferentes respostas cinéticas dos bastonetes e cones. Existem três tipos diferentes de cones nos primatas. Esses receptores subservem à visão de cores e respondem ao máximo à luz em comprimentos de onda de 440, 535 e 565 nm. Cada um contém retineno1 e opsina. A opsina é semelhante à rodopsina e atravessa 7 vezes a membrana do cone, mas possui uma estrutura característica a cada tipo de cone. Proteína transmembrana cruza a membrana várias vezes, através de alças de cadeias polipeptídicas que vão para dentro do citoplasma e para o líquido extracelular. A membrana celular dos cones é invaginada para formar os discos, porém não há discos intracelulares separados como os dos bastonetes. Os detalhes das respostas dos cones à luz são provavelmente similares aos dos bastonetes. A luz ativa o retineno1, e este ativa Gt2, uma proteína G que difere um pouco da transducina do bastonete. Gt2, por sua vez, ativa a fosfodiesterase, catalisando a conversão de cGMP para 5’-GMP. Isto resulta no fechamento dos canais de Na+ entre o líquido extracelular e o citoplasma do cone, uma redução na concentração de Na+ intracelular e hiperpolarização dos terminais sinápticos do cone. A ressíntese do cGMP é importante para o ciclo visual. A luz reduz a concentração de Ca+ e de Na+ nos fotorreceptores. A diminuição resultante na concentração de Ca2+ ativa a guanilil ciclase, que gera mais GPMc. Ela também inibe a fosfodiesterase ativada pela luz. Essas duas ações apressam a recuperação, restaurando os canais de Na+ em sua posição aberta.

Neurotransmissão retiniana A neurotransmissão retiniana constitui um domínio inteiramente privilegiado, em que neurofisiologia e biofísica se unem. A luz, como onda eletromagnética ou fluxo de quanta de energia, é, por natureza, como um agente físico. Interagindo com o tecido retiniano, esse estímulo conduz finalmente à excitação de uma fibra nervosa que produz um sinal elétrico. A retina realiza, pois, globalmente, o equivalente a um efeito fotoelétrico. A célula fotorreceptora, como “detentora de fótons”, funciona em duas fases: uma primeira, fotoquímica, indispensável à absorção dos fótons incidentes; uma segunda, eletrofisiológica, condicionada pela primeira. Isto significa que, desde a célula fotorreceptora, o sinal luminoso é de natureza elétrica. É importante, então, constatar que esse caráter elétrico vai conservar-se até as fibras nervosas emergentes da retina. Assiste-se, de fato, a uma modulação do sinal inicial cuja finalidade é codificar a informação visual. Todas as etapas dessa modulação, que constituem a neurotransmissão, são assimiláveis tanto quanto os circuitos elétricos. É a razão pela qual se evocam naturalmente “microcircuitos retinianos”. Descrever, de um ponto de vista físico, esses microcircuitos e suas interconexões é como descrever a codificação da informação visual. Os cones e bastonetes são pré-sinápticos às células bipolares de segunda ordem. Foram descritas de 8 a 11 células bipolares de cones, morfologicamente diferentes, oferecendo aos sinais fotópicos uma variedade importante de vias para os neurônios de terceira ordem, as células ganglionares e amácrinas. Em compensação, as células fotorreceptoras com bastonetes são pré-sinápticas, com um só tipo morfológico de células bipolares. As células bipolares de


129  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... bastonetes estão raramente em contato direto com células ganglionares, mas muito frequentemente com dois tipos de células amácrinas, que desempenham então um verdadeiro papel de interneurônios. O circuito dos bastonetes de mamíferos parece então relativamente mais simples, constituindo um grupo restrito de células, que limita as vias de transmissão do sinal. Todavia, parece cada vez mais evidente que os circuitos dos bastonetes e dos cones interagem em vários níveis: (1) existem nexos entre as células fotorreceptoras, cones e bastonetes; e (2) a transmissão de bastonetes utiliza terminações sinápticas de células bipolares de cones na camada plexiforme interna, como etapa final para as células ganglionares. Assim, os bastonetes não têm células ganglionares particulares para transmitir informação ao cérebro, mas utilizam as mesmas células ganglionares que o sinal transmitido pelos cones. Em consequência, o caminho mais direto para a transmissão dos sinais dos cones é: conescélulas bipolares para cones-células ganglionares; para a transmissão dos sinais dos bastonetes: bastonetes-células bipolares para bastonetes-células amácrinas; células bipolares para cones-células ganglionares. A essa descrição vertical da transmissão dos sinais, junta-se uma outra categoria de células, as células horizontais, que, como seu nome indica, são perpendiculares ao eixo de neurotransmissão da retina. Enquanto seu papel é ainda desconhecido no circuito dos bastonetes, no neurocircuito dos cones elas têm um papel de moduladoras da informação, e se pode distinguir: (1) as horizontais de tipo A, que têm largo raio de ação, recebem de um cone uma mensagem excitadora e, em resposta, inibem de seu campo de ação os cones com os quais são conectadas; (2) as horizontais de tipo B, que têm um raio de ação mais restrito e que, excitadas por um cone, excitam por sua vez os cones que conectam, permitindo a difusão de informação na base da constituição de uma zona de ação das células bipolares de cone. A dualidade despolarização/hiperpolarização da membrana da fibra nervosa é a base da compreensão do neurocircuito retiniano. Excluída a célula fotorreceptora muito diferenciada e especializada na detecção de fótons, as outras células excitáveis da retina, que constituem os neurocircuitos, são células nervosas “clássicas”. Assim, a relação funcional entre dois neurônios se faz por intermédio de um neuromediador químico. É a despolarização da célula que permite a liberação do neurotransmissor. No nível do neurônio associado (pós-sináptico), há duas possibilidades, diametralmente opostas: (1) o neurotransmissor é excitador e vai levar a uma despolarização da membrana da célula pós-sináptica; (2) o neurotransmissor é inibidor e provoca hiperpolarização da membrana da célula pós-sináptica. É preciso mencionar aqui que o mesmo neurotransmissor pode ser excitador para certas células e inibidor para outras. Essa situação é, por certo, transponível a todas as células nervosas que constituem os neurocircuitos retinianos. Isto leva a distinguir, pois, na retina, dois tipos de células excitáveis: (1) as que se hiperpolarizam à luz serão chamadas off; (2) as que se despolarizam à luz serão ditas on. Essa dualidade on/off, consequência direta da alternativa despolarização/hiperpolarização, permite isolar na retina circuitos on e circuitos off. É preciso distinguir o neurocircuito que vai do cone à célula ganglionar daquele que se origina no nível do bastonete. Entretanto, sejam cones ou bastonetes, estando o fotorreceptor despolarizado na obscuridade e hiperpolarizado pela luz, é preciso admitir que, na obscuridade, o neuromediador é liberado permanentemente pelo fotorreceptor, e que a luz freia e suprime essa liberação.


130  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Circuito cone Os pedículos dos cones contêm vesículas de glutamato, que é liberado na obscuridade. As células pós-sinápticas, as células bipolares dos cones, às vezes têm receptores mGluR6 e se despolarizam à luz (resposta on), às vezes têm receptores cainato e se hiperpolarizam à luz (resposta off). Cada cone está, pois, em relação com dois tipos de células bipolares: bipolar de cone on e bipolar de cone off. Assim, a dualidade on/off nasce no circuito dos cones desde o primeiro relais nervoso. A organização do circuito do cone é condicionada pela presença das células horizontais, que têm receptores de glutamato. Graças a ela, cada par on/off de células bipolares está em contato com um grande número de cones. Os mais próximos, recrutados pelas células horizontais do tipo B, serão excitados ao mesmo tempo que o cone iluminado; os mais periféricos, recrutados pelas células horizontais do tipo A, serão inibidos. A cada par de bipolares corresponde então um campo receptor constituído pelos fotorreceptores conectados diretamente ou indiretamente a eles. O centro do campo compreende os cones que se hiperpolarizam junto à luz, enquanto a periferia do campo compreende cones inibidos quando o centro é excitado. Em compensação, quando a periferia do campo receptor é iluminada, os cones do centro são inibidos, a bipolar off é excitada (despolarizada) e a bipolar on é inibida (hiperpolarizada) (Fig. 19). É fundamental observar, agora, o antagonismo centro/periferia do campo receptor das células bipolares. Cone CIRCUITO DO CONE

Hiperpolarização à luz Células horizontais tipo A(-)/tipo B(+)

Bipolares para cone ON despolarizados à luz

Bipolares para cone OFF hiperpolarizados à luz

Excitação do centro do campo receptor

Excitação da periferia do campo receptor

Ganglionares centro ON

Ganglionares centro OFF

Fig. 19  Circuito dos cones. (Doly M; Ranchon-Cole I. Phénomènes chimiques de la vision et transmission synaptique de la rétine. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21-026-K-10, 2006; p. 8.)

No nível da conexão bipolares/ganglionares, que acontece na camada plexiforme interna, a dualidade on/off é conservada. As células bipolares on conectam, na subcamada b da plexiforme interna, as células ganglionares on, enquanto as células bipolares off conectam as células ganglionares off na subcamada a. Sendo a relação bipolares/ganglionares unicamente


131  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... excitadoras, o caráter on e off é transmitido pelo mesmo neuromediador. Assim, os bipolares off, despolarizados na obscuridade, liberam o mediador que despolariza os ganglionares off, enquanto as bipolares on liberam o mesmo mediador quando elas são despolarizadas pela luz que vai excitar, ao despolarizá-las, as ganglionares on. Ao par de bipolares on/off, tendo cada um deles seu campo receptor, organizado como descrevemos, corresponde um campo receptor para o par de ganglionares on/off. Como para toda fibra nervosa, o código de informação, ao nível do nervo óptico, é uma codificação simultânea, e é a frequência dos potenciais de ação que informa sobre a intensidade da estimulação luminosa das células fotorreceptoras. Assim, as ganglionares on (ou centroon) aumentam a frequência de seu potencial de ação quando o centro de seu campo receptor é iluminado e sua periferia apaga, enquanto a situação é inversa para as ganglionares off (ou centro – off). Em consequência, um par de células ganglionares corresponde a uma área elementar da retina graças ao antagonismo on/off, que se inicia na conexão cone/bipolar na camada plexiforme externa.

Circuito bastonete Se, aproximadamente, o circuito cone segue a tríade clássica evocada precedentemente – fotorreceptor/bipolar/ganglionar –, não acontece o mesmo com o circuito do bastonete, que é menos direto (Fig. 20). CIRCUITO DO BASTONETE Hiperpolarização pela luz Bipolares para cone ON despolarização à luz Excitação (junção neutra)

BASTONETE

Bipolares para bastonete despolarizado à luz

Amácrina para bastonete AII despolarizada à luz Inibição

Ganglionares centro ON

Ganglionares centro OFF

Fig. 20  Circuito dos bastonetes. (Doly M; Ranchon-Cole I. Phénomènes chimiques de la vision et transmission synaptique de la rétine. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21-026-K-10, 2006; p. 8.)

Cada bastonete é conectado a uma célula bipolar de bastonete. Essa conexão põe em jogo o mesmo neuromediador dos cones, o glutamato. Este é liberado permanentemente na obscuridade, enquanto o bastonete é despolarizado. No nível da célula bipolar do bastonete, esse neurotransmissor é inibidor e mantém a célula hiperpolarizada. À luz, o bastonete se hiperpolariza, e o neuromediador deixa de ser liberado; a célula bipolar


132  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... de bastonete se despolariza. Agora fica claro que as células bipolares de bastonete, que se despolarizam à luz, pertencem à categoria on das células nervosas da retina. Ao nível dessa primeira conexão, que assegura uma inversão de respostas membranáceas entre as células pré e pós-sinápticas, a dualidade on/off ainda não aparece, diferente do que acontece no circuito do cone. Outra especificidade do circuito do bastonete, as células bipolares de bastonete não são conectadas diretamente com as células ganglionares, mas com as células amácrinas, em particular as amácrinas AlI. A conexão bipolar/amácrina conserva o sinal da variação de potencial de membrana e, portanto, as células amácrinas se despolarizam à luz e pertencem à categoria on. Na verdade, apenas no nível da sinapse das células amácrinas AlI aparece a divisão de informação entre uma via on e uma via off. Realmente, as células amácrinas AII estão em contato direto e indireto (no nível das sinapses das bipolares de cone off) com as células ganglionares off. A via off, a mais simples, corresponde a uma conexão inibidora amácrina AlI. Em resposta à luz, vai permitir a liberação do neuromediador e a hiperpolarização da célula ganglionar. A via on, mais complexa, está em comum com o circuito do cone. A célula amácrina de bastonete forma uma junção elétrica (nexo) com uma célula bipolar de cone on. Assim, uma despolarização da célula amácrina AII vai conduzir a uma despolarização da bipolar de cone on em relação direta com uma célula ganglionar on. Encontra-se, pois, a dualidade on/off no nível do circuito do bastonete, graças às células amácrinas AII. Do ponto de vista do circuito do cone, a especificidade do circuito do bastonete diz respeito: (1) ao antagonismo on/off, que aparece em um nível mais interno; (2) a uma via comum com o circuito do cone. As células amácrinas AII exercem, portanto, o papel de verdadeiros interneurônios entre células bipolares e células ganglionares. Além dessa categoria de células amácrinas, duas outras categorias merecem ser mencionadas aqui: as amácrinas de dopamina e as amácrinas de indolamina. As primeiras são conectadas às amácrinas AlI, que elas inibem, produzindo, em consequência, uma excitação das ganglionares off e uma inibição das ganglionares on. Elas contribuem, assim, no circuito bastonete, para o antagonismo centro/periferia do campo receptor das células ganglionares. Em outros termos, as células amácrinas de dopamina terão, na camada plexiforme interna, um papel comparável ao das células horizontais na camada plexiforme externa. As células amácrinas da indolamina recebem a informação das células bipolares de bastonete com as quais elas formam botões sinápticos, aumentando assim a relação sinal/ruído no nível do circuito do bastonete. A presença de junções elétricas entre as células de cones e de bastonetes, bem como as junções entre as células bipolares de cones e as células amácrinas AlI, permite supor uma eventual interferência do circuito dos cones sobre o circuito dos bastonetes. Entretanto, estudos mostraram que o sinal que chega ao nível das amácrinas AlI provém de células bipolares de bastonetes. Em consequência, nas condições de adaptação à obscuridade, as junções entre cones e bastonetes são modificadas ou são fechadas, impedindo o sinal dos bastonetes de alcançar as células bipolares de cones. Assim, a neurotransmissão – tal como a descrevemos – do bastonete até a célula ganglionar é, realmente, a que acontece em condições perfeitamente escotópicas. Nas condições de visão mesópica, assiste-se a uma solicitação do circuito


133  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... do cone iniciada pela excitação do bastonete (Fig. 21). As junções elétricas diretas cones/bastonetes permitem à informação visual – que nasce num bastonete em condições mesópicas –, ser transmitida a uma célula bipolar de cone e, assim, seguir o circuito do cone. Nessas condições, em visão fotópica, a transdução acontece em um cone, e a informação segue o circuito do cone; em visão escotópica, a transdução acontece em um bastonete, e a informação segue o circuito do bastonete; em visão mesópica, a transdução acontece em um bastonete, e o sinal segue o circuito do cone. A interpenetração desses dois circuitos poderia explicar a ausência de modificação do campo receptor das células ganglionares quando se passa da visão fotópica à visão escotópica. Sinal do bastonete

Sinal do cone

Condições mesópicas junção elétrica (eixo) Condições escotópicas

Condições fotópicas

Circuito do bastonete

Circuito do cone

Bipolares para bastonete Amácrinas AII Bipolares para cone Ganglionares

Bipolares para cone Ganglionares

Fig. 21 Esquema da passagem no circuito cone de um sinal iniciando sua origem em um bastonete em visão mesópica. (Doly M; Ranchon-Cole I. Phénomènes chimiques de la vision et transmission synaptique de la rétine. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21-026-K-10, 2006; p. 9.)

Podemos resumir os circuitos retinianos da maneira mostrada na Fig. 22. Um estudo estatístico de reconstrução permitiu esquematizar convergência e divergência das conexões nervosas no nível dos neurocircuitos da retina. Tratando-se do circuito do cone, pode-se admitir que cada célula ganglionar on recebe uma informação de aproximadamente quatro bipolares de cone, podendo cada uma delas ser solicitada por apenas quatro cones. Assim, a relação de convergência será de 16:1, estando cada ganglionar centro- on em relação direta com 16 cones. Essa relação é insuficiente para justificar o tamanho do campo receptor das células ganglionares, o que a leva a atribuir o papel de recrutamento às células horizontais. A divergência da informação é pequena, e cada cone pode estar em relação com duas células ganglionares.


134  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... B

C

C CPE

H

H

H

ON

ON

BB

CB

CB

CNI

I AII

A

A

[22 TIPOS] a OFF CPI b ON

ON G

OFF G

CCG [18-23 TIPOS] Axônios

Fig. 22 Esquema de circuitos retinianos. Elementos da via do bastonete (riscos), incluindo um bastonete (B), uma bipolar para bastonete (BB) e uma célula amácrina (AII), terminam em uma célula ganglionar centro on (ON G). Uma via on para um cone (círculos vazios) e uma via off para um cone (círculo preto) estão esquematicamente mostradas com uma célula horizontal (H), amácrina (A) e células da camada plexiforme (I); o EPR, as conexões bastonete-cone ao nível sináptico e células de Müller não estão incluídos; CPE, camada plexiforme externa; CNI, camada nuclear interna; CPI, camada plexiforme interna; CCG, camada de célula ganglionar. (Niemeyer G. Pharmacological effects in retinal electrophysiology. In: Heckenlively JR; Arden GB. Principles and practice of clinical electrophysiology of vision. St. Louis: Mosby Year Book, 1991; p. 152.)

Em contrapartida, tratando-se do circuito do bastonete, a relação de convergência é cerca de 100 vezes maior, 1.500:1, o que significa que cada ganglionar on pode estar em relação com 1.500 bastonetes. A convergência é forte sobretudo entre bastonetes e bipolares em bastonete (1.500: 100), e entre bipolares em bastonete e amácrinas AII (100:5). O tamanho do campo receptor de uma célula ganglionar on fica assim justificado, em visão puramente escotópica, bem como a frequência de aparecimento dos potenciais de ação no nível dos ganglionares on na obscuridade. Essas descargas (15 por segundo, em média) foram atribuídas à isomerização pelo calor de certo número de moléculas de rodopsina (cerca de seis acontecimentos) por segundo no campo receptor), podendo cada isomerização estar na origem de dois ou três potenciais de ação. A divergência de informação no nível do circuito do bastonete não é regular. Cada bastonete pode projetar-se sobre dois bipolares em bastonetes, que se projetam, por sua vez, sobre cinco amácrinas AlI, em relação com oito bipolares de cone projetando-se, como vimos, sobre dois ganglionares on. Assiste-se assim, nos quatro primeiros níveis, a uma divergência que, no entanto, termina por uma convergência. Essa organização significa que a informação saída de um bastonete é “duplicada” em oito exemplares para ser finalmente transmitida a dois destinatários. Esse arranjo particular lembra um circuito mediador e poderia corresponder à extração do ruído sináptico do sinal inicial.


135  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Eletrofisiologia da retina Experiências neurofisiológicas Antes de discutirmos as características neurofisiológicas das células retinianas, vamos relatar um problema rotineiro. Fotorreceptores, juntamente com vários tipos de neurônios retinianos, não geram potenciais de ação. Ao contrário, eles geram potenciais graduados ou lentos. Os microeletrodos extracelulares conseguem registrar apenas os potenciais de ação, e não os potenciais lentos. Consequentemente, as técnicas de registros intracelulares, nas quais o microeletrodo é inserido na célula, devem ser usadas. Isto é problemático, pois os fotorreceptores e neurônios localizados na retina mamífera são muito pequenos, tornando difícil a inserção de um eletrodo nessas células. Os neurônios retinianos dos vertebrados superiores, como mamíferos e aves, são de pequeno tamanho quando comparados aos elementos retinianos dos peixes e répteis; por essa razão, a maioria dos estudos acerca dos registros intracelulares retinianos tem sido realizada nesses últimos grupos. Posteriormente, passou-se a dispor de registros de respostas intracelulares retinianas de coelhos e gatos, e verificou-se que as características desses registros são bastante similares entre as diversas espécies, o que vem a permitir que se façam generalizações e inferências acerca da retina dos primatas. A partir dos registros intracelulares, teve-se conhecimento de que os neurônios distais que fazem sinapse na camada plexiforme externa – fotorreceptores, células horizontais e células bipolares – respondem à iluminação da retina com potenciais tônicos e graduais, e aparentemente não dão origem aos potenciais de ação clássicos; já os neurônios da retina proximal – as células ganglionares e amácrinas – geram potenciais de ação in vivo, apesar de alguns tipos de amácrinas mostrarem apenas potenciais graduais. Os potenciais graduais permitem a discriminação quantitativa do sinal de entrada, favorecendo o reconhecimento de considerável gama de informações, o que não ocorre com os potenciais de ação com suas características tudo ou nada. Um aspecto interessante dos elementos distais da retina é que muitos deles – todos os fotorreceptores – respondem à iluminação retiniana com hiperpolarização, diferentemente do que ocorre com neurônios que geram potenciais de ação, os quais se despolarizam quando estimulados. Esses obstáculos foram superados ao se registrarem os potenciais das células retinianas inusitadamente grandes de uma salamandra aquática (Necturus maculosus). (As grandes células são resultantes da mitose sem divisão.) Com o registro de vários tipos de células retinianas, conseguiu-se determinar o esboço básico de transferência de informações dentro da retina. Seus resultados são resumidos na Fig. 23.


136  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Tipo de célula

Campo receptor

Fotorreceptor

oo oo

Célula horizontal

oo oo

Célula bipolar (centro off)

Resposta a um foco

Resposta a um anel

+ o + o oo + +

Célula amácrina

+ o + o oo + +

Célula ganglionar (centro off)

+ o + o oo + +

Fig. 23 Registros intracelulares dos vários elementos neurais na retina da salamandra. Apenas as células amácrinas e ganglionares geram potenciais de ação; todos os outros neurônios retinianos geram potenciais lentos. Observe que o foco e o anel concluem respostas de sinais opostos de uma célula bipolar. Isto porque o foco projeta-se sobre o centro do campo receptor da célula bipolar, enquanto o anel projeta-se no seu vizinho antagonista. Verifica-se o mesmo efeito para a célula ganglionar. (Werblin FS; Dowling JE. Organization of the retine of the Mudpuppy, Nectum maculosus. II. Intracelular recording. J. Neurophysiology, 32, 339-355, 1969.)

Fotorreceptores Fotorreceptores são receptores sensoriais específicos. Eles contêm um pigmento fotossensível que absorve quantidades (quanta) de luz e converte essa energia luminosa em atividade elétrica. Esse é o primeiro passo na visão. A forma pela qual os fotorreceptores (cones e bastonetes) respondem à luz é imprevisível. Essas células são ligeiramente despolarizadas em relação a um neurônio específico. Além de manifestarem um típico potencial de repouso de -70 mV, eles têm um potencial de cerca de -50 mV. Quando expostos à luz, seu potencial vai de -50 mV a


137  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... um valor próximo a -70 mV – eles hiperpolarizam. Isto é surpreendente, pois considera-se que a excitação produza a despolarização, ao invés da hiperpolarização. O grau de hiperpolarização que um fotorreceptor suporta está relacionado à intensidade do estímulo. Um estímulo intenso causa maior hiperpolarização do que um estímulo menos intenso. Essa é a razão de os potenciais produzidos pelos fotorreceptores serem conhecidos como potenciais lentos. Os passos que resultam de uma hiperpolarização de um bastonete são destacados na Fig. 24. No escuro, íons de sódio (Na+) fluem para o interior do segmento externo do bastonete, produzindo uma ligeira despolarização, denominada corrente escura. A absorção da luz pela rodopsina inicia uma série de acontecimentos que resulta num bloqueio dos canais do Na+ e na hiperpolarização do segmento externo.

Luz Mudança estrutural no retineno1 da rodopsina Metarrodopsina II Ativação da transducina Diminuição intracelular do cGMP Fechamento dos canais de Na+ Hiperpolarização Diminuição do transmissor sináptico Resposta nas células bipolares e outros elementos neurais

Fig. 24 Efeitos da luz sobre o fotorreceptor. Mecanismo da hiperpolarização.

A rodopsina consiste em duas partes: opsina e cromóforo. A opsina é uma cadeia visualmente inerte de aminoácidos, entrelaçada com as membranas do disco do segmento externo do bastonete. O cromóforo consiste no retinal, uma forma alterada do retinol (vitamina A). O cromóforo reage favoravelmente à luz. Vários canais de sódio localizados no segmento externo do bastonete são limitados. Isso limita a magnitude potencial da hiperpolarização do bastonete. Quando apenas cerca de 10% da rodopsina é descorada, uma importante quantidade de canais de sódio é fechada. Consequentemente, o descoramento adicional da rodopsina não resulta em outra hiperpolarização. Após o descoramento de cerca de 10% da rodopsina, os bastonetes não podem mais hiperpolarizar; eles estão saturados.


138  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Células horizontais As células horizontais fazem sinapse com uma grande quantidade de fotorreceptores (Fig. 25). Esses fotorreceptores estão espalhados numa área relativamente grande da retina. Consequentemente, as células horizontais manifestam substancial resultado espacial. Como os fotorreceptores, as células horizontais apresentam uma hiperpolarização lenta em resposta à luz. Portanto, as sinapses entre os fotorreceptores e as células horizontais são conhecidas como sinapses conservadoras de sinais.

Anel

H Célula horizontal Fotorreceptores Fig. 25  Uma célula horizontal soma impulsos de fotorreceptoras distribuídos sobre uma grande área da retina. Devido a esse alto grau de valor espacial, um anel produz uma resposta da célula horizontal. O anel provoca a hiperpolarização da célula horizontal. (Werblin FS; Dowling JE. Organization of the retina of the Mudpuppy, Nectum maculosus. II. Intracelular recording. J. Neurophysiology, 32, 339-355, 1969.)  

Potencial de membrana da célula horizontal Estímulo

ON

OFF

OFF

Células bipolares As células bipolares são as primeiras células retinianas a exibir antagonismo espacial. Os campos receptores de duas células bipolares, juntamente com ilustrações esquemáticas de suas conexões sinápticas com os fotorreceptores e com as células horizontais, são apresentadas na Fig. 26.

+ –– ––

++ ++ –

+

B

Fig. 26  Células bipolares “centro-on” (à esquerda) fazem uma sinapse de invaginação numa tríade. Células bipolares “centro-off” (à direita) fazem uma sinapse plana com o fotorreceptor. (Werblin FS; Dowling JE. Organization of the retine of the Mudpuppy, Nectum maculosus. II. Intracelular recording. J. Neurophysiology, 32, 339-355, 1969.)  

H

+

B

H

C

+

H

H

C


139  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... O campo receptor à esquerda é similar aos campos receptores da célula ganglionar. A luz que se projeta sobre o centro do campo receptor da célula provoca excitação (despolarização), enquanto a luz que se projeta na periferia causa inibição (hiperpolarização). Essas células bipolares centro-on tendem a formar uma sinapse específica, conhecida como uma tríade, em sua sinapse com fotorreceptores. Nessa sinapse específica, uma célula bipolar e duas células horizontais formam uma invaginação dentro do fotorreceptor. Outro tipo de células bipolares, ilustrado na Fig. 26, apresenta um centro-off inibitório, limitado na periferia por um centro-on excitatório. A organização sináptica, associada com essa célula bipolar centro-off, é uma sinapse plana convencional. O que ocorre dentro da camada plexiforme externa, que provoca uma configuração centro-off de algumas células externas, que provoca uma bipolares e uma configuração centro-on em outras? A resposta parece ser que o neurotransmissor glutamato, liberado pelos fotorreceptores, tem efeitos diferentes sobre dois tipos de células bipolares. No escuro, os fotorreceptores liberam neurotransmissores continuamente. A estimulação da luz causa hiperpolarização dos fotorreceptores e uma consequente redução na liberação do neurotransmissor. Acredita-se que, para células bipolares centro-on, o glutamato é inibitório. Portanto, uma redução em sua liberação causa uma relativa excitação (despolarização) da célula bipolar. Para as células bipolares centro-off, o mesmo neurotransmissor tem o efeito oposto: o neurotransmissor é excitatório, e uma redução em sua liberação, secundária à hiperpolarização de um fotorreceptor, causa uma relativa inibição (hiperpolarização) da célula bipolar. Células amácrinas Várias células amácrinas, como as células bipolares, apresentam uma organização centro-periferia. Uma importante característica que distingue as células amácrinas das células bipolares são as características relacionadas ao tempo de sua resposta neural. Ao contrário das células retinais anteriores, muitas células amácrinas tendem a responder rapidamente – temporariamente aos estímulos iniciais e finais. Em consequência, esses neurônios podem desempenhar um papel importante no movimento de codificação. As células amácrinas são os primeiros neurônios retinianos a exibir os potenciais de ação. Os fotorreceptores, as células horizontais e as células bipolares apresentam potenciais lentos, e não potenciais de ação. Células ganglionares Como as células bipolares e amácrinas, as células ganglionares apresentam antagonismo espacial. As células ganglionares manifestam um “centro-on” com uma periferia off antagonista ou um “centro-off” e uma periferia on. Similares às células amácrinas, as células ganglionares geram potenciais de ação. Isto é importante porque os axônios das células ganglionares têm que atravessar uma distância substancial antes de alcançarem seu destino inicial, o corpo geniculado lateral (CGL). Potenciais de ação, ao contrário dos potenciais lentos, não se deterioram com a distância. As células ganglionares podem ser divididas em duas categorias iniciais: células magno e parvo. As células ganglionares magno apresentam uma resposta transitória a um flash de luz; as células ganglionares parvo manifestam uma resposta sustentada ao mesmo estímulo. Essa


140  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... diferença nas propriedades temporais de resposta das células ganglionares magno e parvo pode ser devida à natureza do impulso da célula amácrina que elas recebem. As células ganglionares magno presumidamente recebem impulsos substanciais das células amácrinas transitórias, enquanto as ganglionares parvo recebem um grande impulso das células amácrinas sustentadas. Os axônios das células ganglionares parvo e magno constituem duas vias principais que deixam a retina e fazem sinapse no corpo geniculado lateral. Após o CGL, essas duas vias mantêm vários graus de independência através do córtex estriado, da área visual 2 e de centros corticais superiores específicos. As propriedades do campo receptor das células ganglionares refletem as propriedades coletivas dos neurônios que as precedem. O foco inicial da pesquisa retiniana contemporânea pretende determinar as conexões sinápticas exatas que resultam nas propriedades do campo receptor das células ganglionares e de outros neurônios retinianos. Além disto, os desempenhos dos neurotransmissores miríades associados com essas sinapses são de grande interesse. Resumo A função retiniana é frequentemente avaliada clinicamente com potenciais elétricos totais. Nessa metodologia, a atividade elétrica combinada de vários neurônios é registrada. Potenciais retinianos totais, tais como o eletro-oculograma e o eletrorretinograma, podem ser obtidos através de procedimentos não interruptíveis. Os fotorreceptores têm exigências simples para a ativação; a luz difusa que se projeta sobre seu campo receptor produz uma resposta. Em locais mais distais dentro da retina, as exigências para uma ativação neural são mais restritas. As células ganglionares, por exemplo, respondem apenas a estímulos que manifestam contraste espacial. Do ponto de vista teleológico, a retina destina-se a extrair a informação de contraste do mundo visual. Isso tem relação com o papel singular que o contraste espacial desempenha em nossa experiência visual.

A retina do vertebrado executa o processamento inicial de sinal Nos vertebrados, a retina executa um processamento do sinal visual antes do processamento final no cérebro. A retina processa a informação originária dos bastonetes e cones de forma diferente. As vias de sinalização do bastonete estão organizadas pelo uso do princípio de convergência. Vários bastonetes fazem sinapse com uma única célula bipolar, e muitas dessas células bipolares podem fazer sinapse com uma célula ganglionar. Como resultado, cerca de 100 bastonetes podem se unir a uma única célula ganglionar. Entretanto, o cone localizado na fóvea se une a uma única célula bipolar, e esta se une a uma única célula ganglionar. Portanto, uma única via transporta um sinal de uma célula de cone para os centros visuais do cérebro. Em direção à borda da retina, os cones participam de vias um pouco mais convergentes, porém nunca na proporção observada com os bastonetes. Devido a essa rede elétrica na retina, cada célula ganglionar possui um campo receptor, denominado campo visual da célula, que representa uma parte da retina, contendo uma ou mais células fotorreceptoras. Devido ao limitado grau de convergência nas vias do cone, o campo receptor das células ganglionares, associado aos cones, geralmente é pequeno, e os


141  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... cones podem produzir uma imagem detalhada e de alta resolução. Entretanto, o campo receptor da célula ganglionar que recebe estímulos do bastonete é bem maior; assim sendo, os bastonetes produzem imagens confusas. Os campos receptores das células ganglionares geralmente são complexos, e contêm algumas regiões, que são estimuladas pela luz, e outras que são inibidas pela luz (denominadas regiões on e off do campo receptor). A Fig. 27 resume os mecanismos de processamento retiniano nas regiões on e off do campo receptor. Para os fotorreceptores nas duas regiões, a luz converte o 11-cis retinal em all-transretinal, ativando a proteína G transducina, que reduz o cGMP na célula fotorreceptora. A redução no cGMP fecha os canais de Na+, hiperpolarizando a célula. Esse potencial hiperpolarizante graduado reduz a liberação do neurotransmissor

Região on do campo receptor

Região off do campo receptor

11-cis retinal

All-transretinal

11-cis retinal Célula fotorreceptora

Ativa a transducina

Reduz o cGMP

All-transretinal

Ativa a transducina

Luz

Reduz o cGMP

Hiperpolariza a célula

Hiperpolariza a célula

Reduz a liberação do glutamato

Reduz a liberação do glutamato

A célula bipolar e despolarizada

Aumenta a liberação do neurotransmissor

Célula bipolar

Célula ganglionar

Despolarização

A célula bipolar é hiperpolarizada

Reduz a liberação do neurotransmissor

Hiperpolarização

Para o nervo óptico

Fig. 27  Processamento do sinal na retina. (Moyes CD; Schulte PM. Principles of animal physiology. San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings, 2006; p. 292.)


142  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... glutamato da célula fotorreceptora. Essa redução do glutamato afeta as células bipolares nas regiões on e off do campo receptor de formas diferentes. Para as células bipolares que fazem sinapse com os fotorreceptores na região on do campo receptor (mostrado à esquerda da Fig. 27), o glutamato é um neurotransmissor inibitório. A redução no neurotransmissor inibitório glutamato estimula a célula bipolar, provocando a sua despolarização. A despolarização aumenta a liberação do neurotransmissor da célula bipolar, estimulando a célula ganglionar a despolarizar. Entretanto, o glutamato é um neurotransmissor excitatório para as células bipolares na região off do campo receptor (mostrado à direita da Fig. 27). Portanto, a redução do glutamato causa uma diminuição na atividade da célula bipolar, reduzindo a liberação do neurotransmissor e causando a hiperpolarização da célula ganglionar. Os complexos campos receptores das células ganglionares aperfeiçoam sua habilidade em detectar contrastes entre a luz e o escuro. Quanto todo o campo receptor de uma célula ganglionar é exposto a uma fonte de luz uniforme, a célula ganglionar é fracamente estimulada, porque a estimulação dos fotorreceptores na região off causa a despolarização da célula ganglionar, porém a estimulação dos fotorreceptores na região off causa a hiperpolarização da célula ganglionar. Entretanto, se apenas a região on for iluminada, a célula ganglionar terá uma resposta maior. As células horizontais fazem conexões sinápticas para várias células bipolares e ajudam a acentuar o contraste através do processo de inibição lateral (Fig. 28). Quando a luz atinge o fotorreceptor, ela estimula as células bipolares e horizontais. Quando a célula hori-

Célula fotorreceptora Luz

Célula horizontal

Célula bipolar

Célula ganglionar

Para o nervo óptico

Fig. 28 Inibição lateral na retina do vertebrado. Fotorreceptores comunicam-se com células bipolares e horizontais. Células horizontais excitadas inibem células bipolares vizinhas – o processo de inibição lateral. (Moyes CD; Schulte P. Principles of animal physiology. San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings, 2006; p. 292.)


143  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... zontal é estimulada pelo fotorreceptor, ela inibe as células bipolares. Portanto, a célula bipolar associada ao fotorreceptor da área central na Fig. 28 está recebendo estímulos excitatórios do fotorreceptor, mas, também informação inibitória das células horizontais que foram estimuladas pelos fotorreceptores vizinhos. Os efeitos excitatórios do estímulo do fotorreceptor da área central são parcialmente cancelados pelos efeitos inibitórios do estímulo da célula horizontal. O resultado é uma estimulação mais fraca da célula bipolar e, portanto, uma estimulação mais fraca da célula ganglionar. Contrariamente, um pequeno ponto de luz estimula apenas o fotorreceptor da área central e não seus vizinhos, resultando apenas em estímulos excitatórios para a célula bipolar e uma estimulação muito maior. A inibição lateral aumenta o contraste, corrige as margens e é o primeiro nível de processamento de sinal na retina. Para adicionar outra camada de complexidade, as células bipolares que recebem estímulos das células do bastonete não formam sinapses diretamente com as células ganglionares. Ao contrário, essas células bipolares formam sinapses elétricas com as células amácrinas. A despolarização da célula bipolar é comunicada diretamente à célula amácrina através dos nexos. A célula amácrina se integra e modifica os estímulos de várias células bipolares, alterando finalmente a liberação do neurotransmissor da célula amácrina para a célula ganglionar.

Função retiniana Acuidade visual Função eminentemente complexa, a um só tempo dióptrica, retiniana e perceptiva, a acuidade visual não se inscreve em nenhuma esquematização que englobe seja a totalidade, seja mesmo parte considerável dos fatos experimental tais que lhe concernem. Algumas teorias, negligenciando a estrutura descontínua da retina, supõem uma superfície sensível e contínua, dotada de certa sensibilidade diferencial. A essas se opõem as teorias ditas “anatômicas”, que enfocam, precipuamente, a estrutura descontínua da retina. Nenhuma satisfaz plenamente. As primeiras explicam aceitavelmente a visão de detalhes puntiformes, ou lineares, mas não aquela dos testes mais complexos, e tornam-se insuficientes para a visão dos detalhes na escala dos receptores retinianos. As “teorias anatômicas” apoiamse no conhecimento de que a acuidade visual é maior na fóvea (acuidade visual central) que na retina periférica (acuidade visual periférica), em função do maior número e densidade de cones na região central (Fig. 29). Uma dificuldade, todavia, tolhe a plena aceitação da teoria anatômica: a acuidade visual parece praticamente independente do comprimento de onda. Com efeito, a acuidade visual deveria ser melhor com luz policromática – que excitaria todos os cones – que com luz monocromática – apenas excitaria uma parte deles. Que dizer então do razoável decréscimo da acuidade em ambientes de baixa luminosidade? Não podemos responsabilizar unicamente a utilização dos bastonetes em tal situação, pois as cores são ainda percebidas, o que indica funcionamento dos cones –, enquanto a acuidade visual cai a 20/200 ou menos. Podemos expressar o sentido da forma como a capacidade de reconhecer detalhes do mundo exterior. Partindo da noção de poder resolutivo, definimos a acuidade visual como “a faculdade de discriminação” do olho.


144  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,05 0,025 70° 65° 60° 55° 50° 45° 40° 35° 30° 25° 20°

Nasal

10° 5° 0° 5° 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 55°

Mancha cega

Temporal

Fig. 29  Acuidade visual em função de excentricidade. (Chevaleraud JP. Oeil et sports. Paris: Masson, 1983. 160 p.)

O estudo da discriminação visual foi, durante muito tempo, influenciado pelas teorias anatômicas da acuidade, as quais asseguram que o ângulo visual mínimo é determinado pela dimensão dos cones foveais. Estima-se o limite de separação de 1’ de arco, ou seja, 5 m sobre a retina, diâmetro que corresponderia àquele dos cones foveais. Trabalhos recentes dão valores de 2 a 3 m para o intervalo dos eixos de cones vizinhos e atribuem a cada um desses cones uma condução própria até o cérebro. Quando Snellen codificou os optótipos em 1862, recomendando a escolha de testes de 5’, ele procedia a uma eleição arbitrária, estribado nas teorias vigentes. De fato, aAV = 1 é frequentemente superada até 2 ou mesmo 2,5 por adolescentes emétropes. A acuidade visual normal é um conceito relativo, e os resultados tidos como normais correspondem a medidas tomadas em condições ideais. Trata-se das melhores respostas de pacientes beneficiando-se de testes apresentados em condições ótimas de luminosidade, de contraste e de tempo de observação. Contudo, estamos longe da separação-limite de 1’ de arco. Adotando a convenção de acuidade visual unitária (V = 1) para um teste de 5', Snellen materializava simplesmente um fato de observação, estribando-se na noção de que formas assim dimensionadas corresponderiam à visão da maior parte dos olhos normais. Ele estava, evidentemente, influenciado pela falsa ideia de que o diâmetro do cone foveal seria de 5' m (correspondendo a 1’ de arco). Posteriormente, ficou determinado que o diâmetro do cone é 2 vezes menor, e daí advinha a hipótese de que dois pontos vizinhos só seriam vistos separadamente se excitassem dois cones, deixando um de permeio, não excitado. Tudo também falso: essa ideia se manteve durante quase um século e parece sobreviver ainda, tal e qual um dogma.


145  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Que existe então de verdadeiro? o diâmetro do cone é de 1 a 1,5 m e a distância entre os centros de dois cones vizinhos é de 3 m. A densidade dos cones, no centro da fóvea, é de 130.000 por mm2. A distância nodal posterior média no emétrope sendo de 16,8 mm, o ângulo subentendido entre os centros de dois cones vizinhos é de 38,6’. Calcula-se, então, que a esse ângulo corresponde um afastamento de 2 mm à distância de 10 m do olho ou, se preferirmos, uma acentuada acuidade de V = 1,5. Os fatores de variação da acuidade visual são: Difração Esse fator impõe limitação da acuidade. Em função da difração, a imagem de um ponto nunca é puntiforme e, sim, um pequeno disco circundado de aneis. O diâmetro desse disco é inversamente proporcional ao diâmetro pupilar. Um cálculo aproximado demonstra que o diâmetro do círculo de difração para a luz amarela com diâmetro pupilar de 4 mm é de 3 m, sendo também 3 m, aproximadamente, a distância entre os eixos dos cones foveais. A redução do diâmetro pupilar condiciona redução das aberrações da esfericidade, e a cromática reduz os círculos de difusão. Admite-se que o diâmetro pupilar ótimo varia entre 2 e 5 mm. Adaptação retiniana Uma adaptação imperfeita reduz a acuidade visual, quer se trate da adaptação à luminosidade do teste ou da adaptação ao meio ambiente. O decréscimo dos níveis luminosos facilitaria, portanto, a detecção de fracas ametropias e, notadamente, de pequenos astigmatismos. Visão binocular A acuidade visual em visão binocular é ligeiramente maior que em visão monocular. Tratar-seia de uma somação estatística dos receptores independentes. Oxigenação Uma forte oxigenação, por exercícios respiratórios ou enriquecimento do ar, em 02, melhora a acuidade visual. Fator racial Os negros, com pigmentação coroidiana mais intensa, teriam vantagens sobre os brancos. A cor Com a mesma luminosidade e em visão fotópica, luzes de cores diversas dão sensivelmente a mesma acuidade. Parece, contudo, que a luz monocromática amarela propicia uma ligeira melhora da acuidade, e, de igual forma, um aumento da velocidade de discriminação de detalhes. O treinamento Trata-se, sem dúvida, do aspecto perceptivo do problema, ligado ao elemento cortical. Assim, os prenomes são reconhecidos mais facilmente que os nomes de família, as letras identificadas


146  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... mais facilmente que os sinais desconhecidos, ou ainda letras de configuração corrente, em oposição àquelas de forma insólita. Influência dos movimentos oculares durante a fixação Durante a fixação, o olho não está completamente imóvel. Mediante certos dispositivos, demonstra-se que o olho encontra-se animado de finos movimentos em torno de seu eixo de fixação. São os “micronistagmos”. Estes fazem com que um ponto luminoso não caia continuadamente sobre a mesma célula visual, fato que condiciona a renovação constante da imagem retiniana, e, mercê da rápida adaptação de cada célula visual, a faculdade de apreciar os tênues contrastes se faz muito maior na vigência de pequenos movimentos. Idade Independente de estados patológicos e das ametropias, a acuidade visual sofre notáveis variações com a idade. Ao nascer, devido à hipoplasia macular, a criança tem em torno de 20/200. A partir daí aumenta rapidamente e, aos 2 anos, já alcança 20/40, chegando à unidade aos 5 anos. Consideramos a visão foveal completamente desenvolvida aos 8 anos. A acuidade seria máxima entre 10 e 20 anos, quando alcança valores superiores à unidade, e, a partir daí, decresceria até chegar a um valor mínimo no ocaso da existência. Aqui já interessam a esclerose cristaliniana e a redução do diâmetro pupilar. Distância de trabalho A comodidade só é possível se a distância do trabalho é tal que os detalhes observados pelo olho estejam sob um ângulo igual a 3 vezes o ângulo limite; a não ser assim, a fadiga sobrevém rapidamente, e a velocidade de leitura ou trabalho diminui substancialmente. Contraste Contraste é a diferença existente entre os coeficientes de reflexão da luz, que apresentam duas superfícies vizinhas iluminadas simultaneamente. A distinção é máxima entre pontos negros sobre fundo branco. Isto se observa porque, ao aumentarmos o contraste, o ângulo de discriminação diminui e, portanto, aumenta a acuidade visual. Nos optótipos, o contraste pode ser definido pela fórmula:      Lf – Lo C = _______    Lf

em que: C = Contraste Lf = Luminosidade do fundo Lo = Luminosidade do optotipo


147  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Se o teste ou optotipo é negro, Lo = 0 e C = Lo. Se Lo = Lf, isto é, se a luminosidade do optotipo é igual à do fundo, C = 0. Os optótipos utilizados na prática têm contraste que se aproxima da unidade, por tratar-se de objeto negro sobre fundo branco. Iluminação Talvez o fator mais importante de variação da acuidade visual. Relacionados com a iluminação, três fatores interferem com a acuidade visual: ƒƒ Duração: yy O tempo de exposição favorece o poder de resolução. Para durações breves, a acuidade visual é sobretudo função do brilho. ƒƒ Comprimento de onda: yy As radiações de pequeno comprimento de onda são as que mais favorecem a visão escotópica. Podemos admitir, com alguma reserva, que as radiações de grande comprimento de onda favorecem melhor acuidade visual. ƒƒ Intensidade luminosa: yy Toma papel importante na acuidade visual. A variação da acuidade visual em função da intensidade luminosa é proporcional ao logaritmo da iluminação. A influência é maior com a pupila em miose. Iluminação do ambiente Em condições escotópicas, a excessiva midríase possibilitará o incremento das aberrações da dioptria ocular e, portanto, baixa da acuidade visual. A medida subjetiva da acuidade visual é o primeiro cuidado do oftalmologista. Sua determinação representa a exploração funcional mais importante e, algumas vezes, a única praticada em determinadas circunstâncias. De uma parte, sua aferição impõe-se como indispensável ante todo e qualquer ato diagnóstico. Por outro lado, ela permitirá controlar o valor e a perfeição de toda intervenção terapêutica ou corretora, seja nas ametropias, seja em outros setores da patologia ocular. A finalidade precípua do oftalmologista é dar ao seu paciente, se não visão unitária, pelo menos compatível com o desenvolvimento normal de suas obrigações. Inicialmente medimos a “acuidade visual bruta”, ou visão não corrigida, em oposição à “acuidade visual absoluta”, após correção óptica no ponto focal anterior do olho (15,7 mm em frente da córnea), ou à “acuidade visual relativa”, após correção óptica mais aproximada, tal como conduzimos habitualmente. Vários padrões foram empregados para determinar o ângulo de resolução mínimo de um paciente. A principal característica de todos eles é que determinado padrão é corporalmente aumentado ou reduzido para encontrar o tamanho do limiar em que a avaliação pode ser feita corretamente. O mais familiar desses testes é a escala de optótipos de Snellen. Num observador normal no melhor foco, o limite de resolução é entre 30 s e 1 min de arco. O procedimento normal do teste é aumentar o padrão até que a resolução possa ser obtida. Comumente, o tamanho total da letra é 5 vezes a largura de cada traço (Fig. 30A e B). A descrição mais fácil é proporcionada pela letra C de Landolt. A letra de referência é um anel com um diâmetro externo que subtende


148  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 5 min de arco na visão do observador, e um diâmetro interno que subtende 3 min de arco. O espaço com amplitude de 1 min de arco é feito no anel, e este é apresentado com sua abertura em uma das quatro posições possíveis, para cima, para baixo, para a direita e para a esquerda. O indivíduo tem que indicar em qual direção o C está apontando. Numa observação a uma distância de 6 m (20 pés), o tamanho total da letra é de 8,73 mm e o espaço é de 1,75 mm. Se este for o limiar do indivíduo, isto é, se seu ângulo de resolução mínimo for de 1 min de arco, a acuidade visual será identificada como 6/6 ou 20/20. Suponhamos, entretanto, que ele tenha um ângulo de resolução mínimo de 0,75 min de arco, isto é, a 6 m ele pode identificar uma letra com uma característica que subentende 1,3 mm e cujo tamanho total é de 6,5 mm; esta letra possui um espaço que subtende 1 min de arco em 4,5 m ou 15 pés e seria identificável por um observador com uma resolução de 1 min de arco a essa distância. O indivíduo é então considerado com uma acuidade visual de 6/4,5 ou 20/15. Os optótipos E de analfabeto e o Landolt C são baseados no mesmo princípio dos gráficos de Snellen (Fig. 30). Pode-se distinguir deles certos padrões repetitivos, como as grades ou tabuleiros de xadrez. Neles, o tamanho do traço correspondente tem que ser sempre claramente compreendido; na grade, ele é a metade de um período; no tabuleiro de xadrez, é o comprimento do lado de um quadrado. Em geral, características únicas como os optótipos com letras de estilo individual são preferidos porque, sob determinadas condições sem foco, os padrões repetitivos às vezes podem ser erroneamente obtidos num tamanho para o qual um paciente não consegue fazer avaliações corretas sobre as letras. As letras do alfabeto não são igualmente legíveis; a maioria dos gráficos não utiliza todo o alfabeto. Foram criados gráficos de teste com letras em outros textos. Ocasionalmente foram projetados instrumentos que permitem o zoom das letras até que elas possam ser identificadas, mas a técnica psicofísica de múltipla escolha dos optótipos, com várias letras numa série, nunca foi aperfeiçoada na prática. O procedimento de solicitar que o paciente leia um optotipo com letras se baseia nas facilidades para a comunicação verbal, que nem sempre podem ser satisfeitas. O paciente pode não entender a solicitação ou não conseguir indicar para o examinador qual é realmente o seu desempenho. Por essa razão foram planejadas várias técnicas denominadas “objetivas” da medição da acuidade visual. Elas utilizam um modo de resposta não verbal, porém nem sempre pode ser garantido que os resultados serão equivalentes porque eles podem ser canalizados através de diferentes circuitos neurais. Isto ficou particularmente claro com o caso de um paciente que era cego pelos critérios visíveis, mas cuja “resolução” da grade, medida pelos potenciais evocados, era normal. A medida da acuidade visual é indispensável a todo exame clínico. É o primeiro teste a ser feito no paciente (Helmholtz, 1855 e 1867; Snellen, 1862; Donders, 1864; Tscherning, 1898; Sulzer, 1903; Duke-Elder e Abrams, 1970; Landolt, 1883; Touzeau et al., 2009). De maneira geral, a acuidade visual é a capacidade do olho (do paciente) de ver distintamente os detalhes de um objeto. Com o sistema fotópico pode se distinguir: (1) o “mínimo visível”: o ângulo menor sob o qual uma estrela pode ser vista em um céu negro; (2) o “mínimo separável”: o menor ângulo sob o qual duas estrelas são vistas separadas; (3) o “mínimo legível”: que faz o reconhecimento dos testes ou optótipos utilizados na prática corrente; e (4) o “poder de resolução”: a capacidade de perceber uma variação de contraste com um teste.


149  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 5˚ 1˚

A

Landolt

5˚ 3˚

Snellen

De Wecker

MAR MAR 2x MAR

B Valores equivalentes DECIMAL

0,10

6 Metro

20

Log

Pés MAR

6

20

60

200

1,0

C Figs. 30 (A-C)  A. O índice crítico de reconhecimento do gancho de De Wecker é igual a 3 min em vez de 1 min como aos demais. (Prado D. Noções de óptica, refração ocular e adaptação de óculos. São Paulo: Livraria Vademecum Editora, 1941; p. 13.) B. O optotipo E pode ser imaginado como apresentando barras claras e escuras de uma grade. A barra (ou falha) subentende um ângulo mínimo de resolução mínima (MAR) no olho. A combinação de uma barra e uma falha representa 2 vezes o MAR ou um ciclo completo de uma grade equivalente. C. Escala de acuidade visual ETDRS. Essa escala logarítmica utilizada para os estudos científicos comporta três pranchas (uma para determinar a refração; as duas outras para medir a acuidade visual monocular de cada olho). Cada prancha tem 14 linhas de cinco letras. A primeira e a última linhas correspondem, respectivamente, a uma acuidade decimal de 0,1 (1/10a) e a 2,0 (20/10a). Reduzindo a distância, é possível quantificar as acuidades inferiores a 1/10a. O intervalo constante entre as linhas, a boa sensibilidade para as baixas acuidades, a possibilidade de medir acuidades supranormais fazem dessa escala logarítmica a referência para os estudos científicos. A escala é graduada em unidades LogMAR. Uma letra e uma linha correspondem, respectivamente, a 0,02 e 0,10 unidade LogMAR. A correspondência em unidades decimal e Snellen é igualmente indicada. Um escore de acuidade visual pode, igualmente, ser estabelecido segundo um protocolo bem definido (ETDRS).


150  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A notação angular nos mostra que a acuidade visual é observada como o ângulo visual. Expressa em notação angular, ela é igual ao ângulo mínimo de resolução (AMR ou MAR – minimum angle of resolution) expresso em minutos de arco (Fig. 30B). AV = MAR (em minutos de arco). O ângulo mínimo de resolução é o ângulo sustentado pelo detalhe discriminativo das menores letras identificadas pelo paciente. Por convenção, a acuidade visual standard (normal) ou notação angular, é AV = 1’ (1 min de arco). Os optótipos (anel de Landolt (1874), o “E” de Raskin), tem em comum uma dobra onde o paciente deve reconhecer a posição. A notação angular não é empregada na escala angular de Mercier e sobre certas escalas logarítmicas. A notação decimal nos mostra uma acuidade visual expressa pelo inverso do ângulo mínimo de resolução (MAR expresso em minutos de arco). O resultado é expresso em valor decimal: AV = 1/ MAR2 ƒƒ Se MAR = 1’, AV = 1 (acuidade unidade) ƒƒ Se MAR = 2’, AV = 0,5 (acuidade decimal) ou 5/10 fração decimal. Essa notação em fração decimal foi introduzida por Monoyer (1836-1912) no fim do século XIX. Nessa escala, a acuidade varia em progressão aritmética (variação de um décimo de uma linha à seguinte). Essa escala comporta assim 10 escalões: 0,1; 0,2; ... 0,9; 1. Essa notação sobre 10 não precisa claramente a distância do exame – de fato, 5 m – e dá a impressão de que 10/10 representa a acuidade ótima. A notação de Snellen (1862) propõe adotar como acuidade visual o reconhecimento de uma letra onde os detalhes discriminativos são vistos sob um ângulo de 1 min. Esse ângulo é um valor standard, que foi escolhido por convenção para definir acuidade visual. Propõe expressar a acuidade visual como a relação entre o poder de resolução do olho teste (A) e um valor standard (Aº). AV = Aº/A, que é equivalente a: AV = d/D d: distância do paciente ao quadro A relação AV =d/D é denominada relação de Snellen ou fração de Snellen (1862). Esse teste é constituído de uma série de optótipos (letras de Snellen) na qual a espessura dos traços e espaçamento subtendem um ângulo de 1 min a uma distância dada (Giraud-Teulon, 1881). O numerador da fração representa a distância, expressa em metros (fração de Snellen métrica) ou em pés (fração de Snellen imperial), a qual se faz o exame (6 m ou 20 pés nos países anglo-saxões) e o denominador, a distância à qual a menor letra de Snellen (1862) reconhecida pelo olho é vista sob um ângulo de 5 min. A principal vantagem dessa fração é de especificar diretamente a distância do exame.


151  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A notação de visão de perto foi criada por Parinaud (1888) que apresentou pela primeira vez um teste de visão de perto. Ele reduziu o ângulo visual a 4’ em vez de 5’ para a visão de longe devido a certas modificações que ocorrem na visão de perto: diâmetro pupilar, curvatura da lente e microflutuações da acomodação. Ele aplicou a regra de Snellen (1862) para determinar as distâncias da leitura de cada parágrafo. V = Distância real de visão/Distância normal teórica. Um paciente que lê a 25 cm e que leria teoricamente a 75 cm tem uma acuidade de V = 25/75 = 1/3, ou ainda um paciente que lê no número 4 a 25 cm tem V = 1/4. Os limiares obtidos com um rigoroso método psicofísico não apenas dá um valor médio, por exemplo, do ângulo de resolução mínimo, mas também um erro padrão desse modo. Esse número tem a virtude de permitir conclusões, como, por exemplo, se o limiar é estatisticamente muito diferente em uma situação em comparação com outra. Descobriu-se que o erro padrão do ângulo de resolução mínimo, em comum com o de outros limites sensoriais, permanece numa proporção aproximadamente constante da média (Lei de Weber) (Westheimer, 1979). Essa descoberta sugere que a escala logarítmica seja aplicada ao ângulo de resolução mínimo, por exemplo, o tamanho das letras num gráfico de acuidade visual aumenta numa proporção geométrica, conforme a seguir: 20/16, 20/20, 20/31, 20/39, 20/48, 20/61, 20/76, 20/95, 20/120, 20/149, 20/186, 20/232. Na prática, as variações desse esquema foram seguidas durante aproximadamente 100 anos (Sloan, 1951). Há um significado médico-legal na identificação do percentual de perda da acuidade visual como consequência de doença ou lesão. Uma tentativa anterior de Snell e Sterling (1925) levou a um sistema de medição na qual qualquer aumento em 1 min de arco no ângulo de resolução mínimo foi considerado uma redução da eficiência visual para 86% de seu valor anterior. O Quadro 3 indica várias formas de especificação dos níveis de acuidade visual: ângulo de resolução mínimo; acuidade de Snellen (1862); valores de eficiência de Snell-Sterling (1925); fração de Snellen (isto é, a recíproca do ângulo de resolução mínimo); o logaritmo da fração de Snellen (1862; Le Grand, 1956; Roth, Gomez e Péchereau, 2007). Números idênticos podem dar impressões consideravelmente diferentes, dependendo do modo de apresentação. Conforme mencionado anteriormente, como a relação: D MAR ___________ Média MAR é aproximadamente constante, a escala logarítmica é a mais apropriada. Nela, as reduções da acuidade por determinado fator constituem decrementos equivalentes. Por exemplo, o degrau de 20/20 para 20/20 é equivalente aos degraus de 20/20 para 20/40 ou de 20/200 para 20/400.


152  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quadro 3  Relações entre as escalas de acuidade visual e o ângulo de resolução

Escalas de acuidade visual No de linha

Ângulo (minuto de arco)

Fração decimal

0,50

20/10ª

2,00

20/10

–0,3

–3

0,63

16/10ª

1,60

20/12,5

–0,2

–2

0,80

12,5/10ª

1,25

20/16

–0,1

–1

1,00

10/10ª

1,00

20/20

0,0

0

1,25

8/10ª

0,80

20/25

0,1

1

1,60

6,3/10ª

0,63

20/32

0,2

2

2,00

5/10ª

0,50

20/40

0,3

3

2,50

4/10ª

0,40

20/50

0,4

4

3,15

3,2/10ª

0,32

20/63

0,5

5

4,00

2,5/10ª

0,25

20/80

0,6

6

5,00

2/10ª

0,20

20/100

0,7

7

6,25

1,6/10ª

0,16

20/123

0,8

8

8,00

1,25/10ª

0,125

20/160

0,9

9

10,0

1/10ª

0,10

20/200

1,0

10

12,5

1,6/20ª

0,080

20/250

1,1

11

16

1,25/20ª

0,063

20/320

1,2

12

20

1/20ª

0,050

20/400

1,3

13

25

1/25ª

0,040

20/500

1,4

14

31,5

1/32ª

0,032

20/640

1,5

15

40

1/40ª

0,025

20/800

1,6

16

50

1/50ª a

0,020

20/1000

1,7

17

62,5

1,63ª

0,016

20/1250

1,8

18

80

1/80ª

0,013

20/1600

1,9

19

100

1/100ª b

0,010

20/2000

2,0

20

Decimal

Snellen (pés/feet)

LogMAR

A acuidade visual decimal é igual ao inverso do ângulo mínimo de resolução. A escala LogMAR corresponde ao logaritmo do ângulo e progride de forma aritmética. O logaritmo permite transformar uma progressão geométrica em uma progressão aritmética com um intervalo constante entre as linhas. Uma variação de 0,1 unidade LogMAR corresponde a uma multiplicação ou uma divisão por um fator 1,2589 da acuidade decimal ou do ângulo (100,1 = 1,2589). Os diferentes valores, calculados a partir dos valores da escala LogMAR, foram eventualmente arredondados. a = “conta os dedos” a 1 m. b= “conta os dedos” a 50 cm. Touzeau O et al. Analyses statistiques de l’acuité visuelle. Encycl. Méd. Chir. (Elsevier Masson, Paris), Ophtalmologie, 21-030-A-12, 2009. 7p.

Escala de acuidade visual decimal A acuidade visual decimal foi definida como o inverso do ângulo mínimo de resolução expresso em minuto de arco (Maurin, 1993; Le Grand, 1956; Roth, Gomez e Péchereau, 2007;) (Quadro 3).


153  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Acuidade visual decimal = 1/ângulo mínimo de resolução (minuto) Ângulo de 1 min ↔ acuidade decimal = 1,0 Ângulo de 10 min ↔ acuidade decimal = 0,1 A escala de Monoyer (1875), normalmente utilizada na França, repousa sobre a mesma definição que a escala decimal, com expressão dos resultados em fração decimal (de 1/10a a 10/10a) (Maurin, 1993; Saraux e Biais, 1983; Duffier, 1988). Apesar da sua simplicidade de utilização no exercício clínico cotidiano, a escala de Monoyer apresenta inúmeros defeitos (Maurin, 1993; Roth, Gomez e Péchereau, 2007; Arden, 1988). A progressão aritmética da escala é apenas aparente. Assim, uma variação de 1/10a não tem a mesma significação ao longo da extensão da escala. Não sendo a função inversa uma função linear, o intervalo entre as linhas (ou sem escalas) é muito irregular ao longo da escala. A escala de Monoyer, muito discriminativa das acuidades visuais elevadas, não tem sensibilidade para as baixas acuidades visuais (Maurin, 1993; Roth, Gomez e Péchereau, 2007). De fato, mais da metade da extensão da escala concerne aos ângulos compreendidos entre 1 e 2 min de arco, enquanto o restante da escala descreve os ângulos cujo valor é compreendido entre 2 e 10 min de arco. A variabilidade de intervalo entre as linhas leva a dificuldades durante a realização das estatísticas (Touzeau, 2003; Roth, Gomez e Péchereau, 2007; Gatinel e Hoang-Xuan, 2003; Holladay e Prager, 1991). Calcular a média aritmética das acuidades visuais decimais não tem sentido, e dá resultado errôneo. Pela mesma razão, a subtração de duas acuidades visuais decimais é igualmente ilícita. Assim, a passagem de uma acuidade visual de 5/10a a 10/10a e a passagem de uma acuidade visual de 1/10a a 2/10a correspondem, de fato, à mesma performance visual (divisão do ângulo por dois). Se alguém se contenta com a subtração das acuidades decimais, obtém-se um ganho de 5/10a no primeiro caso, e um ganho de 1/10a no segundo caso.

Escala logarítmica “LogMAR” Para evitar os inconvenientes da escala decimal, a utilização de uma escala logarítmica foi recomendada para quantificar a acuidade visual (norma internacional “ISO 8596”). O logaritmo é uma função matemática que permite transformar uma progressão geométrica em progressão aritmética. Em um sistema logarítmico, as multiplicações e as divisões se tornam, respectivamente, adições e subtrações. As principais propriedades matemáticas dos logaritmos são as seguintes: ƒƒ Log(1) = 0 ƒƒ Log(A) + Log(B) = Log(A x B) ƒƒ Log(A) – Log(B) = log (A/B) ƒƒ Log(An) = n x Log(A) ƒƒ Log(1/A) = – Log(A) A utilização do logaritmo para quantificar a acuidade visual repousa em argumentos fisiológicos (Le Grand, 1956; Saraux e Biais, 1983). Para a maior parte das funções sensoriais, a intensidade da sensação varia com o logaritmo da intensidade da estimulação (lei de WeberFechner) (Le Grand, 1956; Roth, Gomez e Péchereau, 2007; Saraux e Biais, 1983). Assim, a in-


154  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... tensidade acústica é igualmente quantificada em uma escala logarítmica (decibel). A função “logaritmo” dará um reflexo mais fiel da função visual que uma função “inversa” ou uma função linear (Roth, Gomez e Péchereau, 2007; Saraux e Biais, 1983). O logaritmo escolhido para quantificar a acuidade visual é o logaritmo decimal (ou logaritmo de base 10) do ângulo mínimo de resolução (MAR) (Maurin, 1993; Corbé, 2001; Holladay e Prager, 1991). A escala logarítmica mais empregada é a escala de Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS) (Roth, Gomez e Péchereau, 2007; Kunsch, 2007; Early Treatment Diabetic Retinopathy Study, 1980) (Fig. 30C). Ela comporta três pranchas de acuidade visual (uma para determinar a refração melhor de cada olho, uma para a leitura do olho direito e uma para a leitura do olho esquerdo). Cada prancha comporta 14 linhas de cinco letras. Uma folha de avaliação permite estabelecer um score (principalmente em número de letras) (Kunsch, 2007; Early Treatment Diabetic Retinopathy Study, 1980). É igualmente possível estabelecer uma quantificação em unidade LogMAR (cada letra lida corretamente corresponde a 0,02 unidade LogMAR). A tabela de Bailey-Lovie (1966) apresenta as seguintes características:

Tabela de Bailey-Lovie (1966) ƒƒ É uma escala logMAR, apresentando cinco letras por linha, cada uma baseada em uma grade 5x4. ƒƒ O aumento do tamanho do optotipo ao longo da tabela deve ser em progressão geométrica com razão de 10 10 = 0,1 log ou 1 decibel, ou aproximadamente 1,26. ƒƒ Esse quociente de progressão corresponde ao valor indicado no parágrafo 4 da norma europeana ISSO 8596: 1.259. ƒƒ Esse valor não foi escolhido ao acaso; com efeito, log 10V10 = 1. Assim, o tamanho das letras varia de um fator constante de 26% de uma linha seguinte (10 10 = 0,1 log). ƒƒ O espaço entre cada letra e cada linha está relacionado à largura e à altura das letras, respectivamente. ƒƒ Espaçamentos entre as linhas devem ser iguais ao tamanho do optotipo da linha inferior. ƒƒ Os optótipos usados devem ter legibilidade similar. ƒƒ A principal contagem das escalas logarítmicas é apresentar um fator constante de progressão do tamanho das letras de uma linha a outra. As duas técnicas de medição objetiva mais proeminentes para o ângulo de resolução mínimo envolvem os potenciais elétricos neurais e as respostas oculomotoras. A técnica do potencial evocado é baseada na apresentação de um padrão espacial diferenciado para o indivíduo e na medição das mudanças no eletroencefalograma (EEG) que acompanham a apresentação. Nas versões modernas mais sofisticadas desse teste, o estímulo consiste em uma mudança meramente na distribuição interna da luz no padrão sem mudanças na luz total que atinge o olho. Os exemplos são a mudança instantânea dos quadrados claros e escuros no tabuleiro de xadrez ou a substituição de um campo uniforme com uma grade da mesma média de luminância. Sempre que a dimensão padrão é muito pequena para ser identificada, não se esperam mudanças no potencial evocado visual na apresentação do estímulo.


155  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Os movimentos oculares lentos (de perseguição) e optocinético são liberados pelos movimentos do alvo, geralmente com pouco ou nenhum componente “voluntário”. Novamente aqui, não se esperaria que os alvos com diferenciações espaciais muito pequenas para serem identificados causassem movimentos oculares homogêneos associados, o que nos oferece um bom princípio para a medição da acuidade. Uma variante do método do movimento ocular, a observação da frequência relativa das fixações voluntárias, foi recentemente o primeiro veículo para o acúmulo de informações sobre o desenvolvimento da acuidade visual nas crianças. Em uma das duas vias equivalentes, porém separadas, do campo visual da criança é mostrada uma grade e o observador nota a frequência relativa das fixações voluntárias nas duas; a expectativa é que o campo com padrão diferenciado será favorecido para a fixação. Deve ser lembrado, entretanto, que essa técnica pressupõe o acesso às vias oculomotoras e a sua integridade. Quando não há concordância de resultados com as várias técnicas de medição, obviamente deve-se buscar a origem na diferença das vias utilizadas nas mesmas. Os registros do potencial evocado com colocação de eletrodos favorecendo o córtex visual investigariam as vias mais elementares, porém o reconhecimento da letra e a verbalização envolvem muitas outras áreas corticais. Qualquer que seja a técnica aplicada, deve ser dada uma atenção ao método de identificação do limiar. Mesmo quando não há resolução, pode ocorrer um blip do EEG em sincronia com o estímulo, um movimento rápido (sacádico) que ocorre ocasionalmente sobre o alvo, ou o indivíduo pode adivinhar corretamente a letra apresentada ou a direção do alvo se for um E para analfabetos ou uma grade. Foram planejados procedimentos especiais para assegurar que técnicas objetivas separem o “sinal” do “ruído”. A determinação do limiar é, logicamente, um dos problemas tradicionais dos psicofísicos. O método de estímulos constantes com escolha forçada foi eficazmente aplicado, assim como o método das escadas. Em um ou outro caso, o valor usual dos limiares é o tamanho do alvo em que o indivíduo responde corretamente em 75% das ocasiões. Na prática clínica, ele funciona bem para indicar o número de letras que um paciente perde numa linha das letras de Snellen ou que pode ler além dela (ex.: 20/15 – 1 ou 20/20 + 2). Os limiares obtidos com um rigoroso método psicofísico não apenas dá um valor médio, por exemplo, do ângulo de resolução mínimo, mas também um erro padrão desse modo. Esse número tem a virtude de permitir conclusões, como, por exemplo, se o limiar é estatisticamente muito diferente em uma situação em comparação com outra. Descobriu-se que o erro padrão do ângulo de resolução mínimo, em comum com o de outros limites sensoriais, permanece numa proporção aproximadamente constante da média. Essa descoberta sugere que a escala logarítmica seja aplicada ao ângulo de resolução mínimo, por exemplo, o tamanho das letras num gráfico de acuidade visual aumenta numa proporção geométrica, conforme a seguir: 20/16, 20/20, 20/31, 20/39, 20/48, 20/61, 20/76, 20/95, 20/120, 20/149, 20/186, 20/232. Na prática, as variações desse esquema foram seguidas durante aproximadamente 100 anos. Há um significado médico-legal na identificação do percentual de perda da acuidade visual como consequência de doença ou lesão. Uma tentativa anterior levou a um sistema de medição na qual qualquer aumento em 1 min de arco no ângulo de resolução mínimo foi considerado uma redução da eficiência visual para 86% de seu valor anterior. O Quadro 4 indica várias formas de especificação dos níveis de acuidade visual: ângulo de resolução mínimo; acuidade de Snellen; valores de eficiência de Snell-Sterling; fração de Snellen (isto é, a recíproca do ângulo de resolução mínimo); o logaritmo da fração de Snellen.


156  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quadro 4  Equivalentes da acuidade visual em diferentes valores/símbolos

MAR (minutos de arco)

Acuidade visual de Snellen Pés

Eficiência visual de Snell-Sterling (%)

Metros

Fração de Snellen

Log acuidade visual relativo a 20/20

0,5

20/10

6/3

109

2,0

0,3

0,75

20/15

6/34.5

104

1,33

0,1

1,00

20/20

6/6

100

1,0

0

1,25

20/25

6/7.5

96

0,8

– 0,1

1,5

20/30

6/9

91

0,67

– 0,18

2,0

20/40

6/12

84

0,5

– 0,3

2,5

20/50

6/15

76

0,4

– 0,4

3,0

20/60

6/18

70

0,33

– 0,5

4,0

20/80

6/24

58

0,25

– 0,6

5,0

20/100

6/30

49

0,2

– 0,7

6,0

20/120

6/36

41

0,17

– 0,78

7,5

20/150

6/45

31

0,133

– 0,88

10,0

20/200

6/60

20

0,10

– 1,0

20,0

20/400

6/120

3

0,05

– 1,3

Números idênticos podem dar impressões consideravelmente diferentes, dependendo do modo de apresentação. Conforme mencionado anteriormente, como a relação: D MAR ___________ média MAR é aproximadamente constante, a escala logarítmica é a mais apropriada. Nela, as reduções da acuidade por determinado fator constituem decrementos equivalentes. Por exemplo, o degrau de 20/10 para 20/20 é equivalente aos degraus de 20/20 para 20/40 ou de 20/200 para 20/400.

Frequência crítica de fusão Ao se estimular a retina de um paciente que se encontra em uma sala escurecida através de iluminação intermitente, este perceberá uma sucessão distinta de flashes nas frequências baixas de repetição; ao se aumentar continuamente a frequência de estimulação, a luz parecerá piscar (flicker) cada vez mais rapidamente, até o ponto em que a detecção individual dos flashes será impossível e o observador terá a impressão de luz constantemente acesa ou estacionária. Esse efeito de flicker é comumente percebido na iluminação produzida pelas chamadas luzes estroboscópicas, utilizadas em discotecas. A transição que se faz desde a aparição do flicker (piscar rápido) até a fusão dos estímulos (estado estacionário) não se dá abruptamente, ocorrendo segundo determinada distribuição de frequências de transição. Dentro dessa distribuição, é possível determinar experi-


157  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... mentalmente uma frequência que pode ser tomada como o limite entre as duas variedades de percepção: é a frequência crítica de fusão que pode ser interpretada, portanto, como a medida do poder de resolução temporal do sistema visual sob as condições particulares de estimulação. A frequência crítica de fusão está na dependência de diversas variáveis, sendo algumas inerentes ao estímulo e outras dependentes do próprio observador. A frequência crítica de fusão usualmente aumenta, por exemplo, com a luminância da estimulação intermitente, obedecendo à chamada lei de Ferry-Porter, segundo a qual a frequência crítica de fusão cresce proporcionalmente ao logaritmo da luminância do flash estimulador; outra variável é o estado de adaptação ao escuro, observando-se geralmente que, quanto maior o nível de adaptação, maior a FCF para determinado estímulo. A frequência crítica de fusão parece diminuir com a idade, talvez secundariamente a alterações dos meios oculares, da pigmentação macular e da condução na via retinocortical. O Quadro 5 resume os principais fatores determinantes da frequência crítica de fusão.

Quadro 5  Fatores determinantes da frequência crítica de fusão

yy Concernentes ao estímulo yy Luminância yy Composição espectral yy Posicionamento na retina yy Tamanho yy Duração yy Número de flashes na sequência yy Concernentes ao observador yy Estado de adaptação yy Tamanho da pupila yy Idade yy Existência de patologia retinocortical

A estimulação através do flicker pode ser incorporada, em alguns casos, com finalidade diagnóstica, ao eletrorretinograma (ERG). Entretanto, sabe-se que o flicker percebido em frequência acima de 10 ciclos por segundo está associado à estimulação dos cones retinianos; uma vez que os cones estão presentes em toda a retina, exceto na extrema periferia, não se deve interpretar tal teste como avaliação da função foveal. O ERG com estimulação pelo flicker tem importância diagnóstica em casos específicos, como no monocromatismo de bastonetes – caracterizado pela ausência de cones na retina – e na ambliopia com acromatopsia. A frequência crítica de fusão, de forma análoga à acuidade visual, exprime o poder temporal de resolução do olho. Essa função varia com a intensidade do estímulo e com a região retiniana estimulada. Na fóvea, ocorre a resposta máxima, acima de 50/s. Conforme o afastamento da fóvea, a frequência cai, chegando a menos de 20 s na retina periférica. Na retina periférica, a variação da frequência crítica de fusão com a intensidade do estímulo mostra um ponto de inflexão (Fig. 31). Considera-se que a primeira parte da curva exprime a função dos bastonetes, parte essa não encontrada na fóvea. A segunda, semelhante à foveal, exprime a dos cones.


158  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

Frequência crítica de fusão (ciclos)

50 40

30

20°

20 10 0

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Intensidade da iluminação retiniana (log l) Fig. 31  A frequência crítica da fusão (FCF) em função da intensidade do estímulo, medida em três regiões retinianas distintas: fóvea (0º) e a 5º e a 20º da fóvea. (Rushton WAH. Cone pigment kinetics in the deuteramiopie. J. Physiol., 1527, 38-45, 1956.)

Sensibilidade ao contraste Quando se testa a agudeza visual de um indivíduo utilizando-se, por exemplo, os optótipos de Snellen, o que se procura definir é a capacidade de percepção de contornos nítidos de pequenos objetos. O contraste das letras – optótipos – contra o fundo é acentuado, aproximandose dos 100%. Entretanto, a maior parte dos detalhes que observamos em nosso ambiente apresenta nível de contraste bastante inferior, e por isso um outro tipo de percepção visual é ainda mais importante do que a agudeza visual: a capacidade de perceber pequenas variações de luminosidade entre regiões que não apresentam bordas nítidas de separação, ou a sensibilidade ao contraste. Pode-se utilizar experimentalmente duas fontes de luz coerentes a partir de um laser, a fim de se produzir franjas de interferência diretamente sobre a retina; em tal situação, os máximos de intensidade ocorrem quando a interação dos dois feixes se faz de modo aditivo, ou seja, em fase, e os mínimos quando a interação é destrutiva, isto é, fora de fase. As intensidades observadas entre os dois extremos podem ser expressas matematicamente através de uma função senoidal; assim, a intensidade luminosa a partir do máximo passa a decair segundo a função definida, atinge um mínimo e torna a ascender senoidalmente. Duas variáveis podem ser então identificadas: (1) o contraste, que é a relação entre o claro e o escuro. O contraste de um padrão visual está relacionado à amplitude da onda luminosa e é usualmente dado pelo contraste de Michelson, representado pela equação:     Lmáx. – Lmín. _____________ C=     Lmáx. + Lmín.


159  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... onde C é o contraste, Lmáx. e Lmín. são, respectivamente, as luminâncias do pico e do mínimo da onda eletromagnética; e (2) a frequência espacial, que é função da distância entre as franjas da grade, sendo especificada em termos de ciclos por grau. Um sistema óptico pode ser avaliado segundo a medida das magnitudes com as quais as diferentes frequências espaciais o atravessam; tal medida é dada pela chamada função de transferência de modulação – MTF (modulação aqui significando contraste). A MTF de um sistema óptico pode ser calculada ao se apresentarem ao sistema grades de frequências espaciais diversas e contraste conhecido, medindo-se então com um fotômetro a modulação (o contraste) de cada grade na imagem resultante. Assim, mede-se a amplitude de saída para cada frequência espacial, dada uma entrada de amplitude conhecida; se o sistema transmite perfeitamente determinada frequência espacial, a imagem dessa grade com 100% de modulação também terá 100% de modulação; se a amplitude de saída for de 70% da amplitude de entrada para uma dada frequência espacial, então houve uma perda de 30% do sinal no sistema, e a contribuição dessa frequência na resposta de qualquer padrão complexo será de 70% da amplitude de entrada nessa frequência. O olho engloba um sistema óptico onde a imagem a ser processada pela retina sofre degradações inerentes às próprias imperfeições anatômicas ou decorrentes de processos patológicos de diferentes graus de importância; portanto, não é possível quantificar a imagem formada pelo sistema óptico do olho da maneira que se quantifica a MTF em um sistema óptico ordinário. A solução é apresentar ao observador humano diversas frequências espaciais de amplitudes conhecidas e determinar o limiar de contraste absoluto para detecção de cada frequência; a função que se obtém é denominada função de sensibilidade ao contraste – CSF. Usualmente se faz plotar a função recíproca do limiar de contraste, a sensibilidade ao contraste, como ordenada, e a frequência espacial como abscissa; o gráfico resultante é a função de sensibilidade de contraste da frequência espacial (CSF). Podemos dizer, com as devidas restrições, que, enquanto a MTF descreve a modificação do contraste em função da frequência espacial em um sistema óptico, a CSF o faz em relação ao olho. A figura exemplifica o gráfico da CSF normal. Observa-se que a curva normal apresenta um pico em 3 cps, onde a sensibilidade de contraste é máxima, e cai muito nas frequências extremas. Pode-se extrapolar o gráfico em direção às frequências mais elevadas, observando-se então que ele corta a abscissa no ponto que corresponde ao contraste de 100%” – esse ponto da CSF corresponde à agudeza visual de 20/20 determinada por optótipos (Fig. 32). Alguns autores admitem que o sistema visual constitui-se de mecanismos detectores independentes, sendo cada um precedido por um filtro de faixa relativamente estreita (um filtro permite a passagem de informação desde que a entrada apresente correlação com a função do filtro) e sintonizado para uma diferente frequência espacial. Cada filtro e detector constituiriam um canal distinto, e cada canal teria sua própria função de sensibilidade ao contraste. A sensibilidade de cada canal decairia à medida que se afastasse de sua frequência ótima de resposta, de modo que seria muito reduzida para frequências 3 vezes superiores ou inferiores àquela. A melhor sensibilidade a um baixo contraste seria observada, em humanos, com grades de onda quadrada com frequência espacial de 3 ciclos por grau; a maior frequência espacial percebida pelo sistema visual humano é de 50 ciclos por grau, necessitando-se, para tal percepção, do emprego de contraste elevado. Os experimentos mostraram que, enquanto a curva de sensibilidade ao contraste de humanos tem o pico na frequência de 3 cps, a me-


160  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... lhor sensibilidade do gato se encontra em 0,3 cps; isto significa que, em frequências espaciais elevadas, o gato pode perceber apenas detalhes de grande contraste, enquanto, em frequências espaciais baixas, ele é capaz de perceber detalhes sob contrastes mais baixos do que nós percebemos.

2,2 2,0 1,8

Log do contraste da grade

1,6

Fig. 32  Função de transferência de modulação (MTF) normal. A curva é obtida ao se plotar os pontos correspondentes aos logaritmos do contraste da grade estimuladora em função da frequência espacial; ela apresenta a forma de um sino e tem um pico em torno dos três ciclos por grau. (Arden GB. The importance of measuring contrast sensitivity in cases of visual disturbance. Br. J. Ophthalmol., 62, 198-209,   1978.)

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

0,2

0,8

0,8 1,6

3,2

6,4 12,8 23,6 51,2

Frequência espacial (ciclos por grau)

A hipótese de canais distintos para diferentes frequências espaciais, segundo Arden, reafirma o conceito de não homogeneidade da retina. Apenas a fóvea, que é estruturada para a percepção do detalhe e caracterizada pela agudeza visual elevada, está capacitada a lidar com a informação proporcionada pelas frequências espaciais elevadas; na periferia da retina, apenas os canais de baixas frequências se acham representados. Tradicionalmente, a avaliação clínica da acuidade visual de um paciente é feita com o gráfico de Snellen. Embora a menor letra identificável quantifique o limite da resolução visual do paciente, as letras de Snellen medem apenas a capacidade do olho em discriminar um detalhe importante (frequência espacial alta) em contraste máximo (letras escuras sobre um fundo branco). A maior parte dos estímulos na vida cotidiana possui contraste bem menor e frequência espacial menor (detalhe insignificante) do que os optótipos de Snellen. Em vez de testar a visão do paciente, apenas na frequência espacial mais alta e no contraste mais alto, os testes de sensibilidade ao contraste apresentam estímulos de várias frequências em baixo contraste. A sensibilidade ao contraste é uma medição subjetiva da capacidade do paciente para detectar estímulos padrões em baixo contraste. A curva de sensibilidade ao contraste é produzida pelo gráfico do limiar de contraste como a função da frequência espacial. O limite de resolução equivalente, ou acuidade para letras, é meramente o ponto na cur-


161  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... va de sensibilidade ao contraste que corresponde à frequência espacial mais alta, detectável em 100% de contraste (usualmente obtido por extrapolação da curva). Portanto, a função da sensibilidade ao contraste não pode ser prognosticada a partir da acuidade visual. A função da sensibilidade ao contraste oferece uma representação mais completa do desempenho visual humano e pode quantificar para o oftalmologista como o paciente vê grandes alvos de pouco contraste, assim como pequenas letras de alto contraste. Os métodos de avaliação da sensibilidade ao contraste incluem as placas de Arden, o Teste de Visão Nic-Optronics e outros. As placas de Arden, desenvolvidas em 1978, consistem em seis placas impressas com sete grades de ondas sinusiais, de diferentes frequências espaciais com o contraste aumentando em direção ao final da página. O examinador descobre lentamente a placa, puxando-a em velocidade específica, a partir de uma fenda no cavalete próprio. Embora essas placas possuam suas limitações, incluindo diversos níveis de luminância, as variações potenciais em nível de exposição pelos examinadores e um número limitado de frequências, elas podem ser facilmente usadas em consultórios como aparelho para avaliações. O Teste de Visão Nic-Optronics incorpora um microcomputador para teste da sensibilidade ao contraste, capaz de gerar alvos de grades de onda sinusial estacionários, flickers alternantes (contrafase) ou em movimento, em vários níveis de contraste, frequência espacial e luminância média. Especialmente desenhado para o uso clínico, ele consistem um microcomputador de controle, um monitor de televisão para exibir as grades e uma caixa de resposta do observador. Os alvos da grade com barras claras e escuras de luminância variando sinusoidalmente, porém de luminância média fixa, são gerados na tela da televisão. O contraste da grade é alterado para determinar o contraste mínimo necessário para a detecção dessas grades de frequência espacial baixa, intermediária e alta, sendo gerada a curva de sensibilidade ao contraste (limiar do contraste como função da frequência espacial) (Fig. 33A). A sensibilidade ao contraste pode ser importante nos estudos de fisiopatologia da doença do nervo óptico, glaucoma e ambliopia, em pacientes com opacidades médias, como cataratas, e em pacientes que fizeram tratamento da retina com laser. Que tipo de paciente é um candidato à avaliação da sensibilidade ao contraste? – Qualquer paciente cujas queixas subjetivas de visão reduzida ou embaçada são incompatíveis com achados oculares objetivos ou com melhor correção da acuidade de Snellen (p. ex., paciente com doença precoce do nervo óptico, queixas visuais subjetivas e acuidade ainda corrigível para níveis normais (Fig. 33B). A medição da sensibilidade ao contraste pode ser importante na diferenciação precoce do glaucoma da hipertensão ocular, antes de serem aparentes os defeitos de campo visual. Ela foi considerada potencialmente útil na avaliação da deficiência visual súbita em várias doenças do nervo óptico, incluindo a esclerose múltipla, várias lesões pós-quiasmáticas e cerebrais, e doença retiniana. – Pacientes sintomáticos com cataratas, apesar da acuidade de Snellen, particularmente aqueles que poderão passar por cirurgias. Com cataratas e iluminância retiniana reduzida, a dispersão da luz que penetra no olho resulta numa imagem retiniana degradada de contraste menor que o normal. Observou-se que, nas condições em que ocorre uma dispersão intraocular substancial, a visão para alvos grandes (grades de baixa frequência) é mais afetada do que a acuidade visual para objetos menores de alto contraste. Isto pode explicar as queixas visuais de pacientes com catarata, cujas acuidades das letras de Snellen levam o oftalmologista a concluir que sua visão é muito boa. Assim, apenas acuidade da letra torna-se uma medida


162  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... inadequada do desempenho visual quando a dispersão intraocular, como ocorre com cristalinos com catarata (cataractous), reduz a sensibilidade ao contraste para as frequências espaciais menores do que as enfrentadas pelos pacientes na vida cotidiana. VA 20/20 20/25 20/25

VA 20/15 20/15

-2,0

10

-1,0

0,7 1,2 2

4 6

111623

Frequência espacial (ciclos/grau)

0

100

-2,0

10

-1,0

0,7 1,2 2

4 6

111623

Limiar log

100

Sensibilidade ao contraste

OD OS

Limiar log

Sensibilidade ao contraste

OD OS OD

0

Frequência espacial (ciclos/grau)

Figs. 33 (A e B)  A. Curva normal de sensibilidade ao contraste. Observe que a maior sensibilidade ao contraste ocorre nas frequências espaciais médias. B. Perda total das frequências espaciais em paciente com doença bilateral do nervo óptico com acuidade visual 20/25 (a curva apresentada em A é de um paciente da mesma idade). A perda total de sensibilidade ao contraste é frequentemente observada na doença do nervo óptico. (Sherman J; Bass SJ. Diagnostic procedures in low vision case management. In: Faye EE (ed.). Clinical low vision. 2nd ed. Boston: Little, Brown, 1984; p. 235.)

Adaptação ao escuro A extraordinária escala de luminância à qual o olho humano responde está resumida na Figura 34. Se uma pessoa passar um tempo considerável em ambientes muito iluminados e depois mudar para um local pouco iluminado, as retinas lentamente se tomam mais sensíveis à luz, enquanto o indivíduo se torna acostumado ao escuro. Esse declínio no limiar visual é conhecido como “adaptação ao escuro”. Ele atinge quase o máximo em cerca de 20 min, embora haja um declínio maior durante períodos mais longos. Por outro lado, quando uma pessoa passa repentinamente de um ambiente escuro para um iluminado, a luz parece intensamente ou mesmo desconfortavelmente forte até que os olhos se adaptem ao aumento da luminosidade e o limiar visual aumente. Essa adaptação ocorre durante um período de cerca de 5 min e é denominada “adaptação à luz”, embora realmente seja apenas o desaparecimento da adaptação ao escuro. Existem dois componentes para a resposta à adaptação ao escuro (Fig. 35). A primeira queda do limiar visual, rápida, porém de pequena magnitude, é causada pela adaptação dos cones ao escuro porque, quando apenas a porção foveal sem bastonete da retina é testada, o declínio não continua. Nas partes periféricas da retina, ocorre outro declínio como resultado da adaptação dos bastonetes. A mudança total no limiar entre o olho adaptado à luz e o olho totalmente adaptado ao escuro é muito grande.


163  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 0,0000001 0,000001 0,00001

Limiar visual após adaptação ao escuro Superfície branca Visão de bastonete iluminada por céu sem luar

0,0001 0,001

Luminância em milelamberts

0,01 0,1 1 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 10.000.000 100.000.000 1.000.000.000 10.000.000.000

Superfície branca iluminada por céu sem luar Zona de transição Leitura de jornal com dificuldade Leitura confortável Adequada para tarefas visuais mais suaves Luminância de papel branco sob a luz solar total

Visão de cone

Filamento de lâmapada incandescente Arco de carbono Sol Bomba-A nos três primeiros milissegundos

Lesão da retina com longas exposições

Fig. 34 Escala de luminância à qual o olho humano responde, com os mecanismos receptivos envolvidos. (Campbell FW et al. Textbook of physiology and biochemistry. 9th ed. Churchill Livingstone, 1976.) (Ganong WF. Review of medical physiology. New York: Lange Medical Books/ McGraw-Hill, 2003; p. 168.)

Radiologistas, pilotos de avião e outros que necessitam de uma sensibilidade visual máxima com pouca luz podem evitar ter que esperar 20 min no escuro para se tornarem adaptados ao escuro se eles usarem óculos de proteção vermelhos com luz forte. Os comprimentos de onda da luz na extremidade vermelha do espectro estimulam os bastonetes a apenas um ligeiro grau, enquanto permite aos cones funcionarem razoavelmente bem. Portanto, uma pessoa que utiliza óculos de proteção vermelhos pode enxergar sob luz forte durante o tempo que os bastonetes levarem para se tornarem adaptados ao escuro. O tempo necessário para a adaptação ao escuro é determinado em parte pelo tempo necessário para a formação dos reservatórios da rodopsina. Na luz forte, a maior parte do pigmento é continuamente destruída, sendo necessário algum tempo com luz fraca para o acúmulo das quantidades necessárias à função perfeita do bastonete. Entretanto, a adaptação ao escuro também ocorre nos cones e, sem dúvidas, fatores adicionais estão envolvidos. A curva normal da adaptometria comporta dois segmentos (Fig. 35): ƒƒ Um primeiro segmento curto, de inclinação abrupta, correspondente à adaptação das cores, é o segmento fotópico, expressão da visão diurna e colorida. Estude-se do ponto de partida da estimulação – o tempo zero, com luminosidade de 8 UL psb/ até uma luminosidade de 4,8 UL psb, início alcançado da lesão entre 3 e 6,5 min (5 min em média). O início do primeiro segmento apresenta uma queda rápida, que suaviza e (re)conduz a curva a uma direção paralela ao eixo do tempo. A junção entre esse segmento e o segmento seguinte


164  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... constitui o ponto alfa (a), que se situa na metade do 5o min, por um nível de estimulação de 5 UL psb;

Segmento fotóptico Ponto

Segmento escotópico Portal luminoso terminal

Fig. 35  Curva normal da adaptometria bifásica.

ƒƒ O segundo segmento se distingue do primeiro pela inflexão nítida que a curva sofre no nível do ponto a. É a expressão da adaptação dos bastonetes, devido aos quais a retina é sensível a intensidades de estimulação cada vez mais fracas; é o segmento escotópico da curva de adaptação, cujo aspecto hiperbólico é comparável ao do primeiro segmento, mas se estende até perto do 25o min. O nível mais fraco de estimulação atingido pelo segundo segmento dá o valor do início luminoso terminal, de aproximadamente 2,5 UL psb. Admite-se, na prática, que o início luminoso terminal é obtido a partir do 30o min, além do qual as variações do início parecem negligenciáveis. A curva normal de adaptometria, com dois segmentos identificados pelo ponto de inflexão a, é chamada bifásica. Pode-se distinguir, esquematicamente, alguns tipos de curva anormal: ƒƒ Uma curva monofásica (Fig. 36): é observada nas lesões primitivos dos bastonetes como na forma clássica da retinopatia pigmentar; a curva se limita a um primeiro segmento que, no 5o min, se torna paralelo ao eixo das abscissas, com uma intensidade de estimulação que permanece elevada. O ponto a não é individualizável. Tal curva monofásica é a expressão de uma lesão isolada do sistema escotópico; ƒƒ Ausência de curva: exprime um ataque global misto do sistema fotópico e escotópico (como nas degenerescências tapetorretinianas mistas, centrais e periféricas) e sugere um ataque conjunto de cores e bastonetes (na condição de poder eliminar uma má participação do paciente); ƒƒ Deslocamento do ponto a: um aumento do tempo de aparecimento do ponto a exprime um aumento do tempo de adaptação das cores. Uma elevação do limite de luminosidade correspondente ao ponto a traduz uma deficiência do sistema fotópico dos cones, como na miopia forte.


165  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 5

107 8

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55 HHAG STREIT AG. GERN

6 4 2

Goldmann/WeekersAdaptometer Nomen: Datum: Correctio o.d. o.s.

106 8

6 4 2

105 8

H.A. Lux D.A. 10°= Lux Fix.-Pkt. Meridian: ° Winkel: °

6 4 2

104 8

6 4 2

107 106 105 104

103 8

103

102 8

102

101 8

101

6 4 2 6 4 2

100

6 4 2 min

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

100

Fig. 36  Curva monofásica: lesão escotópica em uma retinopatia pigmentária.

Visão de cores Os mamíferos geralmente possuem uma visão de cores muito pior do que outros vertebrados, e outras espécies são totalmente cegas para as cores. Os primatas são uma das poucas exceções a essa regra. Os primatas do Velho Mundo (seres humanos e macacos) possuem visão tricromata, similar à encontrada nos seres humanos. Contrariamente, no Novo Mundo os macacos variam muito em sua habilidade de enxergar as cores. A maioria das espécies são dicromatras, algumas espécies possuem fêmeas tricromatas e machos dicromatas, e apenas os “macacos-gritadores” são realmente tricromatas. Atualmente, a genética desses sistemas visuais diferentes está sendo estudada, bem como a sua evolução. Os seres humanos e outros primatas do Velho Mundo possuem três genes da opsina no genoma, um codificando o fotopigmento sensível ao azul, um codificando o fotopigmento sensível ao verde e um codificando o fotopigmento sensível ao vermelho. As opsinas “verde” e “vermelha” são codificadas por sequências de DNA muito similares, e diferem apenas pelos 11 aminoácidos. Esse grau de diferenciação sugere, com base no percentual aproximado de mutação dos genes nos vertebrados, que esses genes começaram a divergir entre si há cerca de 40 milhões de anos. Parece que o gene ancestral da opsina “verde” foi duplicado naquela época, durante a evolução inicial dos primatas do Velho Mundo, e os dois genes começaram a divergir. Nos seres humanos, esses dois genes estão localizados muito próximos no cromossomo X, sugerindo que eles surgiram através de uma duplicação ancestral nessa parte do genoma. Algumas espécies de primata do Novo Mundo, como o macaco-coruja, um animal noturno, são monocromatas e, portanto, cegos para cores. Porém, a maioria de outras espécies de macacos do Novo Mundo possui uma forma de visão de cor tricromata. Esses macacos possuem apenas dois genes da opsina em seu genoma – a opsina “azul” e a “verde”. Como nos primatas do Velho Mundo, o gene da opsina “verde” é encontrado no cromossomo X, mas, nesse caso, o gene não foi duplicado. Ao contrário, dois alelos desse gene estão presentes na população. Um dos alelos é sensível à luz verde e o outro é mais sensível à luz vermelha. Um indivíduo que é heterozigoto para esses alelos (que possui uma cópia do alelo “verde” e uma cópia de


166  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... sua variante “vermelha”) é funcionalmente tricromata, expressando as opsinas “azul”, “verde” e “vermelha”. Deve ser lembrado que o gene da opsina “verde” é encontrado no cromossomo X. Os primatas machos possuem apenas uma cópia do cromossomo X e uma cópia do cromossomo Y. Portanto, os machos dessa espécie são sempre homozigotos para o gene da opsina “verde” e são funcionalmente dicromatas. Nessas espécies, os machos são cegos para cores vermelho/verde, enquanto as fêmeas podem ser cegas para cores ou tricromatas, dependendo se são heterozigotos para esse gene. Dos primatas do Novo Mundo, apenas os macacos-gritadores desviam desse sistema. Neles, o gene da opsina “verde” foi duplicado, como na situação dos primatas do Velho Mundo. Portanto, os “macacos-gritadores” machos e fêmeas são tricromatas e possuem visão de cores similar à dos seres humanos. Como os macacos do Novo Mundo divergiam dos do Velho Mundo antes da evolução dos primatas, a duplicação do gene nos “macacos-gritadores” é independente daquela compartilhada por todos os primatas do Velho Mundo. Isso parece ser um pouco mais recente, pois as opsinas “verde” e “vermelha” dos “macacos-gritadores” diferem entre si por apenas oito aminoácidos. Assim, a verdadeira tricromacia evoluiu pelo menos 2 vezes nos primatas, 1 vez na linhagem que deu origem aos primatas do Velho Mundo e outra nos ancestrais dos “macacos-gritadores”. A múltipla evolução independente do traço fenotípíco sugere fortemente que esse traço foi selecionado durante a época da evolução para alguma função importante. Por exemplo, ao conseguir distinguir os vários tons de vermelho e verde, os primatas facilmente poderão encontrar uma fruta madura no meio das flores. A visão de cores requer vários tipos de fotorreceptores. Além de detectar formas e movimentos, vários animais são capazes de detectar o comprimento de onda da luz, um fenômeno que experimentamos como cor. Para detectar as cores, um animal tem que ser capaz de distinguir entre diferentes comprimentos de onda. Os animais conseguem porque possuem mais de um tipo de célula fotorreceptora, cada uma contendo um fotopigmento que é sensível à luz de comprimentos de onda específicos. Os seres humanos podem distinguir cerca de 1.500 comprimentos de onda entre 400 nm (azul) e 700 nm (vermelho), diferenças no comprimento de onda de cerca de 0,2 nm. Isso pode sugerir que os seres humanos precisariam de milhares de fotopigmentos e células receptoras diferentes; entretanto, os seres humanos possuem apenas três diferentes tipos de cone, com sensibilidades máximas de aproximadamente 440 nm (azul), 530 nm (verde) e 565 nm (vermelho) (Fig. 37). A luz de determinado comprimento de onda estimula os três tipos de cones, porém em diferentes graus. A retina e o cérebro comparam então o resultado de cada tipo de receptor e deduz a cor do estímulo. Cada cone é extremamente sensível a um específico comprimento de onda de luz, porém também pode ser estimulado pela luz de outros comprimentos de onda. Portanto, como o cérebro pode distinguir entre um estímulo de baixa intensidade no pico do comprimento de onda e um estímulo forte em outro comprimento de onda? Logicamente, um único cone não pode produzir uma informação sobre o comprimento de onda da luz. Os resultados de todos os tipos de cones têm que ser usados para avaliar o comprimento de onda da luz. O primeiro estágio desse processo ocorre nas células horizontais e ganglionares da retina, onde a inibição lateral pelas células horizontais desempenha uma importante função no processamento inicial da informação da cor. Esse sistema, denominado visão de cor tricromática, permite que os seres humanos enxerguem uma ampla escala de cores, utilizando apenas três tipos de fotorreceptor de cone.


167  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 0 560 nm

Log relativo da sensibilidade

-1

Vermelho

530 nm Verde

-2 420 nm

Azul

0

400

500 600 700 Comprimento de onda (nm)

Fig. 37  Aproximações do espectro de absorção dos três cones humanos. (Boyton RM. Human color vision. New York: Holt, Rinehart and Wiston, 1979.)

Pássaros, répteis e peixes de águas rasas podem ser tricromáticos, tetracromáticos ou mesmo pentacromáticos (dependendo das espécies). É difícil entender o mundo visual de um animal pentacromático. Provavelmente, os fotorreceptores adicionais permitem que essas espécies discriminem entre as cores que parecem as mesmas para os seres humanos, e algumas espécies conseguem detectar a luz na escala ultravioleta ou na infravermelha, o que não ocorre com os seres humanos. A maioria dos mamíferos é dicromata, e possui apenas cones de comprimento de onda médios (verdes) e pequenos (azuis) (além dos bastonetes) em suas retinas. Como os dicromatas não possuem o cone “vermelho”, esses animais não distinguem entre as cores vermelha e verde, da mesma forma como o ser humano, que é cego para as cores vermelho/verde. Vários mamíferos marinhos a alguns roedores e carnívoros noturnos perderam um desses pigmentos e tornaram-se monocromatas que não conseguem distinguir as cores. Como os animais antigos semelhantes a répteis com pelo menos visão de cor tricromática são os prováveis ancestrais dos mamíferos, podemos deduzir que estes perderam um ou mais genes do fotopigmento dos ancestrais. Acredita-se que os mamíferos evoluíram primeiro como animais noturnos (apareceram pela primeira vez durante a época dos dinossauros), e, naquele tempo, alguns genes necessários para a visão de cores podem ter sido perdidos porque não eram necessários à visão para a luz fraca. A tricromacia foi depois restaurada apenas nos primatas. Entretanto, surpreendentemente, a visão de cor tricromática parece ter evoluído independentemente nos primatas do Velho e do Novo Mundo. Em resumo: o olho humano é sensível a comprimentos de onda que oscilam entre 400 e 700 nm; a extensão da luz monocromática varia gradualmente do azul para o verde e vermelho. As pessoas com visão normal podem, em qualquer composição luminosa, combinar diferentes proporções apropriadas das três cores primárias: azul, verde e vermelho. Essa propriedade da visão de cores recebe o nome de trivariância. Essa trivariância forma-se a partir


168  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... dos três tipos de cones, e cada um absorve a luz com um pigmento visual diferente. Um tipo de cone possui pigmento visual que absorve um comprimento de onda mais curto (419 nm), contribuindo para a percepção da cor azul; esse pigmento é denominado B (blue). Outro pigmento é especializado para detectar comprimento de onda médio (531 nm), envolvido com a percepção da cor verde, recebendo a denominação pigmento G (green). O terceiro é seletivo para comprimentos de onda mais longos (559 nm), contribuindo para a percepção da cor vermelha, sendo chamado de R (red). Os três pigmentos de cones possuem três tipos de opsinas. Quando um cone absorve um fóton, sua resposta elétrica é sempre a mesma, independentemente do comprimento de onda desse fóton. Essa propriedade dos cones deriva do fato de que a absorção de luz desencadeia a isomerização de uma porção do pigmento retinal que absorve a luz, o qual passa da forma 11-cis para a all-trans. A sensação visual de uma pessoa que possui apenas um tipo de cone é similar à visão normal durante a penumbra, quando são estimulados apenas bastonetes. A visão de penumbra é acromática. A visão das cores requer pelo menos dois tipos de fotorreceptores com duas sensibilidades espectrais diferentes. Apesar de seu potencial de discriminação, a visão de cores não é útil para discriminar detalhes finos. Publicaram-se estudos sobre o sentido cromático com tipos de defeitos e testes de avaliação clínica. A avaliação do senso cromático tem grande valor na clínica oftalmológica, tanto para o diagnóstico dos defeitos congênitos (daltonismo), como para diagnóstico e acompanhamento dos defeitos adquirido. Diversos testes clínicos podem ser aplicados para esse fim. Porém, é necessário conhecer a proposta e sensibilidade de cada um deles, pois existem grandes variações de resultados, dependendo da doença que se procura diagnosticar, se congênita ou adquirida.

Potenciais elétricos retinianos Eletro-oculografia sensorial (EOGs) É uma diferença de potencial estável, medida entre a córnea e a retina. Essa diferença de potencial, essencialmente medida entre as faces anterior e posterior do olho, é produzida pela retina. Foi demonstrado que esse potencial é de 20 mV, com negatividade na face coroidal (Fig. 38).

+

EP

A

20mV

B

Figs. 38 (A e B)  A. Um eletródio colocado no epitélio pigmentado da retina mede uma diferença de potencial de mV. B. Esquema do campo elétrico retiniano. A córnea adquire a eletropositividade das camadas internas da retina, enquanto a região periocular adquire a eletronegatividade das camadas externas.


169  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A origem do eletro-oculograma não está totalmente compreendida. Os registros de microeletrodos intrarretinianos em animais indicam que a adaptação à luz causa o aumento da atividade iônica, provavelmente produzida pelos fotorreceptores, que se ligam à membrana de superfície apical do epitélio pigmentado da retina. Isto provoca uma despolarização da superfície basal do epitélio pigmentado da retina pelo segundo mensageiro intracelular no epitélio pigmentado, com aumento da transmissão dos íons de cloreto (Cl-). O resultado é um potencial transepitelial do epitélio pigmentado que produz, na superfície basal do epitélio pigmentado, uma carga negativa que pode ser medida indiretamente como uma mudança da carga positiva da córnea. Esse aumento no potencial transepitelial do epitélio pigmentado em resposta à luz é conhecido como componente sensível à luz do eletro-oculograma. Um potencial transepitelial do epitélio pigmentado mais baixo no relacionado com a atividade fotorreceptora induzida pela luz existe no escuro e é o componente insensível à luz do eletrooculograma. Assim, o eletro-oculograma é a medida da função dos fotorreceptores do espaço sub-retiniano e do epitélio pigmentado (Fig. 39). O mecanismo de pico de luz (lighy rise) Luz absorvida pelos fotorreceptores Substância desconhecida liberada no espaço sub-retiniano Substância liga-se a receptores na superfície apical da célula do epitélio pigmentado da retina

Segundo mensageiro é liberado no citoplasma da célula do epitélio pigmentado da retina

Canais de cloreto abrem-se na membrana basal da célula do epitélio pigmentado da retina Fig. 39 Diagrama de Steinberg do mecanismo do pico de luz (light rise). (Steinberg RH. Interractions between the retinal pigment epithelium and the neural retina. Doc Ophthalmol., 160, 327-346, 1985.)

A medida normal do índice é de 252% e o limite inferior da sensibilidade é de 185%. A relação Luz/Escuro é a seguinte: (Fig. 40) Normal: superior a 185% Maculopatia: 160 a 130% Extinto: inferior a 130% A oscilação rápida do EOG ocorre em torno de 60 a 75 s após o início da adaptação à luz. A oscilação rápida é produzida pela hiperpolarização da membrana basal do EPR em resposta à redução de K+ extracelular dos segmentos externos do fotorreceptor. A utilidade clínica das oscilações rápidas do EOG não está clara, sendo necessárias técnicas especializadas de registro. Breves períodos claros e escuros alternados de 60 a 80 s cada são recomendados para o


170  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... registro de oscilação rápida, não sendo essencial um período de pré-adaptação. O registro contínuo das sacadas é feito durante pelo menos seis ciclos claros e escuros completos. As oscilações rápidas diminuem com a luz e aumentam com a escuridão, e são retardadas em aproximadamente 50% no ciclo do estímulo.

LUZ 800

400

D

V b

0

5

10

15 21 Tempo (minutos)

Fig. 40 Eletro-oculograma. (Dorne PA; Espiard IF. L’électro-oculogramme. Arch. Ophthalmol., 31, 3, 217-224, 1971.)

Eletrorretinografia com luz O eletrorretinograma é uma resposta elétrica produzida pela retina frente a uma estimulação luminosa. O potencial receptor precoce (early receptor potential – ERP) é uma forma de onda transitória e rápida, registrada quase imediatamente após um estímulo luminoso em um olho adaptado ao escuro. A resposta, que é completa em 1,5 m, origina-se do descoramento dos fotopigmentos ao nível dos segmentos externos dos fotorreceptores. Esse potencial consiste em dois componentes, designados R1 e R2. A porção positiva corneana inicial (R1) possui um tempo de pico de aproximadamente 100 microssegundos (ms) e parece ser, em princípio, uma resposta do cone. O segundo, o componente negativo corneano (R2), possui um tempo de pico de aproximadamente 900 ms e consiste em contribuições dos bastonetes e cones. Esse componente negativo corneano será essencialmente completo quando a “onda a” começar (Fig. 41). Os componentes negativos e positivos do potencial receptor precoce resistem à anóxia. Esse potencial parece refletir ocorrências moleculares dentro dos pigmentos visuais dos fotorreceptores e corresponde a suas cinéticas fotoquímicas. O componente positivo corneano R1 foi associado à conversão de lumirrodopsina em metarrodopsina I durante o descoramento do pigmento visual, enquanto o componente negativo corneano, R2, é gerado pela conversão da metarrodopsina I em metarrodopsina II.


171  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... R1

20 µV 0,5 µs

a1

R2

Fig. 41  Potencial receptor precoce em um indivíduo normal de 28 anos. Componentes: corneopositivo (R1) e corneonegativo (R2) do potencial receptor precoce, seguido pela onda a1 do ERG. A seta indica artefato traçado inferior: primeiro estímulo. Traçado inferior: segundo estímulo, após 2 min. (Tamai A. Studies on the early receptor potential in the human eye. III. ERP in primary retinitis pigmentosa. Yonago Acta Méd., 1, 18-29, 1974.)

Imagina-se que o potencial receptor precoce seja originário do resultado de deslocamentos de descargas que ocorrem nos segmentos externos dos fotorreceptores durante as reações fotoquímicas já descritas. Seu nível de recuperação foi relacionado aos níveis de regeneração desses pigmentos visuais. O potencial receptor precoce humano provavelmente é gerado predominantemente pelos cones. Através da avaliação de indivíduos com deficiência de cones, a contribuição do bastonete ao potencial receptor precoce foi estimada entre 20 e 49%. Essa resposta nos seres humanos tecnicamente é consideravelmente mais difícil de ser registrada do que o eletrorretinograma (ERG) e, portanto, não é vista em registros de ERG rotineiros. Ela requer o uso de um estímulo de luz de alta intensidade, o uso de uma lente especial e isolamento do eletrodo de registro do estímulo luminoso para evitar um artefato fotoelétrico que impeça o registro da resposta do potencial receptor precoce. A medição do potencial receptor precoce pode ser útil no estudo das desordens da retina humana que causam degeneração da célula fotorreceptora porque ela reflete uma medida direta da atividade do fotopigmento visual. Sua amplitude é proporcional à quantidade de moléculas branqueadas de pigmentos. A onda “a” do eletrorretinograma, chamada de PIII, é designada por alguns autores do potencial receptor tardio. Ela tem origem nos fotorreceptores onde ela é consequência das modificações das correntes iônicas. Na obscuridade, os canais iônicos do segmento externo são abertos. Na+ penetra no segmento externo e K+ sai do segmento interno. Existe então uma corrente de obscuridade que propaga, agora com valor fixo, a diferença de potencial entre o interior e o exterior do fotorreceptor. A luz bloqueia a entrada do Na+, o que provoca uma hiperpolarização da célula que se torna mais negativa. Este fenômeno depende da intensidade da luz e cria a “onda a”. A “onda a” dos cones, é mais rápida que a “onda a” dos bastonetes.


172  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A “onda b” parece estar localizada distalmente na camada nuclear interna. Essa onda do eletrorretinograma é proveniente, provavelmente, das células da camada nuclear interna. A forma da resposta da célula de Müller é similar à “onda b” do eletrorretinograma. As respostas intracelulares das células da camada nuclear interna do mudpuppy (Necturus maculosos) que mais se assemelham à “onda b” do eletrorretinograma são as das células de Müller (Fig. 42). Latência Log I -1

Célula horizontal

35 ms

Latência Log I -3 ERG 10 mV Célula bipolar 121 ms

35 ms

0,1 mV 5 mV Célula amácrima Célula de Müller 128 ms

110 ms

Fig. 42 Respostas intracelulares das células da camada nuclear interna. A resposta das células de Müller lembra, em latência e forma, a “onda b”, à direita. À esquerda, comparação das latências e formas das respostas dos neurônios e das células de Müller. (Dowling JE. Organization of vertebrate retinas: the Jonas M. Friedenwald lecture Year Book. Ophthalmol P, 221-225, 1970. Invest. Ophthalmol, 9, 655-680, 1970.)  

5 mV

5 mV

Célula de Müller 0,2 s

90 ms 10 mV 0,5 s

Foi proposto um modelo que tenta explicar como o fluxo da corrente no espaço extracelular ao longo da célula de Müller gera a voltagem da “onda b” (Fig. 43). Os locais onde o potássio é liberado por neurônios ativos estão localizados, respectivamente, na interface das regiões I e II, e II e III; nesses locais, denominados escoadouros da corrente, esta flui para a célula de Müller, produzindo as várias trajetórias, mostradas na Figura 43. Considerando que a “onda b” é clinicamente registrada na córnea como um potencial transretiniano, a contribuição para a voltagem da “onda b” desde o escoadouro proximal é relativamente insignificante. Devido à localização do escoadouro proximal a meio do caminho da célula de Müller, existem duas correntes opostas, aproximadamente da mesma magnitude. Por outro lado, o escoadouro da corrente distal está assimetricamente colocado ao longo da célula de Müller e, portanto, dá origem ao grande potencial corneopositivo registrado como “onda b”. A fonte distal (K+)o é importante para a geração da “onda b”. Sugere-se que (K+)o na retina distal tem origem na atividade das células bipolares despolarizantes. Esse modelo está em estudos, com o uso da análise da densidade da fonte da corrente e dos agentes tóxicos-gliais seletivos, para se determinar se outras células retinianas também estão contribuindo para a resposta da “onda b”.


173  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

70

MLE

r

CNE

I 60

CPE h

Profundidade da retina (%)

50

CNI b

II

a

40

30 CPI

20

III

10

g CCG

0

MLI

Fig. 43  A relativa espessura retiniana é baseada nas dimensões observadas em cortes fixados com Os04 (70% de profundidade retiniana correspondem a cerca de 105 mm). A célula de Müller (marcada com pontos) estende-se da membrana limitante interna (MLI) na superfície vítrea da retina à membrana limitante externa (MLE) na camada nuclear externa (CNE). O fluxo de corrente proposto estabelecido em torno da célula de Müller é indicado por setas. Há um escoadouro da corrente distal na interface das regiões I e II e uma de corrente proximal na interface das regiões I e III. Tipos de células: g, ganglionar; a, amácrina; b, bipolar; h, horizontal; r, receptora; CCG, camada de célula ganglionar; CPI, camada plexiforme interna; CNI, camada nuclear interna; CPE, camada plexiforme externa. (Kline,R; Ripps, H; Dowling, J.E.: Proc. Natl. Acad. Sci, USA, 75, 5727,1978).

Como as células de Müller respondem à iluminação? Há evidência de que as células de Müller, como a glia em outras partes do sistema nervoso, são sensíveis às mudanças locais na concentração de íons de potássio extracelular. Numa região de aumento de potássio, a membrana da célula de Müller tenderá a despolarizar-se, atuando como um escoadouro da corrente, enquanto, numa região de diminuição, tenderá a hiperpolarizar-se, atuando como uma fonte da corrente. A Figura 44 ilustra um modelo do que pode ocorrer no nível dos íons de potássio em diferentes partes da retina, após iluminação, e os fluxos resultantes da corrente. O modelo admite que os pés das células de Müller, que formam a membrana limitante interna entre a retina e o vítreo, possuem uma permeabilidade particularmente alta para os íons de potássio. Isto significa que os pés atuarão como as fontes da corrente para os escoadouros criados pelo aumento do potássio local, ou dos escoadouros da corrente para as fontes, criados pelo esvaziamento do potássio local, e que haverá um fluxo da corrente entre os pés e as regiões de mudança de potássio. Três dessas regiões são mostradas: próximo aos receptores, a luz causa um esvaziamento (fonte distal); na região da camada plexiforme externa, causa um aumento (escoadouro distal); e, na região da camada plexiforme interna, causa um aumento (escoadouro proximal). Cada região gera uma fotocorrente que será um componente do eletrorretinograma, embora as duas correntes originárias das regiões distais sejam mais proeminentes, devido à distância radial relativamente longa sobre a qual a corrente flui.


174  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Diminuição do (K+)o pela iluminação Camada de segmento interno

K K

K

Membrana limitante externa Camada nuclear externa Camada plexiforme externa Camada nuclear interna

K K

K

K

K

Célula de Müller Corrente distal escoadouro

K

Aumento do (K+)o pela iluminação

K K

Camada plexiforme interna

K K

Corrente distal fonte

K

K

K

K K

K K

Corrente proximal escoadouro

Camada celular ganglionar Corrente proximal fonte Escoadouro Membrana limitante interna Fig. 44 Modelo para a geração do eletrorretinograma. Acredita-se que as mudanças locais na concentração de potássio extracelular ocorram em diferentes regiões da retina, como resultado da iluminação. As fontes e escoadouros da corrente da membrana na célula de Müller correspondem a essas regiões e geram vários componentes do fluxo da corrente em tomo da célula. (O modelo é baseado em dados da retina da rã e foi proposto por Newman, EA; Odette. LL, J. Neurophysiol , 51, 164-182, 1984.) Ainda existe alguma discussão sobre a exata localização de fontes e escoadouros nas retinas de diferentes espécies. Por exemplo, na retina do primata não há evidência de um escoadouro de corrente proximal, nem o fluxo da corrente parece ser forçado através dos pés das células de Müller; ao contrário, há uma grande região proximal onde a corrente cruza a membrana da célula de Müller para completar o circuito organizado pelas mudanças em outras regiões).

O que causa as mudanças no potássio? No escuro, o receptor apresenta uma corrente que, distante dos segmentos externos, é transmitida através da membrana celular pelos íons de potássio. Esse fluxo de potássio passivo externo está em equilíbrio com o fluxo interno por meio de um mecanismo de troca de sódio/ potássio ou “bomba”, que existe para evitar o desaparecimento dos gradientes iônicos através das membranas. A luz, ao reduzir o fluxo passivo, cria um movimento interior e, assim, um esvaziamento local, provavelmente na região dos prolongamentos internos, onde, supõe-se, as “bombas” de sódio são mais ativas. Os mecanismos básicos dos aumentos de potássio são mais obscuros. Na camada plexiforme externa, as células bipolares despolarizantes provavelmente são responsáveis por, pelo menos, parte do efeito, porque os tratamentos que eliminam seletivamente suas respostas, mas mantêm as células hiperpolarizantes em funcionamento, também suprimem o componente da “onda b” do eletrorretinograma que surge da fonte distal. Os neurônios envolvidos no aumento proximal não são conhecidos. Na retina do primata, o aumento parece não ocorrer, uma vez que não foi encontrado o recipiente proximal.


175  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Foi relatada pela primeira vez a presença de uma série de pequenas ondas oscilatórias superpostas à parte ascendente da “onda b” do eletrorretinograma após estimulação por um intenso flash de luz. Em seguida, chamou-se essas pequenas ondas de potenciais oscilatórios (POs). Esses potenciais são componentes de alta frequência e de baixa amplitude do eletrorretinograma, com uma frequência de cerca de 100 a 160 Hz, para a qual podem contribuir os sistemas de bastonete e cone. Comparativamente, as “ondas a e b” são dominadas por componentes de frequência de cerca de 25 Hz (Fig. 45). ERG

b O2 O1

a

G=200 µV/div Latências de a e b

V=100 ms Amplitudes de a e b

Fig. 45 Eletrorretinograma escotópico normal.

A origem celular dos potenciais oscilatórios na retina é incerta, embora seja provável que eles sejam gerados por elementos celulares diferentes daqueles que geram as “ondas a e b”. As atuais informações sustentam a conclusão de que as células da parte interna da retina, supridas pela circulação retiniana, como as amácrinas ou possivelmente as células interplexiformes, são geradoras desses potenciais. A Injeção intravítrea de glicina, que produz mudanças morfológicas nas células amácrinas, resulta na perda dos potenciais oscilatórios. Fármacos que servem como antagonistas para os neurotransmissores inibitórios, o ácido gama-aminobutírico (GABA), a glicina e a dopamina, podem seletivamente reduzir os potenciais oscilatórios. A redução na amplitude dos potenciais oscilatórios torna-se aparente na presença de isquemia retiniana, como aquela observada em pacientes com retinopatia diabética, na oclusão da veia central da retina e na retinopatia da anemia de células falciformes. Foi também relatada a redução das amplitudes dos potenciais oscilatórios em pacientes com retinosquise juvenil ligada ao sexo, em pacientes com cegueira noturna congênita estacionária e pacientes com a doença de Behçet.


176  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Embora os potenciais oscilatórios sejam gerados por células da parte interna da retina, eles serão reduzidos em amplitude pelas desordens que afetam as células retinianas mais distais e externas, porque as células distais produzem sinais elétricos que incluem os impulsos para as células mais proximais que geram os potenciai oscilatórios. Assim, as doenças que parecem afetar inicialmente a retina externa, tais como distrofia de cone ou retinopatia pigmentária, reduzem os potenciais oscilatórios, assim como as amplitudes das “ondas a e b”. A “onda c” constitui o componente PI e se origina, segundo Noell, no epitélio pigmentado da retina. Atualmente, a técnica com microeletródios veio confirmar o achado (Quadro 6). A “onda c” não só tem origem no epitélio pigmentado, como também parece que a membrana basal ou membrana de Bruch participa de suas características.

Quadro 6  Respostas eletrofisiológicas relacionadas com a luz no epitélio pigmentado da retina

Medida clínica

Origem

Processo fisiológico

Carga medida na córnea, tempo e características

Oscilações lentas do EOG

Membrana basal do EPR

Despolarização causada pelo aumento de transmissão de Cl-

Potencial fixo positivo com pico de 7 a 12 min com adaptação à luz

Oscilações rápidas do EOG

Membrana basal do EPR

Hiperpolarização causada pela redução de K+ extracelular da atividade fotorreceptora

Potencial fixo diminuindo rapidamente durante 60 a 75 min do período de luz e aumentando rapidamente com período similar de escuridão

“Onda c” do ERG (contribuição positiva)

Membrana apical do EPR

Hiperpolarização causada pela redução de K+ extracelular da atividade fotorreceptora

Potencial transitório positivo de 2 a 5 s após início do estímulo do flash

EPR: Epitélio pigmentado da retina.

Eletrorretinograma com padrão xadrez O eletrorretinograma com padrão xadrez apresenta dois tipos de traçados diferentes, na dependência de frequência empregada para a estimulação. Frequência de reversão variando entre 1 e 10 ciclos por segundo fornecem uma resposta chamada “transiente”, enquanto, se a reversão variar entre 10 e 20 ciclos por segundo, teremos a resposta steady state. A resposta transiente é a mais utilizada em clínica. Observam-se no registro um componente positivo e um componente negativo. O componente positivo tem o pico em torno de 50 ms (P50) e pode, ocasionalmente, estar precedido de uma pequena deflexão negativa com pico em 35 ms (P35). O componente negativo principal tem o pico em torno de 95 ms (N95). As amplitudes de P50 e de N95 são medidas da linha de base aos seus respectivos picos ou, alternativamente, o pico de P50 ao pico de 95. O tempo de registro varia usualmente de 125 a 500 ms, notando-se que tempos maiores englobam parte da resposta seguinte (Fig. 46).


177  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... ERG

P50

N35 N95

Fig. 46 Eletrorretinograma padrão xadrez normal.

Eletrorretinografia multifocal O eletrorretinograma multifocal (ERG-M) permite registros de múltiplas respostas do ERG espacialmente resolvidas, da retina até uma área central de cerca de 25°. Com o uso do eletrorretinograma multifocal (ERG-M), de um modo geral, não apenas a resposta a determinado estímulo da retina, mas também as reações de várias áreas da retina são medidas em um único registro. Para tal, a retina é dividida em várias áreas, e cada uma é estimulada com uma série especial de desenho (sequência m) de quadros de estímulo claros e escuros. Como cada uma das áreas de estímulo produz uma reação de acordo como o estímulo usado, é gerada uma soma de sinais na córnea, que consiste na reação de todas as áreas. Essa soma de sinais contém a reação das áreas estimuladas da retina, e, com a ajuda de um método especial de avaliação (cruzamento-correlação-função), é possível extrair cada resposta única das áreas correspondentes dessa soma de sinais. Embora as ondas apresentadas se pareçam com ERG, elas não são respostas, da mesma forma como o ERG padrão é uma realidade fisiológica. Mais exatamente, elas são construções matemáticas conhecidas como kemels de primeira ordem, porém se comportam mais como as conhecidas “ondas a e b” do ERG, já tendo sido demonstrado que podem ser usadas clinicamente da mesma forma. Resumo Atualmente, observam-se atentamente os resultados clínicos da eletrorretinografia por padrão xadrez e da eletrorretinografia multifocal. Aceita-se a divisão da eletrofisiologia coroidorretiniana distribuindo entre os exames: (1) eletro-oculografia; (2) eletrorretinografia com luz; (3) eletrorretinografia com padrão xadrez; (4) eletrorretinografia multifocal (Fig. 47).


178  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Eletrofisiologia visual

EOG

MERG

OD OE Mancha cega

OD OE

C

C

B

B

B

C

B

C

B

FERG H BP

BP

BP

BP BP

BP

A

A

PEV PERG G

G G

G

Fig. 47 Esquema mostrando os principais registros elétricos na retina e via óptica.

VIAS ÓPTICAS Introdução Retina A retina constitui o estrato neurossensorial do olho. É fina, variando de 0,56 mm, perto do disco óptico, a 0,1 mm, anterior ao equador, continuando nessa espessura até a ora serrata, que representa uma margem com denteações. Aqui termina a parte nervosa, parte óptica ou retina propriamente dita, porém uma fina prolongação da membrana estende-se anteriormente, cobrindo os processos ciliares e a íris, formando a parte ciliar e a parte irídica da retina. A parte óptica ou retina propriamente dita é a região que transforma o estímulo luminoso em impulso nervoso, resultando a sensação de visão. A parte ciliar da retina está reduzida a uma delgada película que se compõe de duas camadas de células: uma externa, pigmentada, e outra interna, não pigmentada. A parte irídica da retina está representada por duas camadas de células pigmentadas. A parte óptica da retina está constituída por 10 camadas: (1) camada do epitélio pigmentado; (2) camada de bastonetes e cones; (3) membrana limitante externa; (4) camada nuclear externa; (5) camada plexiforme externa; (6) camada nuclear interna; (7) camada plexiforme interna; (8) camada de células ganglionares; (9) camada de fibras nervosas; e (10) membrana limitante interna. A camada do epitélio pigmentado está constituída por células cuboides pigmentadas que contêm mais pigmentos na região macular dentro de uma área que mede de 4 a 5 mm de diâ-


179  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... metro. Um achado característico dessas células é o pleomorfismo, principalmente na periferia da retina, onde temos células com grandes variações tanto em tamanho como em forma. Essa camada permanece através da vida como uma camada única de epitélio colunar baixo, formado aproximadamente de 5 milhões de células. As principais funções do epitélio pigmentado são: (1) fagocitose dos segmentos externos apicais das células fotorreceptoras; (2) síntese de melanina pelo retículo endoplasmático liso; (3) transporte de íons pelas mitocôndrias e invaginações da membrana; e (4) absorção da luz que atravessa a retina, diminuindo, assim, o fenômeno da dispersão. Os fotorreceptores são de dois tipos: os bastonetes e os cones, e são células sensoriais da cadeia visual. São de forma alongada, com duas partes: uma expansão externa e uma interna. Existem, em média, 125 milhões de bastonetes e 6,5 milhões de cones. Os bastonetes são sensíveis a uma estimulação com baixa luminância; os cones respondem a uma estimulação de alta luminância e a uma estimulação colorida. Os bastonetes apresentam um segmento externo que é envolvido por uma membrana plasmática e está formado por um empilhamento de 700 a 1.000 discos membranáceos sem continuidade com a membrana celular. O cílio de conexão une o segmento externo ao segmento interno. Compreende o corpúsculo basal, situado no segmento interno, o cílio, envolvido de seu complexo periciliar. Está constituído de uma coroa de 9 pares de túbulos, porém não há o microtúbulo central, contrariamente ao cílio vibrátil. O segmento interno está formado por duas partes: o elipsoide e o mioide. O elipsoide é uma região rica em mitocôndrias e é a casa de força do fotorreceptor. Q mioide está ligado à síntese de proteínas e é uma zona rica em retículo endoplasmático rugoso e aparelho de Golgi. A seu nível, encontram-se ainda numerosas organelas do citoesqueleto, tais como microtúbulos e microfilamentos. O núcleo é redondo ou ovalar e possui um nucléolo. A fibra interna liga o corpo celular à sinapse e corresponde ao axônio do bastonete, rico em microtúbulos com mitocôndrias e vesículas do retículo endoplasmático. A sinapse ou esférula é ovalar, rica em microtúbulos, ribossomos, vesículas pré-sinápticas e mitocôndrias. Sua extremidade interna é invaginada pelas extremidades de 2 a 7 dendritos de células bipolares de bastonetes e células horizontais. Os cones extrafoveolares não são bem conhecidos. São diferenciados dos bastonetes pela forma do segmento externo e de suas sinapses. O segmento interno é mais rico em mitocôndrias, a fibra externa é mais curta, o núcleo é maior e a fibra interna é mais longa. O segmento externo tem uma forma cônica menos alta e mais longa que o bastonete e, em média, possui 200 a 500 discos. Contrariamente aos bastonetes, a membrana citoplasmática é contínua com a membrana dos discos. Os cones foveolares são diferentes dos precedentes. São mais longos, mais estreitos, o segmento externo é mais plano e os discos são em número de 1.000 a 2.000. No segmento interno são encontrados o elipsoide e o mioide. As sinapses apresentam, como a nível dos bastonetes, as invaginações, porém existem as sinapses superficiais. As sinapses se processam com as células bipolares e as células horizontais. As invaginações profundas formam as tríadas simétricas, podendo haver 25 por pedículo. A nível das sinapses superficiais, os elementos estão em contato sem invaginação. Existem


180  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... ainda, nas faces laterais, contatos entre os cones e bastonetes. Esses contatos são em forma de nexo e seus comportamentos são desconhecidos. Os fotorreceptores fazem conexões com células bipolares e horizontais por meio de sinapses. A esférula do bastonete contém barras sinápticas para formar uma tríade que está conectada por poucos processos sinápticos das células bipolares e horizontais. Os pedículos dos cones fazem muitos contatos, não apenas com células bipolares e horizontais, mas também com outros pedículos e esférulas de bastonetes. A membrana limitante externa recebeu este nome porque em corte sagital, visto à microscopia óptica, tinha um aspecto de membrana, porém a microscopia eletrônica veio a revelar que se trata de uma região de complexos juncionais (zônulas de aderência entre as extremidades externas da célula de Müller e as células fotorreceptoras adjacentes). A camada nuclear externa é formada pelos núcleos das células fotorreceptoras. O núcleo de cada fotorreceptor divide a célula em uma porção apical ou externa, que é o aparelho fotorreceptor, e uma porção basal interna, que tem um trajeto vertical na camada plexiforme externa, onde vai formar sinapse com o segundo neurônio visual e com as células horizontais. A camada plexiforme externa está formada pelas sinapses entre as células fotorreceptoras com as células bipolares e horizontais. Na região macular, a camada plexiforme externa é mais espessa, indo de uma espessura média de 20 para 50 mm; isto porque, nessa região, os axônios, principalmente dos cones, tornam-se mais oblíquos e mais longos. Nessa zona, a camada plexiforme externa é conhecida como camada de fibras de Henle. A camada nuclear interna é formada pelos núcleos das células bipolares, neurônios de associação (células horizontais e células amácrinas) e, também, núcleos das células de Müller. As células em maior número dessa camada são as bipolares, que correspondem ao segundo neurônio do sistema visual. Seus dendritos fazem sinapse mais externamente com os fotorreceptores e, mais internamente, com as células ganglionares. As células horizontais estão localizadas na parte externa da camada nuclear interna. Elas fazem numerosas ligações neuronais horizontais, entre fotorreceptores e células bipolares ao nível de camada plexiforme externa. As células amácrinas estão situadas mais internamente e enviam seus processos para a camada plexiforme interna. Têm uma função de integração semelhante à das células horizontais. O corpo celular e os processos citoplasmáticos alongados das células de Müller ocupam quase que inteiramente o espaço extraneural da retina. Em contraste com os outros elementos da retina que apresentam uma função fotorreceptora ou neuronal, as células de Müller têm função importante na fisiologia da retina. Na retina, além das células de Müller, existem outras células gliais – astrócitos, micróglia e, mais raramente, oligodendrócitos. Os astrócitos são em maior número e estão localizados em tomo dos vasos sanguíneos. A camada plexiforme interna é a segunda e última região sináptica da retina. Consiste nos processos das células amácrinas, axônios das células bipolares e dendritos das células ganglionares. Alguns núcleos podem ser vistos, ocasionalmente, nessa região, e representam os corpos celulares deslocados, ganglionares e células amácrinas. O restante do espaço é preenchido pelos prolongamentos das células de Müller, que fazem um trajeto vertical nessa camada. A camada de células ganglionares contém as células ganglionares que representam o terceiro neurônio das vias ópticas. As células ganglionares variam de tamanho, apresentando


181  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... dendritos na camada plexiforme interna e seus axônios na camada de fibras. Esses axônios, que nunca se ramificam, também mostram grandes variações de tamanho. As células interplexiformes são interneurônios pequenos e difíceis de diferenciar das células amácrinas. Seus corpos celulares situam-se a nível da camada plexiforme interna ou estão em contato com células bipolares e células horizontais. A camada de fibras do nervo óptico é formada pelos axônios não mielinizados das células ganglionares. Esses axônios estão distribuídos em feixes que se estendem paralelamente à superfície da retina e convergem ao nível do disco óptico, formando o nervo óptico. Ao atravessar a lâmina crivosa, esta recebe a bainha de mielina. A camada de fibras nervosas tem um trajeto paralelo à superfície. Nasalmente, as fibras convergem em direção ao disco, formando um modelo radial, enquanto as fibras temporais têm um trajeto arqueado. Isto ocorre porque as fibras temporais fazem seu trajeto para o nervo óptico por fora da fóvea. Axônios, que se originam na fóvea, passam diretamente para o disco, constituindo o feixe papilomacular. A camada limitante interna está constituída por uma lâmina basal que cobre as fibras de Müller. Funciona como uma verdadeira membrana basal, que forma a interface retina, vítreo. Pela microscopia eletrônica, os processos das células de Müller e algumas células gliais compreendem o término celular da retina propriamente dita. Suas superfícies vitrais exibem uma membrana basal de 0,5 µm de espessura, que é contínua com fibrilas do vítreo. Podemos discernir, na análise dos componentes celulares da retina, uma organização vertical que, de fora para dentro, consiste na ligação de fotorreceptores com células bipolares e destas com as ganglionares, sobreposta a uma organização lateral que consiste na associação dos componentes da organização vertical pelas células horizontais e amácrinas. Quanto ao suprimento sanguíneo da retina, podemos dizer que se distinguem duas zonas: (1) uma avascular, correspondendo às camadas do epitélio pigmentado e de bastonetes e cones, nutrindo-se através da coriocapilar; e (2) outra vascular, correspondendo às camadas nuclear interna e ganglionar, procedente da artéria central da retina.

Nervo óptico O nervo óptico, constituído pelos axônios das células ganglionares retinianas em número aproximado de 1.200.000, tem um comprimento de cerca de 45 mm, distinguindo-se nele quatro porções, cujas medidas são distintas, conforme a sua localização. Classicamente são definidas como: intraescleral ou intraocular (1,3 mm), orbital (25 mm), intracanicular (27 mm) e intracraniana (10 mm). A zona intraescleral ou intraocular constitui o disco óptico, cujas paredes são formadas pelo canal escleral, conduto de 0,8 mm de comprimento, oblíquo da parte posterior para frente e de dentro para fora. O orifício anterior apresenta um diâmetro de 1,5 mm, e o posterior, de 3,5 mm, sendo ocupado, em sua porção média, pela lâmina crivosa. Nas bordas do disco óptico, a retina vai se modificando de forma escalonada, de tal modo que vão desaparecendo sucessivamente os cones e bastonetes, a granulosa externa e a interna, o que faz com que a retina termine de forma angulada. O epitélio pigmentado, dessa forma, também fica distante da borda do canal escleral como a coroide, deixando, portanto, uma zona da esclera entre o disco e a borda coroide (Fig. 48).


182  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... 6

7

13

1

9

2 11 3 4 5

10 12 Fig. 48 Disco óptico: 1. área de Martignani; 2. fibras ópticas; 3. retina; 4. epitélio pigmentado; 5. coroide; 6. esclera; 7. lâmina escleral; 8. lâmina crivosa; 9. vasos centrais da retina; 10. fundo vaginal; 11. círculo de Zinn-Haller; 12. tecido de Elschnig; 13. tecido de Kuhnt. (Hamard H. Nerf optique. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21008A10, 4.10.06, 1985; p. 2.)

A camada superficial de fibras nervosas é formada principalmente pelos axônios das células ganglionares, que a esse nível são amielínicos, adquirindo a bainha de mielina no momento em que atravessam a lâmina crivosa. Quando se introduzem no canal escleral, realizam uma mudança de trajetória de 900 na borda do disco, distribuindo-se depois de forma distinta de acordo com a origem das fibras axonais. Nesse nível, os axônios das células ganglionares se isolam da superfície vítrea através de uma camada mono ou pluricelular de células gliais astrocitárias, conhecida como membrana limitante interna de Elschnig. Sob a mesma, na escavação central do disco óptico, existe outra condensação astrocitária, rodeando a artéria e a veia central da retina, denominada menisco central de Kuhnt. Na região pré-laminar, os axônios das células ganglionares são acompanhados de tecido glial, constituído, nessa região, exclusivamente pelos corpos astrocitários e suas expansões. Estes apresentam uma disposição colunar, rodeando os axônios, que, nessa zona, continuam sem serem mielinizados. O núcleo dos astrócitos tem uma membrana nuclear dupla com cromatina condensada e nucléolo visível; o citoplasma contém grande quantidade do aparelho de Golgi, mitocôndrias e retículo endoplásmico rugoso, o que revela uma grande atividade intracelular. Os prolongamentos citoplasmáticos são numerosos, com múltiplas microfibrilas e microtúbulos, apresentando uniões estreitas com os astrócitos adjacentes. Os axônios das células ganglionares se encontram isolados dos tecidos adjacentes por células gliais, constituindo-se perifericamente, ao nível da espessura retiniana, uma condensação conhecida como tecido intermediário glial de Kuhnt. Porém, essa mesma disposição de células gliais ao nível coroide dá lugar ao tecido de Jacoby. A fasciculação a que dão lugar os astrócitos é causada pela orientação que vão apresentar seus processos. Com técnicas imuno-histoquímicas, utilizando anti-GFAP, podem ser distinguidos dois tipos de processos: primários, curtos e de constituição espessa; e secundários, mais finos e largos. Alguns desses processos se orientam paralelos às fibras, enquanto outros formam ângulos retos com as mesmas.


183  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Com referência à sua relação vascular, existe evidência, tanto com técnicas argênteas como com a imuno-histoquímica, de que os astrócitos enviam processos aos vasos sanguíneos, sendo frequente encontrar somas dessas células aderidos à parede vascular, fato que pode ser explicado se levarmos em conta as últimas investigações nas quais se demonstra como os astrócitos terão um papel indutor sobre as células endoteliais do capilar para a formação da barreira hematoencefálica e hematorretiniana. A região laminar (lâmina crivosa) é constituída por expansões esclerais de fibras elásticas e colágenas de 600 Å de diâmetro. Estas apresentam uma disposição que deixa orifícios, por onde os axônios atravessam esse setor antes de mielinizar-se. Nessa região, quase todos os axônios estão em imediato contato com os processos gliais. Nesse nível, o tecido glial apresenta uma série de modificações ao diminuir a área e o volume ocupado pelos astrócitos em relação aos existentes na região pré-laminar. Este é acompanhado com o início da mielinização, assim como com um aumento na área e volume dos exoplasmas. Na região retrolaminar, encontramos os axônios, astrócitos e colunas de oligodendrócitos. Nessa parte, encontramos a artéria e veia centrais da retina. A vascularização da porção intraocular do nervo óptico é constituída por arteríolas dependentes da artéria central da retina e do sistema ciliar. Na camada superficial de fibras nervosas, a principal fonte de nutrição será dada por ramos das arteríolas retinianas principais. Os capilares do disco vão continuar com os capilares peripapilares retinianos, assim como com a malha capilar radial peripapilar. Essa região também é formada por vasos derivados da porção pré-Iaminar. Também colaboram as artérias ciliorretinianas, quando existentes. A região pré-laminar será irrigada sobretudo por ramos centrípetos de vasos procedentes da coriocapilar da coroide peripapilar. Principalmente na região temporal, evidencia-se a contribuição da coroide justapapilar, embora haja autores que tiram a importância desse aporte. A região laminar vizinha também contribui com vasos cuja origem é o círculo de HallerZinn (1754 e 1755), sendo escassos os ramos da artéria central da retina nessa região (Fig. 49). E C R

ACPC DM A PM

ROL NO

VCR

LC CHZ

Fig. 49  Vascularização do disco óptico. ACPC: artéria ciliar posterior curta; DM: dura-máter; A: aracnoide; PM: pia-máter; VCR: vasos centrais da retina; E: esclera; C: coroide; R: retina; RPL: região pré-laminar; NO: nervo óptico; LC: lâmina crivosa; CHZ: círculo de Haller-Zinn. (Rouland JF. Anatomie de la papille optique. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21-008-A-05, 1997; p. 5.)


184  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A nutrição da região laminar se realiza através das artérias ciliares posteriores curtas com ramos centrípetos, assim como por ramos derivados do círculo de Haller-Zinn (1754 e 1755), sendo escassa a contribuição da artéria central da retina. A porção orbitária do nervo óptico apresenta de 20 a 30 mm de comprimento, estendendo-se do olho ao canal óptico. Essa porção inclui o nervo, suas meninges, vasos sanguíneos e septo. Os axônios são mielinizados, apresentando axoplasma limitado por uma membrana. Apresentam filamentos, neurotúbulos, mitocôndrias e retículo endoplasmático. Os neurotúbulos são orientados paralelamente ao comprimento do axônio e servem para distinguir fibras nervosas de processos astrocíticos. A mielinização desses axônios ocorre, da mesma maneira, nos nervos periféricos, porém a célula responsável é a oligodendróglia. Os nós de Ranvier são encontrados em secção longitudinal e, ao nível da lâmina crivosa, a mielinização termina, formando apenas metade de um nó. As meninges, que cobrem o nervo óptico, são a dura-máter, aracnoide e pia-máter. A dura-máter apresenta 0,3 a 0,5 mm de espessura e está constituída de um tecido conjuntivo, contendo fibras colágenas e elásticas. A aracnoide apresenta 10 mm de espessura e, posteriormente, o espaço subaracnóideo é contínuo com o do cérebro e, anteriormente, termina ao nível da lâmina crivosa. A pia-máter tem uma estrutura semelhante à dura-máter e se coloca em contato com a superfície do nervo, enviando septos para dentro dele. Na parte posterior da lâmina crivosa, o tecido conjuntivo da pia-máter estende-se para dentro do nervo, formando septos que, mais ou menos, circundam todos os fascículos. O sistema septal continua através das partes orbitária e canalicular do nervo e termina na parte intracraniana. Os septos estão compostos de fibras colágenas, fibras elásticas, fibroblastos, nervos e vasos derivados do sistema pial. A parte orbitária encontra-se, a princípio, no interior do cone muscular da órbita, passa depois pelo canal óptico e segue pelo espaço leptomeníngeo da fossa craniana anterior. O segmento orbitário não é retilíneo e apresenta um trajeto sinuoso muito característico, com uma curva anterior de concavidade interna e outra posterior de concavidade orientada para fora. Essas duas curvas livram o nervo óptico de trações no curso dos movimentos do olho (Figs. 50 e 51). A porção intracanalicular apresenta 7 mm de comprimento. Situa-se dentro do canal óptico, entre a fossa média do crânio e a órbita. Ao entrar nesse canal, o nervo, que era achatado, torna-se cilíndrico.

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Fig. 50 Tomografia computadorizada da órbita. 1. Nervos ópticos.

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185  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

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1 2

  Fig. 51  Preparação anatômica: 1. Nervo óptico; 2. Quiasma óptico.

O canal óptico se situa entre duas raízes da asa menor do esfenoide. O corpo do esfenoide forma a parede medial do canal e a raiz superior da asa menor forma o teto. A raiz inferior da asa menor do esfenoide, ponte óptica, forma a parede lateral e o assoalho do canal. A raiz inferior ou ponte separa o canal óptico da fissura orbitária superior. O canal óptico contém o nervo óptico, com suas meninges, artéria oftálmica e uma extensão do espaço subaracnóideo. Na parte intracanalicular do nervo óptico, não há suprimento sanguíneo axial. A vascularização é feita por pequenos vasos derivados da artéria oftálmica. A porção intracraniana do nervo óptico estende-se, posterior e medialmente, para atingir o quiasma óptico. Seu comprimento varia, porém, usualmente, é de 10 mm, e seu diâmetro, de 4,5 mm. Encontra-se achatado em seu diâmetro vertical. O nervo óptico está relacionado, na parte superior, com o lobo frontal e o nervo olfatório; inferiormente, com a hipófise e, inferolateralmente, com a artéria carótida interna e a parte inicial da artéria oftálmica. Ao entrar na cavidade craniana, é cercado pela pia-máter e aracnoide e, depois, é envolvido somente pela pia-máter. Esta envia septos conjuntivos para o interior do nervo. Se considerarmos a retina dividida verticalmente através da mácula, teremos hemirretinas (e hemimáculas temporal e nasal), que permitem uma esquematização mais ou menos lógica para fins de localização. As fibras do lado nasal da retina convergem direta e regularmente para a borda nasal do disco. Não existe desse lado a evidência de uma rafe; entretanto, as fibras dos quadrantes nasais superior e inferior aparentemente não se superpõem. Vale lembrar que as fibras mais periféricas veiculam estímulos de pontos retinianos que não têm correspondentes no outro olho, podendo ser denominadas fibras monoculares. Do lado temporal, observa-se uma nítida rafe e, a partir desta, as fibras convergem para a retina temporal e inferior, fazendo um trajeto arqueado acima e abaixo da região macular (fibras arqueadas). Ao alcançarem a margem do disco óptico, os feixes arqueados superior e inferior tornam-se mais agregados, e cada um deles ocupa apenas 1/6 da metade temporal da sua borda. As fibras maculares constituem o feixe papilomacular, de forma ovalada, que se estende da região macular até a margem temporal do disco óptico. As fibras maculares nasais fazem um trajeto direto e


186  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... as fibras maculares temporais arqueiam-se para alcançar o disco. As fibras mais periféricas, de trajeto mais longo, estão situadas mais profundamente na camada de fibras nervosas da retina e penetram no disco óptico em uma posição mais periférica. Na porção distal do nervo óptico, as fibras provenientes da metade superior da retina situam-se dorsalmente em relação às fibras da metade inferior, as fibras temporais localizamse lateralmente e as nasais, medialmente; o feixe papilomacular ocupa uma área cuneiforme na face lateral do nervo. As fibras monoculares, provenientes das partes mais periféricas da retina nasal, localizam-se ao longo da superfície medial e, provavelmente, mantêm essa posição até o quiasma. Na porção mais proximal do nervo, as fibras maculares se insinuam entre os quadrantes temporais periféricos superior e inferior, deslocando-se para o centro. Essas fibras mantêm um notável grau de localização: as superiores são dorsais; as inferiores, ventrais; as temporais, laterais; e as nasais ocupam posição medial. Ao se aproximarem do quiasma, as fibras apresentam uma alteração básica de seu arranjo: as fibras nasais periféricas mudam de sua posição medial para dorsomedial; as fibras temporais passam a ventrolaterais; e as fibras maculares passam para uma situação mais dorsal. Essa alteração é resultante do aparecimento de um forte septo pial, que se inclina da face dorsal do nervo em direção ventromedial, demarcando o início da decussação das fibras, características do quiasma óptico (Fig. 52). O suprimento sanguíneo da parte intracraniana do nervo óptico é feito, exclusivamente, por ramos penetrantes do plexo pial. Os vasos, que contribuem para esse plexo, derivam-se das artérias carótida interna, anterior do cérebro, oftálmica e comunicante anterior.

Medial

Medial

Lateral

Dorsal

Lateral

Dorsal

Ventral

Ventral

A

B

Fibras maculares superiores Fibras maculares inferiores Temporais superiores Nasais superiores Temporais inferiores

Fibras binoculares periféricas

Nasais inferiores Nasais superiores Nasais inferiores

Fibras monoculares

Fig. 52  À esquerda, disposição das fibras na porção distal do nervo óptico e, à direita, disposição das fibras na porção proximal do nervo óptico direito. (Stewart Duke-Elder. System of Ophthalmology. In: Duke-Elder, S., Wybar, K. C. The Anatomy of the Visual System. London: H. Kimpton, 1961; p. 644.)


187  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quiasma óptico Os nervos ópticos juntam-se com a finalidade de entrecruzar suas fibras e formam uma lâmina quadrilátera denominada quiasma. Assim, esse é formado pela junção dos nervos ópticos, que é uma estrutura oblíqua, inclinada de trás para frente e de cima para baixo. Sua face superior olha, ligeiramente, para a frente, formando, em sua união com a lâmina terminal, um ângulo agudo aberto para cima e por trás, chamado recesso óptico. Sua face inferior, ligeiramente dirigida para trás, relaciona-se, por sua vez, com a extremidade do infundíbulo. O quiasma óptico mede, em média, 12 mm transversalmente, 8 mm sagitalmente e 3 a 5 mm dorsoventralmente. O quiasma óptico se relaciona, na frente, com as artérias cerebrais anteriores e seu ramo comunicante; lateralmente, com a artéria carótida interna e substância perfurada anterior; atrás, com o túber cinéreo. Este é uma elevação de substância cinzenta, situada entre os corpos mamilares, atrás, e o quiasma óptico, na frente. Lateralmente, é contínuo com a massa cinzenta da substância perfurada anterior e, anteriormente, com a lâmina terminal. De sua superfície inferior, o infundíbulo, que é um processo cônico, passa por baixo e pela frente e, através de um buraco na parte posterior do diafragma da sela, liga-se ao lobo posterior da hipófise. O infundíbulo está, assim, em íntimo contato com a parte inferior e posterior do quiasma, ao qual se liga em ângulo agudo, unindo-se, em cima, com o terceiro ventrículo e a raiz medial do trato olfatório; embaixo, com a hipófise; e, um pouco mais para fora, com o seio cavernoso. As relações topográficas, entre o quiasma de um lado e a hipófise e sela turca de outro, são de grande importância na patologia tumoral dessa região. Em caso de tumores da hipófise, a relação entre o tamanho do tumor e o defeito do campo visual depende da posição do quiasma, tendo em vista o diafragma da sela. Analisaram-se alguns pontos da anatomia regional da via óptica, em especial as que se referem aos tumores da hipófise e às alterações oculares. Em 125 espécimes examinadas, este autor constatou que: (1) o quiasma óptico apoiava-se, parcialmente, sobre o sulco quiasmático e a parte restante sobre o diafragma da sela, em 5% dos espécimes examinados (quiasma préfixado); (2) o quiasma óptico encontrava-se totalmente localizado sobre o diafragma da sela, em 12% dos espécimes; (3) o quiasma óptico achava-se, quase totalmente, situado sobre o diafragma da sela e uma pequena parte sobre o dorso da sela, em 79% dos espécimes; e (4) o quiasma óptico encontrava-se sobre dorso da sela e atrás deste, em 4% dos espécimes (quiasma pós-fixado) (Figs. 53 e 54). No quiasma óptico, há decussação parcial de fibras. As provenientes dos quadrantes retinianos nasais (periféricas e maculares) entrecruzam-se com as equivalentes do lado oposto, e as dos quadrantes retinianos temporais permanecem do mesmo lado (Fig. 55). As fibras temporais das retinas periféricas de ambos os olhos mantêm um trajeto direto, passando pelo lado externo das porções ventral e dorsal do quiasma, em cada lado, como um feixe ovalado, achatado e compacto de fibras, que entram no trato óptico em sua porção lateral, ipsilateralmente, conservando o mesmo arranjo que tinha um nervo óptico. As fibras superiores situam-se dorsal e um pouco medialmente e as fibras inferiores, ventral e um pouco lateralmente. As fibras mais periféricas, tanto superiores quanto inferiores, ficam próximas da superfície externa, e as mais centrais, próximas da face interna do feixe.


188  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... SQ TS

SQ

QO ACI

I

H H I

H DS

DS

12% 5%

1

2

LE TS

TS H

H

I

NO

3

79%

4% 4

Fig. 53  Variações normais na relação topográfica entre o quiasma, a hipófise e a sela turca: SQ. sulco quiasmático; I. infundíbulo; H. hipófise; QO. quiasma óptico; DS. dorso selar; ACI. artéria carótida interna; TS. tubérculo selar; NO. nervo oculomotor; LE. Limbo esfenoidal; 1. 5% quiasma acima do tubérculo selar; 2. 12%, quiasma sobre o diafragma selar; 3. 79% borda posterior acima do dorso selar; e 4. 4% quiasma acima e atrás do dorso selar. (Schweinitz GE. The Bowman Lecture, 1923. Concerning Certain Ocular Aspects of Pituitary Body Disorders, Mainly Exclusive of the Usual Central and Peripheral Hemianopic Fields Defects. Ophth. Soc. Trans. 43:1923, 12-109; p. 17.)

A

79%

C

12%

5%

4%

B

D

Figs. 54 (A-D) Relação do quiasma óptico e sela turca. A. Normal (79%). Quiasma óptico está quase completamente localizado sobre o diafragma da sela; apenas uma pequena parte projeta-se sobre o dorso selar. B. Prefixado (5%). Quiasma óptico está parcialmente localizado no sulco quiasmático. C. Sobre o diafragma selar (12%). D. Pós-fixado (4%). Quiasma óptico está localizado no dorso selar. (Pribam HW; du Boulay GH. Sella turcica. In: Newton TH; Potts DG. Radiology of the Skull and Brains. The Skull. Vol. I, Book 1. St. Louis: Mosby, 1971; p. 362.)


189  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... ti

ts m

m Posterior

ts ti

Anterior m ni

ns

ni m ns ts ni ti

Fibras maculares Fibras nasais superiores Fibras temporais superiores Fibras nasais inferiores Fibras temporais inferiores

ns

Fig. 55 Disposição das fibras no quiasma óptico. (Kestenbaum. A Clinical Methods of Neuro-Ophthalmologic Examination. New York: Grune & Stratton, 1961; p. 60.)

As fibras nasais passam pelo quiasma como um feixe amplo e espalhado de fibras cruzadas, que alcançam a porção medial do trato óptico do lado oposto. As fibras superiores localizam-se dorsalmente e cruzam-se na porção posterior do quiasma. As inferiores situamse ventralmente e cruzam-se na porção anterior. As mais periféricas das fibras superiores situam-se posteriormente, e as das fibras inferiores, anteriormente. As fibras localizadas mais anteriormente, após cruzarem a linha média, rumam para a frente em direção à terminação do nervo óptico contralateral, onde elas formam uma curva na face ventral, antes de se voltarem para trás, ao longo do quiasma, para ocupar a borda ventromedial do trato (forma-se, assim, o joelho anterior de Wilbrand). As fibras situadas mais posteriormente rumam para trás, penetram no início do trato óptico ipsilateral, onde elas formam uma curva similar, antes de cruzarem a borda posterior do quiasma, para alcançar a borda dorsomedial do trato óptico contralateral (forma-se, assim, o joelho posterior de Wilbrand). As fibras maculares temporais formam um feixe de fibras não cruzadas que passam pela face interna das fibras temporais periféricas e alcançam o trato óptico ipsilateral. As fibras maculares nasais localizam-se lateralmente às fibras nasais periféricas e cruzam-se na porção posterior do quiasma, onde formam um feixe compacto que acompanha a margem posteroinferior do quiasma, próximo à sua superfície. As fibras maculares cruzadas passam, a partir daí, através da porção dorsal do ângulo posteromedial do quiasma, alcançam o eixo central do trato óptico e, nesse local, são como que cobertas pelas fibras nasais superiores. As seguintes artérias contribuem para imigração do quiasma óptico: (1) artéria carótida interna; (2) artéria cerebral anterior; (3) artéria comunicante anterior; (4) artéria hipofisial anterior; (5) artéria comunicante posterior; (6) artéria coroide anterior; e (7) artéria oftálmica. A drenagem venosa apresenta dois sistemas: (1) um superior, com dois troncos – veias quiasmáticas superiores – que drenam as veias cerebrais anteriores; e (2) um inferior, constituindo a veia pré-infundibular, que drena as veias basais de cada lado da fossa interpendicular.

Trato óptico O trato óptico, ao nascer no ângulo posterior do quiasma, dirige-se para trás, para alcançar o corpo geniculado lateral. Quando sai do quiasma, diverge para fora e para trás, depois desce,


190  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... levemente, descrevendo uma primeira curva aberta para baixo e para frente. Pouco depois, ao seguir trajeto divergente, com respeito ao plano mediano, descreve uma segunda curva aberta para cima e para fora, até que chegue sobre a borda interna do pedúnculo cerebral. Nesse ponto começa sua terceira e última curva de concavidade interna e contorna, em íntimo contato com ela, a face anteroinferior do pedúnculo cerebral para chegar até o corpo geniculado lateral (Fig. 56). O tamanho e a disposição dessas diferentes curvas são muito variáveis, dependendo de diversas causas. Todas as fibras nervosas do trato óptico conduzem as sensações visuais ao corpo geniculado lateral do diencéfalo.

1

1

2 3

3 4

Fig. 56  Preparação anatômica mostrando nervos ópticos, quiasma óptico e tratos ópticos contornando os pedúnculos cerebrais. 1. Nervos ópticos; 2. quiasma óptico; 3. tratos ópticos; 4. pedúnculos cerebrais; e 5. ponte.  

5

No trato óptico, a sistematização das fibras ópticas se apresenta da seguinte maneira: nesse trato, em sua porção anterior, encontramos uma sistematização que lembra a do quiasma, com um centro de fibras maculares, por fora as fibras temporais e, por dentro, as fibras nasais cruzadas. Logo em seguida, ao mesmo tempo que as fibras torcem sobre si mesmas, assistimos a uma nova repartição em fibras inferiores e superiores, que lembram o que se encontra ao nível do corpo geniculado lateral. Os quadrantes retinianos inferiores das hemirretinas colocam-se medialmente. As fibras maculares terminam em uma grande área entre as duas anteriores (Fig. 57). A vascularização do trato óptico é feita pelas artérias comunicante posterior e artéria coroidiana anterior.


191  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

MEDIAL

DORSAL

Maculares superiores Maculares inferiores Periféricas superiores

LATERAL

Periféricas inferiores Monoculares superiores Monoculares inferiores

VENTRAL Fig. 57 Disposição das fibras no trato óptico direito. (Stewart Duke-Elder. System of Ophthalmology. In: Duke-Elder S; Wybar KC. The Anatomy of the Visual System. London: H. Kimpton, 1961; p. 649.)

Corpo geniculado lateral O corpo geniculado lateral, a rigor, não é um núcleo, pois é formado de camadas concêntricas de substâncias branca e cinzenta. Recebe, pelo trato óptico, fibras provenientes das retinas homo e heterolaterais. Projeta fibras pela radiação óptica para a área visual da córtex, situada nas bordas do sulco calcarino. O corpo geniculado lateral é um ralais para a via óptica, entre a retina e o córtex visual. Pode ser comparado com o tálamo em seu comportamento nas vias exteroceptivas da cabeça, tronco e membros. Assemelha-se a um ovoide colocado horizontalmente, cuja face inferior está escavada para receber as fibras do trato óptico. A projeção da retina no corpo geniculado lateral, em macacos, foi observada pela atrofia celular após lesões retinianas. A área macular do corpo geniculado lateral é representada por um setor retiniano, que é definidamente limitado aos dois terços caudais. Envolve todas as lâminas celulares. As fibras da metade nasal da mácula sofrem decussação completa no quiasma, enquanto as da metade temporal permanecem do mesmo lado. Toda a extensão das lâminas celulares no terço rostral do núcleo não participa da visão periférica. Estudaram-se as conexões sinápticas, dentro do corpo geniculado lateral de macaco, evidenciando-se, claramente, a existência de seis camadas. Numerando essas camadas, de dentro para fora: 1 a 6, as fibras do nervo óptico ipsilateral terminam nas camadas 2, 3 e 5, e as fibras contralaterais terminam nas camadas 1, 4 e 6. As fibras aferentes para o corpo geniculado lateral provêm, quase que totalmente, da retina. O núcleo dorsal recebe fibras visuais que constituem 80% da população de fibras do nervo e trato óptico. Fibras do córtex ou de outras partes do cérebro se perdem no corpo geniculado lateral. As fibras eferentes representam os axônios das células nervosas das lâminas cinzentas, que constituem a radiação óptica ou trato geniculocalcarino. A função do corpo geniculado lateral é, primariamente, servir como uma estação celular intermediária na via visual; de fato, é a única junção sináptica entre a retina e o córtex occipital. Mudanças do potencial ocorrem no corpo geniculado lateral, na estimulação fótica da retina ou estimulação elétrica do nervo óptico.


192  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quanto à sistematização de fibras no corpo geniculado lateral, pode-se dizer que, em secção coronal, esse corpo é composto de seis camadas de células; cada camada é separada da próxima por uma lâmina de fibras nervosas. As camadas celulares são numeradas de 1 a 6, de dentro para fora. As fibras retinianas diretas terminam nas camadas 2, 3 e 5, e as fibras retinianas cruzadas terminam nas camadas 1, 4 e 6. As fibras nervosas da radiação óptica originam-se de todas as seis camadas de células. Uma pequena lesão na região temporal da retina de um olho causa áreas de atrofia nas camadas 2, 3 e 5 do corpo geniculado lateral do mesmo lado. Uma lesão na metade nasal da retina causa áreas de atrofia nas camadas 1, 4 e 6 do corpo geniculado lateral do lado oposto. Uma lesão no córtex visual, contudo, causa uma área de atrofia em todas as seis camadas do corpo geniculado lateral do mesmo lado. Considera-se, contudo, que, no corpo geniculado lateral, há uma perfeita localização de pontos retinianos correspondentes, assim como há no córtex visual. Entretanto, há uma tendência a acreditar que a correlação de pontos correspondentes não está completa até que o córtex esteja envolvido. A vascularização do corpo geniculado lateral é feita pelas artérias coroides anterior e posterior.

Radiação óptica A radiação óptica é a última parte da via óptica antes de chegar ao córtex; está situada na espessura do cérebro e constitui a chamada radiação óptica. Estudos sobre o trajeto da radiação óptica revelaram que as fibras ventrais da radiação efetuam uma curva para diante em pleno lobo temporal – “joelho temporal”. A radiação óptica está formada dos segmentos dorsal, lateral e ventral. Desses três segmentos, somente os dois primeiros se dirigem diretamente para trás, indo terminar no córtex occipital; o ventral faz a citada “alça temporal”, rodeando o corno inferior do ventrículo lateral, chegando às fibras mais ventrais bem mais adiante, praticamente até a ponta do corno ventricular, para encurvarse, depois, para trás e terminar seu trajeto na parte mais anterior do lábio inferior do sulco calcarino (Figs. 58 e 59).

Medial

Anterior

Lateral

Dorsal

Posterior

Dorsal

Ventral

Ventral

Corte anteroposterior

Corte transversal

Maculares superiores Maculares inferiores Periféricas superiores Periféricas inferiores Monoculares superiores Monoculares inferiores

Fig. 58 Disposição das fibras no corpo geniculado lateral direito. (Stewart Duke-Elder. System of Ophthalmology. In: DukeElder, S., Wybar, K. C. The Anatomy of the Visual System. London: H. Kimpton, 1961; p. 652.)


193  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

Fig. 59  Vista lateral de uma preparação anatômica mostrando a radiação óptica e a alça de Meyer.

Do corpo geniculado lateral até o lobo occipital, as fibras sofrem uma rotação de 90° em sentido contrário ao que ocorre no trato óptico. As fibras que saem do corpo geniculado lateral apresentam uma sistematização interessante: as mais superiores vão diretamente para trás, passando pela parte superior da parede externa do corpo posterior do ventrículo lateral, e as fibras inferiores, em troca, fazem uma incursão no lobo temporal e firmam a alça de Meyer, dirigindo-se primeiramente para diante e para fora e, em seguida, para baixo, na parte anterior do como inferior do ventrículo lateral, dirigindo-se, por último, para trás, unindo-se então com as superiores na parte externa do corpo posterior do ventrículo lateral. As fibras atingem o lobo occipital, onde se encontra o centro receptor visual disposto nas margens do sulco calcarino (área 17 de Brodmann) (Fig. 60). A vascularização da radiação óptica é feita pelas artérias coroide anterior, artéria cerebral posterior e artéria cerebral média.

Fig. 60  Vista inferior de uma preparação anatômica mostrando as vias ópticas.


194  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Lobo occipital Dentro do lobo occipital, a radiação óptica se espalha em uma direção dorsoventral, de modo que sua margem inferior permaneça perto da superfície inferior. A margem superior fica um tanto dorsalmente na parte média de seu curso, porém nenhuma das fibras estendese acima do nível horizontal do sulco lateral. Em geral, as fibras deixam a radiação abruptamente em ângulos retos e correm medialmente na substância branca da área estriada, acima ou abaixo do sulco calcarino, antes de entrarem na substância cinzenta para atingir suas terminações. Contrariamente à parte anterior do sulco, as fibras da parte superior da lâmina descem sobre a borda superior do polo posterior do ventrículo lateral, enquanto aquelas do segmento inferior correm medialmente, de modo que ambos os grupos atingem o lábio inferior do sulco mais posteriormente; aquelas da parte superior da radiação seguem em direção ao lábio superior do sulco, enquanto as da parte inferior buscam as áreas correspondentes do lábio inferior; aquelas do segmento intermediário passam diretamente ao longo da parede lateral do ventrículo, indo terminar, atrás das outras, na parte posterior da área calcarina e sua extensão até as superfícies posterior e lateral do polo occipital. O centro receptor visual ou área estriada é localizado no córtex occipital. Este constitui as paredes do sulco calcarino e porções adjacentes do cúneo e giro occipitotemporal medial – área 17 de Brodmann. Apresenta particularidades estruturais características, entre as quais a linha externa de Baillager, que se mostra muito espessa e passa a ser denominada estria de Gennari. Em virtude da relevância dessa linha branca, o córtex visual também foi denominado área estriada. O centro receptor visual recebe fibras da radiação óptica, provenientes do corpo geniculado lateral, condutoras de impulsos do lado nasal heterolateral. Isso acontece por causa da decussação parcial das fibras dos nervos ópticos ao nível do quiasma. A área 17 corresponde ao fundo e aos lábios do sulco calcarino, porém ultrapassa este por cima e por baixo, em uma extensão de 5 mm. Ocupa, portanto, a face medial e o polo do lobo occipital. Por diante, estende-se mais sobre o lábio inferior do que sobre o superior. Por de trás, contorna o polo posterior, ocupando um setor mais ou menos amplo da face externa do lobo occipital. A área 18 ou paraestritada rodeia a área 17; na face lateral do hemisfério tem uma forma semilunar e corresponde às partes posteriores dos três giros occipitais. Na face medial, forma duas faixas paralelas que rodeiam a área 17; ao nível do cúneo ocupa, aproximadamente, a metade inferior deste, detendo-se na frente ao nível do sulco parietoccipital. Na região do giro occipitotemporal medial, avança até para diante, como a área 17. A área 19 ou periestriada rodeia, por sua vez, a área 18. Sobre a superfície lateral do hemisfério, ocupa a parte anterior dos três giros occipitais, invadindo, em certas ocasiões, a parte posterior do lobo parietal. Na face inferior, ocupa o quarto giro occipital e parte do quarto giro temporal. Na face medial do lobo, ocupa, na altura, o resto do cúneo, sem ultrapassar o sulco parietoccipital. Em resumo, podemos dizer que a área 17 é um isocórtex heterotípico granular e as áreas 18 e 19 são do tipo isocórtex homotípico. A retina se projeta, ponto por ponto, sobre a área 17, de maneira que a área estriada é uma verdadeira retina cortical. A parte periférica da retina se estende sobre os três quartos anteriores da área, enquanto a parte central (mácula) o faz sobre o quarto posterior.


195  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A presença de fibras inter-hemisféricas, que vão de um hemisfério ao outro, passando sobre o corpo caloso, é uma existência real em macacos, sendo possível que o seja no homem. O córtex visual parece ter uma vasta atribuição de funções. Reorganiza os impulsos do corpo geniculado lateral de forma a tornar linhas e contornos os estímulos mais importantes. Isso constitui o primeiro passo para a generalização perceptual, resultando da resposta de células corticais à orientação de um estímulo, qualquer que seja sua exata posição retiniana. O movimento é também um fator importante do estímulo. Sua velocidade e direção devem ser especificadas para que uma célula seja efetivamente orientada. A área 17 está ligada, mediante fibras de projeção, com a área 18, e esta, por sua vez, com a área 19. A área 17 é o lugar da projeção e da recepção das sensações visuais (centro das sensações primárias ou analisador cortical), enquanto as outras duas áreas (18 e 19) efetuam os processos de integração e resposta motora. Nelas se efetua a síntese das sensações visuais, donde estas são relacionadas com outras sensações proprioceptivas, procedentes, sobretudo, dos músculos dos olhos, pescoço e tronco, com conceitos intelectuais e com o resultado de experiências e conceitos hereditários. A área 18 é a zona visuomotriz do córtex cerebral, isto é, controla a resposta oculomotora que implica o ato visual. É ponto de reflexão de reflexos visuovisuais e assegura afixação e a fusão das imagens. Nessa área, encontramos o centro oculógiro occipital, cuja estimulação, idêntica à da área 8, produz os movimentos conjugados dos olhos. Os centros oculógiros frontais parecem funcionar independentemente. Contudo, os dois centros occipitais estão unidos pelo corpo caloso e parecem inibir-se reciprocamente. A área 19 é o lugar das percepções visuais. Coordenando sensações visuais, elabora as percepções visuais, permitindo-nos reconhecer a natureza dos objetos que olhamos. Porém, não somente nos permite reconhecer objetos, letras e cores, como também o tamanho forma e distância dos objetos no espaço. A área visual está localizada no córtex, que constitui as paredes do sulco calcarino e porções adjacentes do cúneo e giro occipitotemporal medial. As fibras maculares terminam na extremidade posterior do lobo occipital, e as dos quadrantes superiores e inferiores, nos lábios superior e inferior do mesmo lado. Da área 17 (estriada), partem fibras que fazem sinapses com a área 18 (periestriada) e com a 19 (paraestriada). As fissuras calcarina e póscalcarina representam a junção entre as metades dos campos visuais superiores e inferiores. O lábio superior da fissura recebe impulsos dos quadrantes superiores correspondentes de ambas as retinas, que são associados com o quadrante inferior do campo binocular no lado oposto. O lábio inferior está relacionado ao quadrante superior do campo binocular no lado contrário. A mácula está representada, posteriormente, por uma área extensa do córtex visual. Em um grande número de cérebros humanos, a fissura pós-calcarina estende-se ligeiramente na face posterolateral do lobo occipital. A periferia da retina está representada anteriormente. O campo monocular encontra-se representado mais anteriormente e está, provavelmente, em frente à junção das fissuras parietoccipital e calcarina. Finalmente, pode-se dizer que há uma perfeita “localização” no córtex occipital, isto é, cada par de pontos correspondentes na retina está representado por uma área específica no córtex visual do hemisfério cerebral (Fig. 61). O córtex visual recebe irrigação da artéria posterior do cérebro, através dos ramos calcarino, temporal posterior, parietoccipital. A artéria média do cérebro pode contribuir para o suprimento sanguíneo da área visual.


196  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Dorsal

Maculares superiores

Medial

Lateral

Maculares inferiores Periféricas superiores Periféricas inferiores Monoculares superiores Monoculares inferiores Ventral Fig. 61 Disposição das fibras na radiação óptica direita. (Stewart Duke-Elder. System of Ophthalmology. In: Duke-Elder, S., Wybar, K. C. The Anatomy of the Visual System. London: H. Kimpton, 1961; p. 653.)

Fisiologia Retina Os fenômenos produzidos na retina são encaminhados ao corpo geniculado lateral e ao córtex visual para ulterior processamento. Assim, podemos resumir grosseiramente o processamento visual da inflamação ao admitirmos que a imagem retiniana proporcionada por determinado objeto é inicialmente convertida em um esboço primitivo, o qual é então processado por módulos mais avançados, de maneira que cada módulo ulterior gera uma representação mais simbólica e integrada do objeto; o conjunto de esboços que caracterizam a imagem inicial, tais como bordas, texturas e orientações das superfícies, seria subsequentemente combinado e elaborado de modo a produzir a percepção final do objeto.

Respostas celulares na retina Os neurônios retinianos dos vertebrados superiores, como mamíferos e aves, são de pequeno tamanho quando comparados aos elementos retinianos dos peixes e répteis; por essa razão, a maioria dos estudos acerca dos registros intracelulares retinianos começou a ser realizada nesses últimos grupos. Posteriormente, passou-se a dispor de registros de repostas intracelulares retinianas de coelhos e gatos, e verificou-se que as características desses registros são bastante similares entre as diversas espécies, o que vem a permitir que se façam generalizações e inferências acerca da retina dos primatas. A partir dos registros intracelulares, teve-se conhecimento de que os neurônios distais que fazem sinapse na camada plexiforme externa – fotorreceptores, células horizontais e células bipolares – respondem à iluminação da retina com potenciais tônicos e graduais, e, aparentemente, não dão origem aos potenciais de ação clássicos; já os neurônios da retina proximal – as células ganglionares e amácrinas – geram potenciais de ação in vivo, apesar de alguns tipos de amácrinas mostrarem apenas potenciais graduais. Os potenciais graduais permitem a discriminação quantitativa do sinal de entrada, favorecendo o reconhecimento de considerável


197  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... gama de informações, o que não ocorre com os potenciais de ação com suas características tudo-ou-nada. Um aspecto interessante dos elementos distais da retina é que muitos deles – todos os fotorreceptores – respondem à iluminação retiniana com hiperpolarização, diferentemente do que ocorre com neurônios que geram potenciais de ação, os quais se despolarizam quando estimulados. Consideraremos, agora, de modo resumido, as respostas celulares de cada um dos elementos neurais da retina (Fig. 62).

Posterior

Anterior

Superior

Inferior

Maculares superiores Maculares inferiores Periféricas superiores Periféricas inferiores Monoculares superiores Monoculares inferiores

Fig. 62  Projeção da retina no córtex visual. (Stewart Duke-Elder. System of Ophthalmology. In: Duke-Elder, S., Wybar, K. C. The Anatomy of the Visual System. London: H. Kimpton, 1961; p. 657.)

Fotorreceptores Os estudos pioneiros acerca da atividade eletrofisiológica intracelular dos elementos retinianos foram realizados em um tipo de salamandra encontrado no Mississipi, o Necturus maculosus. Em um trabalho clássico, os autores registraram as respostas obtidas dos diversos tipos de neurônios retinianos, onde os estímulos empregados foram: um spot luminoso com 100 µm de diâmetro, um pequeno anel luminoso com 500 µm de diâmetro e um grande anel com 1 mm de diâmetro, tendo observado que cada célula responde diferentemente a cada um dos três tipos de estímulo. Tanto os bastonetes como os cones respondem com hiperpolarização à estimulação luminosa. Seus campos receptores são pequenos, de modo que um estímulo anular produz pouca ou nenhuma resposta. De modo geral, observa-se um potencial transiente inicial seguido ou não por um platô e pelo retorno gradual à linha de base, e as respostas dos bastonetes retornam à linha de base mais lentamente do que as respostas dos cones. No escuro, a membrana do segmento externo do fotorreceptor é permeável ao Na+, de modo que a célula está parcialmente despolarizada, com potencial de membrana em torno de -30 mV. Ao receber luz, a condutividade da membrana do segmento externo diminui e a célula se hiperpolariza de 20 a 30 mV. Tanto a forma de onda como a amplitude final da resposta do


198  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... fotorreceptor irão depender de circuitos de feedback a partir das células horizontais, no caso dos cones, e da ativação ou inativação de canais sensíveis à variação de voltagem nas membranas dos segmentos internos dos bastonetes. Os fotorreceptores dos vertebrados se comportam, então, como se estivessem estimulados no escuro, já que, na ausência de luz, eles estão relativamente despolarizados e liberam continuamente neurotransmissores; a estimulação luminosa, ao bloquear os canais de Na+, torna-os hiperpolarizados. Os bastonetes são mais sensíveis do que os cones cerca de l,5 unidades logarítmicas, parecendo dispor de um maior ganho intrínseco, ou seja, maior magnitude de resposta por quantum absorvido do que os cones. É necessária a absorção de cerca de 30 quanta por bastonete para desencadear uma resposta equivalente à metade de amplitude máxima de saturação; já em relação aos cones, esse número varia entre 600 quanta por receptor na tartaruga e 3.000 quanta por receptor nos primatas. Um aspecto interessante do comportamento dos bastonetes foi observado na retina do sapo: quando a retina era estimulada através de flashes de baixa intensidade, de modo que apenas cerca de 33% dos bastonetes no campo iluminado estavam absorvendo um quantum, todas as vezes foram observadas respostas a partir do bastonete penetrado pelo microeletrodo; ao se diminuir ainda mais a intensidade dos estímulos, fazendo com que um número ainda menor de bastonetes recebesse um quantum, foram registradas respostas de menor intensidade a partir do bastonete penetrado. Tais achados evidenciam a existência de ligações entre receptores próximos, provavelmente através de junções lacunares, ligações essas que permitem que um bastonete responda mesmo quando não absorveu sequer um quantum luminoso. Estimou-se que um único bastonete na retina do sapo pode receber sinais provenientes de 8.000 a 9.000 bastonetes distribuídos em uma área de cerca de 0,5 mm2. Admite-se que a função da extensa rede de ligações elétricas entre receptores do mesmo tipo não esteja propriamente relacionada ao fluxo de informação nem ao processamento retiniano, e sim à fisiologia do fotorreceptor; os fotorreceptores isolados apresentam elevado ruído de fundo, ou seja, seus potenciais de membrana oscilam significativamente no escuro. A associação elétrica entre diversos bastonetes, por exemplo, propiciaria a obtenção de uma média de respostas a partir do conjunto de células, reduzindo o nível de ruído de membrana, melhorando a relação sinal/ruído e, ainda, diminuindo o número de sinapses necessárias para a detecção das respostas luminosas, além de servir para aumentar a amplificação dos sinais na sinapse do fotorreceptor. Células horizontais As células horizontais, como os fotorreceptores, têm potenciais de membrana em torno de -30 mV no escuro, hiperpolarizando-se em resposta à luz. Seus campos receptores são grandes, geralmente bem mais extensos do que sua extensão dendrítica, de modo que elas respondem com potenciais hiperpolarizantes tanto à estimulação localizada (spot) como à estimulação anelar de grande diâmetro. Esses grandes campos receptores são atribuídos à riqueza de conexões elétricas de baixa resistência (junções lacunares) existentes entre os processos e os corpos das células. A resposta de hiperpolarização das células horizontais parece estar associada a uma diminuição da liberação de neurotransmissores pelos fotorreceptores.


199  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Apesar de a maioria das células horizontais observadas em diferentes espécies demonstrar resposta de hiperpolarização à luz, independentemente da intensidade ou do comprimento de onda do estímulo, alguns animais com elevado grau de desenvolvimento dos mecanismos da visão de cores possuem certas células horizontais que respondem com hiperpolarização ou com despolarização, dependendo do comprimento de onda do estímulo. Ao primeiro tipo de célula horizontal convencionou-se chamar de tipo L (de luminosidade), enquanto o segundo tipo é o tipo C (de cromaticidade). As células horizontais tipo C apresentam dois tipos básicos de resposta: bifásica, onde as células mostram hiperpolarização com a luz verde e despolarização com a luz vermelha (células R/G) ou hiperpolarização com a luz azul e despolarização com a luz verde (células G/B); e trifásica, onde uma célula vermelho-verde-azul se hiperpolariza com estímulos vermelhos e azuis e se despolariza com estímulos de comprimento de onda intermediários. Células bipolares A resposta da célula bipolar à luz se faz através de potenciais tônicos e graduais (i. e., não mostram potencial de ação), como nos fotorreceptores e nas células horizontais. São descritos dois tipos de células bipolares, observados em todas as espécies: aquelas que exibem hiperpolarização quando se ilumina o centro do campo receptor da célula – chamadas bipolares hiperpolarizantes ou centro-off, e as que respondem com despolarização à iluminação central, denominadas bipolares despolarizantes ou centro-on. As primeiras apresentam potencial de membrana, no escuro, em torno de -30 mV, enquanto as bipolares despolarizantes têm potenciais de repouso próximos a -50 mV. O campo receptor da célula bipolar está organizado de maneira concêntrica em zonas antagonistas, de modo que a iluminação da periferia diminui a resposta à iluminação do centro do campo: em qualquer dos tipos celulares, ao se acrescentar iluminação anular enquanto a região central está sendo iluminada, o potencial produzido pelo spot central é reduzido e a célula volta ao seu estado de repouso. Admite-se que a resposta central esteja associada à interação direta entre o fotorreceptor e a célula bipolar, enquanto a resposta periférica seria mediada pelas células horizontais; sendo assim, o anel luminoso que é adicionado ao spot central estimula as células horizontais, que se hiperpolarizam e bloqueiam a transmissão ao nível da sinapse fotorreceptor-bipolar, regulando, portanto, a quantidade de energia transmitida dos fotorreceptores para as células bipolares. Em algumas bipolares, o tamanho do campo antagonista periférico é muito maior do que o tamanho do campo central, e o campo central supera a extensão do campo dendrítico da célula; nesse caso, o grande tamanho do campo central provavelmente se deve à existência de sinapses elétricas entre células bipolares, de modo semelhante ao que ocorre com as horizontais. Existe ainda um tipo particular de células bipolares, as quais recebem seus sinais exclusivamente de bastonetes; essas células, inicialmente observadas em peixes, apresentam despolarização por spots luminosos centrais e sensibilidade muito maior ao estímulo luminoso do que as bipolares associadas a cones. Recentemente, descreveram-se as células bipolares de bastonetes na retina do gato; esses autores encontraram células sempre hiperpolarizantes, que não exibiam campo antagonista periférico.


200  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Em algumas espécies existem células bipolares que apresentam respostas codificadas para cores. Assim, ocorrem células bipolares cujos centros dos campos receptores respondem melhor à luz vermelha e cujas periferias dos campos receptores respondem melhor à luz verde: são as células oponentes simples. Outras bipolares exibem respostas centrais e periféricas que mudam de polaridade quando o comprimento de onda do estímulo muda: são as oponentes duplas; existem ainda outras células bipolares que parecem possuir campos receptores mistos, com características de oponentes simples e duplas. Na retina da carpa, por exemplo, existem dois tipos de células bipolares oponentes duplas: um tipo apresenta resposta central hiperpolarizante à luz vermelha e despolarizante à iluminação verde-azul; sua resposta periférica consiste em despolarização com luz vermelha e hiperpolarização com luz verde-azulada; o outro tipo apresenta resposta inversa, mostrando hiperpolarização ao verde e despolarização ao vermelho no campo central, e despolarização ao verde e hiperpolarização ao vermelho no campo periférico. Fenômenos de pós-imagem reversa (contraste de cor sucessivo) são possivelmente explicados já ao nível das células bipolares oponentes simples: após fixar-se por algum tempo um estímulo de cor vermelha, olha-se em seguida para um fundo branco, o que resulta no aparecimento de uma imagem de cor verde, e vice-versa. Já as células bipolares oponentes duplas explicariam os fenômenos de contraste de cor simultâneo: quando se observa uma imagem cinza contra um fundo vermelho, o cinza parece esverdeado, e vice-versa. Evidencia-se, portanto, que as respostas das células bipolares se fundamentam basicamente na organização antagonista centro-periferia: tal organização facilita a detecção de contraste e atua de modo a regular o nível operacional da célula de acordo com a iluminação de fundo, além de constituir um dos passos mais elementares na discriminação das cores. Células amácrinas As células amácrinas apresentam dois tipos de respostas: transientes e tônicas, sendo o primeiro tipo geralmente preponderante na maioria das retinas. As células amácrinas transientes geralmente não exibem organização antagônica centroperiferia em seus campos receptores. Elas reagem a modificações em seu campo receptor, caracterizando-se pelas respostas despolarizantes tipo on e tipo off à apresentação de um estímulo. Essas respostas mostram diferenças entre os componentes on e off, as quais estão relacionadas, sobretudo, à posição do estímulo empregado. Assim, ao se estimular o campo receptor com um spot central, observa-se uma grande deflexão coincidente com o início do estímulo (resposta on) e uma pequena deflexão associada à cessação do estímulo (resposta off); com a estimulação anular pequena, as respostas on e off apresentam amplitudes semelhantes, enquanto, com a estimulação anular grande, a resposta off torna-se mais evidente. Associados às respostas on e off, observam-se frequentemente potenciais de ação, cujas amplitudes parecem refletir sua origem na célula: os de grande amplitude se originariam no corpo da célula, enquanto os de pequena amplitude se originariam nos processos celulares. As células amácrinas tônicas, ou seja, que mantêm a descarga elétrica durante algum período de tempo, podem ser do tipo que responde com despolarização ou do que responde com hiperpolarização ao estímulo, observando-se ainda potenciais oscilatórios superpostos a essas deflexões. Algumas células tônicas apresentam respostas codificadas para cor, de modo


201  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... que a polaridade da resposta varia com o comprimento de onda do estímulo, enquanto outras exibem organização antagônica centro-periferia. As células amácrinas parecem modificar a transmissão temporal e a organização dos campos receptores das células ganglionares, participando assim do controle da transmissão dos movimentos do campo receptor para as células ganglionares. Células interplexiformes Muito poucas observações existem acerca dos registros intracelulares da atividade das células interplexiformes, porém parece que elas tanto apresentariam respostas tônicas como transientes. Células ganglionares As células ganglionares podem ser classificadas em dois tipos, segundo o registro da resposta intracelular: células que respondem de maneira tônica, exibem organização antagônica centro-periferia e apresentam características centro-on ou centro-off; e células que respondem aos estímulos luminosos com respostas transientes ou fásicas on-off. Na célula centro-on, a estimulação central do campo receptor produz reação caracterizada por um potencial lento associado a uma descarga de picos, a qual perdura enquanto o estímulo estiver presente; já se a luz incide sobre a periferia do campo, a célula se hiperpolariza e se inibe, voltando a responder quando o estímulo periférico cessa (Fig. 63). Em relação ao tipo centro-off, ocorre o inverso: a estimulação central inibe a célula, ocorrendo descarga celular quando a iluminação cessa; já a estimulação através de um anel luminoso na periferia do seu campo receptor desencadeia a resposta. Se dois spots são projetados em locais separados de uma zona on, a resposta total se reforça, porém, se um spot é projetado em uma zona on e outro, idêntico, em uma zona off, resulta uma neutralização da resposta, com discreto predomínio do componente on, uma vez que a excitação tem limiar mais baixo do que a inibição. A célula tipo on-off exibe respostas transientes ao iniciar e ao cessar o estímulo. Geralmente se observam potenciais de ação associados às despolarizações transientes, e o número de deflexões desses potenciais parece correlacionado com a intensidade e a extensão da despolarização. As respostas das células ganglionares on-off se assemelham às das células amácrinas transientes, enquanto as respostas das células ganglionares tônicas se parecem com as respostas das células bipolares em função das características tônicas e da organização antagonística centro-periferia do campo receptor. Desse modo, cada um dos dois tipos básicos de células ganglionares estaria relacionado ou à atividade da célula amácrina ou à da célula bipolar. As células ganglionares são usualmente classificadas segundo sua resposta fisiológica e seu aspecto morfológico. Foi demonstrado que as células ganglionares centro-on e centrooff do gato podem ser classificadas segundo sua resposta à apresentação de grades senoidais: as células X produzem respostas tônicas, mantidas, com características tipo centro-on ou centro-off, constituindo cerca de 55% da população ganglionar do gato; as células Y produzem respostas que mostram breves trens de picos ao iniciar e ao cessar a estimulação, como se recebessem contribuição mista tônica e transiente, e constituem cerca de 4% da população ganglionar do gato. Os restantes 40% constituem as células W, que englobam elementos com resposta on-off, alguns com sensibilidade direcional e alguns com detecção local de bordas.


202  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

R

R

H B

B

A

G

G

G

Fig. 63 Esquema simplificado associando a organização sináptica da retina do vertebrado com as respostas intracelulares registradas a partir dos diferentes elementos neurais. (Dowling JE; Werblin FS. Organization of the retina of the mudpuppy, Necturus maculosos. I. Synaptic organization, J. Neurophysiol., 32, 315-318, 1969.)

Procurou-se enfatizar os aspectos morfológicos das células ganglionares da retina do gato, as quais foram classificadas em três tipos: alfa, beta e gama. Essa tripla classificação de células ganglionares pode gerar certa confusão, porém os aspectos morfológicos e fisiológicos de certo modo se superpõem: assim, as células X correspondem às células beta, as células Y correspondem às células alfa e as células W correspondem às células gama. Na retina dos primatas, grande parte das células ganglionares está codificada para cores, sendo reconhecidas como células anãs beta. As características principais dos três tipos estão relacionadas nos Quadros 7 e 8. As principais células ganglionares são: anãs, em para-sol e biestratificadas pequenas, todas enviando seus axônios ao longo do nervo óptico para o corpo geniculado lateral. Nas excentricidades retinianas de 2 mm ou menos, cada célula ganglionar anã recebe de apenas uma única célula bipolar anã, e assim possui um campo dendrítico muito pequeno. Entretanto, em direção à periferia, essas células ganglionares apresentam um grande aumento na área do campo dendrítico. Os dois tipos de células ganglionares anãs são chamadas células ganglionares anãs on e células ganglionares anãs off.


203  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Quadro 7  Tipos de células ganglionares na retina do gato

yy Células X yy Resposta tônica, linear yy Campos receptores pequenos (0,25°) yy Maior localização na retina central yy Velocidade de condução média (15 a 23 m/s) yy Discriminação espacial yy Projeção nas camadas parvocelulares do corpo geniculado lateral yy Oponentes para cores yy Células Y yy Resposta não linear, fásica yy Campos receptores grandes (4°) yy Localização na retina central e periférica yy Velocidade de condução elevada (30 a 40 m/s) yy Detecção de movimento yy Projeção nas camadas magnocelulares do corpo geniculado lateral yy Células W yy Resposta tônica ou fásica yy Campos receptores pequenos (0,25°) yy Localização foveal yy Velocidade de condução baixa (2 a 18 m/s) yy Respondem a estímulos que se movem muito lentamente em seu campo receptor

Quadro 8  Classificação funcional das células ganglionares da retina

Tipo X (P) (alfa ou para-sol)

Tipo Y (M) (beta ou anã)

Tipo W (gama)

Resposta

yy Linear yy Tônica

yy Não linear yy Fásica

yy Tônica ou fásica

Localização retiniana

Central

Paracentral

Foveolar

Tamanho do campo receptor

0,25º

0,25º

Velocidade de condução

15 a 23 m/s

30 a 40 m/s

2 a 18 m/s

Projeção cortical

Unicamente sobre a área 17

Sobre as áreas 17 e 18

Menu JP; Corbe CH. Stimulus visuel et différentes fonctions visuelles. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21027 A20, 1991; p. 6.

O grupo de células bipolares anãs on é composto de dois tipos de célula: células bipolares anãs on de cone L e células bipolares anãs on de cone M. A população de células ganglionares anãs off também apresenta estreitos domínios territoriais. Entretanto, seus campos dendríticos são menores do que os das células ganglionares anãs on, e sua densidade espacial é cerca de 70% maior. Enquanto as células ganglionares anãs recebem das células bipolares anãs, as células em para-sol recebem principalmente das células bipolares difusas, possuem campos dendríticos maiores e coletam de muito mais cones. As células ganglionares em para-sol on apresentam estreitos domínios territoriais, assim como as células em para-sol off. Tal como nas células ganglionares anãs, as células gangliona-


204  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... res em para-sol on possuem campos dendríticos que são maiores que os das células em parasol off; essa diferença é compensada por uma maior densidade espacial para o tipo em para-sol off. As células ganglionares biestratificadas pequenas comparam os cones S com os cones M e L. Os dendritos das células ganglionares biestratificadas pequenas se arborizam nas subcamadas on e off da camada plexiforme (sináptica) interna. Essas células ganglionares respondem à diferença entre o grau de estimulação dos cones S e dos cones M e L, e, portanto, produzem uma correlação neural para a percepção do amarelo e do azul. As células ganglionares biplexiformes recebem informações diretamente dos bastonetes, e, como o seu nome sugere, as células ganglionares biplexiformes têm processos nas camadas plexiformes (sinápticas) interna e externa. Nos primatas, seus processos externos recebem apenas dos bastonetes. Observados em toda a retina, esses processos externos parecem serpentear, ao contrário dos campos dendríticos compactos das células bipolares dos bastonetes. As células ganglionares biplexiformes despolarizam em resposta à luz, e sua resposta apresenta contribuições dos bastonetes e cones. A contribuição do cone poderia surgir dos contatos fotorreceptores entre cones e bastonetes, ou através dos processos dendríticos na camada sináptica interna. Sabe-se que essas são as únicas células ganglionares a receberem diretamente dos fotorreceptores. Elas se desviam das interações entre as células bipolares e amácrinas que servem para enfatizar o contraste à custa da própria intensidade da luz. A Fig. 64 resume as vias on e off no processamento da informação visual.

Respostas das células tipo centro-ON Iluminação central

Luz

Iluminação anular

Fig. 64 Resposta de uma célula ganglionar tipo centroon. Observa-se descarga quando o spot estimulador se dirige ao centro do campo receptor; a célula é inibida pela estimulação anular e responde fracamente à estimulação difusa. (Kuffler SW. Discharge patterns and functional organization of mammalian retina. J. Neurophysiolog. 53, 16, 37-68, 1953.)  

Iluminação difusa

0

1

2

3 seg


205  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Nervo óptico Em relação à fisiologia do disco e do nervo óptico, gostaríamos de destacar os seguintes aspectos:

Autorregulação Nesses níveis, a vascularização apresenta as características da barreira hematorretiniana, sendo impossível a passagem de proteínas e determinadas substâncias, como a fluoresceína, devido à existência de capilares não fenestrados. As mudanças no fluxo sanguíneo dos vasos retinianos, como resultado da vasoconstrição e vasodilatação da artéria central da retina, destacaram que é ao nível da camada superficial de fibras nervosas do disco óptico onde existiriam (para a maioria dos autores) mecanismos de autorregulação. Esses mecanismos foram observados pela medição do fluxo de microesférulas, assim como através do registro da tensão de oxigênio no referido nível em relação à pressão intraocular. O CO2 também influi, produzindo uma intensa vasodilatação. Isto foi possível comprovar ao se analisar que, após um fluxo sanguíneo inadequado, o CO2 se acumula, dando lugar à vasodilatação e aumento do fluxo. Embora uma influência autônoma possa afetar a artéria central da retina na órbita, sem dúvida, não parece existir inervação autônoma dos vasos sanguíneos na frente da lâmina crivosa. Atualmente, com o efeito Doppler colorido, poderemos estudar o fluxo arterial ocular com grande precisão.

Fluxo axoplásmico Os neurônios, para a manutenção de sua estrutura axonal, apresentam um movimento de partículas intraaxonais, que é conhecido como fluxo axoplásmico. Esse fluxo de elementos celulares apresenta uma trajetória bidirecional entre soma → axônio → sinapse e sinapse → axônio → soma, permitindo que o axônio esteja dotado dos elementos necessários para a produção de adenosina trifosfato, a síntese de neurotransmissores, elaboração e manutenção de membranas, a regeneração e o crescimento axonal. Dentro do fluxo axoplásmico, observam-se distintos tipos de transporte: ƒƒ Fluxo anterógrado ou ortógrado, cuja direção é do corpo celular para a sinapse. Dentro deste podem ser diferenciados cinco subtipos, conforme a sua velocidade: (a) transporte axoplásmico rápido, subtipos I e 11; (b) transporte axoplásmico intermediário, subtipo III; (c) transporte axonal lento, subtipos IV e V. A velocidade do fluxo rápido é de 150 a 250 mm/dia, até 400 mm/dia. É composto principalmente de estruturas celulares membranosas, constituintes de membranas, neurotransmissores, hidrolases e materiais solúveis de pequeno peso molecular. O fluxo ortógrado lento constitui 80% do fluxo proteico total e é composto de proteínas, principalmente de material citoplásmico, enzimas solúveis e elementos estruturais do axônio. É, portanto, o responsável pelo transporte de proteína solúvel, sintetizada no corpo celular, que irá formar parte da estrutura axonal interna. Sua velocidade média é de 0,4 a 0,5 mm/dia.


206  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Fluxo axonal retrógrado Dirige-se do axônío ao corpo celular, movendo-se a uma velocidade de 200 mm/dia, transportando substâncias de resíduos pertencentes ao metabolismo neuronal e informando desse modo ao pericário sobre o estado de suas terminações nervosas.

Papel funcional das células astrogliais Dentro do conjunto da glia, os astrócitos são células que estão implicadas em várias funções imprescindíveis ao funcionamento do sistema nervoso. No princípio, foi-lhes atribuído um papel de suporte dos neurônios, e, devido ao descobrimento dos pés vasculares sobre os vasos sanguíneos, foi-Ihes conferido também uma atividade nutricional neuronal. Na atualidade, o número de funções atribuídas a essas células é muito mais variado e, assim, descobrimos que intervêm na formação de cicatrizes gliais e reparação do sistema nervoso quando se produz uma grande destruição neuronal como resposta à lesão. Realizam funções fagocíticas, ajudando, em situações de degradação, a eliminação de resíduos. São as células responsáveis pela condução dos neurônios durante as etapas do desenvolvimento. São indispensáveis para o metabolismo e regulação de diferentes neurotransmissores, como o GABA, a 5-hidroxitriptamina e os neurotransmissores monoaminos. Também estão relacionadas com o controle do conteúdo iônico e de metabólitos do espaço intercelular perineuronal. Por último, os astrócitos têm, como já dissemos, um efeito indutor sobre as células endoteliais para a formação da barreira hematoencefálica e hematorretiniana. A evolução da bainha de mielina Alguns neurônios de invertebrados, incluindo as fibras nervosas gigantes na medula do nervo ventral de minhocas, caranguejos e camarão, são envolvidos em múltiplas camadas de membranas celulares, num padrão que, superficialmente, assemalha-se às bainhas de mielina, que envolvem os axônios dos neurônios nos vertebrados. Complexos de proteína, chamados de junções septadas, unem as células que envolvem os axônios com essas estruturas semelhantes à mielina nos invertebrados. As junções septadas formam um firme lacre entre as células que envolvem o neurônio, e essas junções septadas funcionam para isolar o nervo do líquido extracelular. Essa observação sugere que os envoltórios nos invertebrados podem ter uma função importante, similar à função isolar da mielina. Entretanto, existem várias diferenças entre as bainhas de mielina dos vertebrados e os envoltórios dos invertebrados. Embora haja uma substancial diversidade entre os invertebrados na morfologia desses envoltórios neuronais, em geral as camadas de membrana no envoltório do invertebrado não são sobrepostas tão próximas como na bainha de mielina do vertebrado. Além disso, as proteínas envolvidas na estrutura da bainha de mielina dos vertebrados e nos envoltórios dos invertebrados diferem. Por exemplo, algumas proteínas são conhecidas como importantes para a função da bainha de mielina do vertebrado. Se essas proteínas forem defeituosas ou estiverem


207  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... presentes em níveis reduzidos, o nível de condução do potencial de ação diminui. Nenhuma dessas proteínas é encontrada nos invertebrados. Essa observação sugere que o mecanismo molecular envolvido nos envoltórios do invertebrado é fundamentalmente diferente daquele da bainha de mielina dos vertebrados e, provavelmente, evoluiu independentemente. Recentemente foi demonstrado que algumas proteínas envolvidas na interação entre a bainha de mielina e o axônio são encontradas nos vertebrados e nos invertebrados. Por exemplo, na mosca-das-frutas Drosophila (um invertebrado), as proteínas chamadas de neurexinas são encontradas em altas concentrações nas junções septadas das células que envolvem os axônios. Uma proteína similar nos mamíferos é encontrada na bainha de mielina, próximo aos nós de Ranvier. Essa parte da bainha de mielina forma junções similares às junções septadas, encontradas nos invertebrados. Juntas, essas observações sugerem que existem similaridades não descobertas entre a bainha de mielina dos vertebrados e os envoltórios dos neurônios dos invertebrados. Outras similaridades entre os neurônios de invertebrados e vertebrados podem fornecer alguma informação sobre a evolução da bainha de mielina do vertebrado. Por exemplo, na lesma-marinha Aplysia (um invertebrado), os canais de Na+ fechados são agrupados em locais distintos ao longo dos axônios. Da mesma forma, os canais de Na+ fechados nos vertebrados são agrupados nos nós de Ranvier no neurônio mielinizado. Provavelmente, o agrupamento desses canais é Importante para otimizar a condução do potencial de ação, mesmo nos axônios não mielinizados. Entretanto, atualmente não está claro se essas similaridades entre os envoltórios dos invertebrados e a mielinização do vertebrado são acontecimentos evolucionários independentes que representam a convergência para um projeto bem-sucedido, ou estavam presentes nos ancestrais comuns de todos os animais.

O corpo geniculado lateral Os axônios das células ganglionares da retina vão constituir o nervo óptico, que caminha inicialmente no interior do cone muscular da órbita, atravessa o canal óptico e se dirige para trás e para dentro, até se encontrar com o nervo óptico proveniente do outro olho. A união dos dois nervos ópticos ocorre no quiasma óptico, onde as fibras nervosas assumem arranjo típico: as fibras que se originam na região nasal da retina cruzam para o hemisfério oposto, enquanto as que têm origem na porção temporal da retina permanecem do mesmo lado do cérebro. Assim, as fibras pós-quiasmáticas provenientes da retina temporal do olho esquerdo e aquelas provenientes da retina nasal do olho direito transitam no hemisfério cerebral esquerdo; sua projeção se faz no hemicampo visual direito, ou seja, contralateral. Por outro lado, as fibras pós-quiasmáticas provenientes da retina temporal do olho direito e as provenientes da retina nasal do olho esquerdo caminham no hemisfério cerebral direito e têm projeção no hemicampo visual esquerdo. A partir do quiasma óptico, os dois conjuntos de axônios constituintes das vias ópticas, agora conhecidos como tratos ópticos, divergem lateralmente, contornam os pedúnculos cerebrais e se dirigem para duas estruturas pareadas situadas junto aos tálamos: os corpos geniculados laterais. O corpo geniculado lateral é a principal estação receptora dos axônios provenientes das células ganglionares. Tem a forma aproximada de uma sela, a partir da concavidade da qual se


208  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... desenvolvem as radiações ópticas. Ao corte histológico, observam-se áreas brancas e cinzentas alternadamente dispostas. As primeiras são constituídas pelas fibras mielínicas do trato óptico, enquanto as zonas cinzentas são formadas pelos corpos celulares onde essas fibras terminam; as fibras pós-sinápticas aí originadas irão formar as radiações ópticas e alcançar o córtex visual. Uma característica muito interessante do corpo geniculado lateral é a segregação dos impulsos provenientes dos dois olhos através de suas representações em distintas camadas celulares. As fibras provenientes do olho ipsilateral terminam nas camadas 5, 3 e 2, enquanto as fibras provenientes do olho contralateral terminam nas camadas 6, 4 e 1; assim, em cada camada é projetada a mesma metade do campo visual. Dentro de cada camada existe detalhada projeção ponto a ponto da retina, de modo que pontos adjacentes na retina são representados como pontos adjacentes nas camadas do corpo geniculado lateral. Além disso, as camadas estão dispostas umas sobre as outras, segundo modo bastante preciso em termos da representação retiniana: os campos receptores de todas as células que se encontram sobre uma linha radial que atravessa as seis camadas, de dentro para fora, representam praticamente o mesmo ponto no campo visual; assim, se as células em um ponto p’ na camada 5 receberem informação de determinado ponto da retina direita, as células no ponto p’’ na camada 4 receberão informação do ponto correspondente na retina esquerda. Outro aspecto importante observado no corpo geniculado lateral é sua subdivisão em porções parvocelular e magnocelular. As células das camadas parvocelulares (ou camadas P) estão associadas com a visão de cores, diferentemente das células das camadas magnocelulares (ou camadas M). Demonstrou-se no corpo geniculado lateral, a existência de células com resposta seletiva para diferentes comprimentos de onda; essas células se disporiam, no campo receptor, segundo padrões cromaticamente opostos (oponentes), como, por exemplo, centro-on vermelho/periferia off verde. Esses pesquisadores descreveram ainda células sem centro e periferia concêntricos, respondendo à estimulação com cores oponentes em todo o campo receptor, bem como células não oponentes, com centro e periferia concêntricos e mesma sensibilidade espectral em todo o campo receptor. Outros autores, entretanto, puderam demonstrar interações de oponência mesmo nesse último grupo de células. Com relação aos campos receptores, os neurônios do corpo geniculado lateral respondem de maneira semelhante às células ganglionares da retina, possuindo campo receptor central com duas áreas concêntricas antagônicas. O estímulo mais adequado é a iluminação focal sobre o centro do campo receptor, existindo células tipo centro-on e centro-off. Esses neurônios podem ainda responder de maneira fásica (transiente) ou tônica (mantida); os primeiros recebem usualmente impulsos de células ganglionares também transientes, enquanto os outros estão conectados a células ganglionares que apresentam reação mantida no tempo. Existe uma correspondência bastante estreita entre as células ganglionares da retina e os neurônios do corpo geniculado lateral, de modo que axônios retinianos provenientes de células ganglionares tipo X se ligam a células geniculadas tipo X, e axônios ganglionares tipo Y conectam-se com células geniculadas Y. Essa correspondência se estende também aos recentemente descritos sistemas anão e para-sol; o sistema para-sol tem projeção nas lâminas magnocelulares e o sistema anão se projeta nas lâminas parvocelulares do corpo geniculado lateral.


209  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Os neurônios do corpo geniculado lateral diferem das células ganglionares retinianas, sobretudo pela efetividade de seu campo inibidor antagonista: quando o impulso proveniente de uma célula ganglionar e a resposta de um neurônio geniculado são registrados simultaneamente, observa-se que o neurônio geniculado responde bem menos intensamente do que se esperaria em função do impulso excitador, caso o spot estimulador seja maior do que o centro do seu campo receptor. Por isso, a reação à estimulação difusa é ainda mais fraca do que a observada nas células ganglionares da retina; essa facilitação relativa da resposta focal faz com que os neurônios do corpo geniculado lateral respondam bem às diferenças espaciais na iluminação, acentuando assim a apreciação do contraste nas bordas da imagem.

O córtex visual Organização clássica e métodos de estudo Os axônios das células do corpo geniculado lateral se dirigem ao córtex visual primário, também chamado córtex calcarino ou estriado, constituindo as radiações ópticas de Gratiolet. As fibras passam através da parte posterior da cápsula interna, abrindo-se de modo a formar um grande leque, o qual se curva em torno da parede lateral e do corno posterior do ventrículo lateral. Esse córtex visual primário corresponde à área 17 de Brodmann – localizada no polo occipital, limitada pela parede posterior do sulco lunar – que se interliga com as áreas periestriadas 18 e 19, citoarquitetonicamente semelhantes, que são classicamente consideradas áreas de associação. O anatomista alemão Korbinian Brodmann é o responsável pela classificação das áreas corticais mais empregada ainda hoje em dia. Sua classificação, publicada em diversos trabalhos entre 1905 e 1910, é baseada na estrutura histológica uniforme que caracteriza as diferentes áreas corticais. Essas áreas diferem umas das outras, sobretudo na espessura e composição das camadas celulares, na espessura do córtex como um todo e na posição das estrias brancas. Admitia-se então que o aspecto anatômico estivesse intimamente relacionado às características funcionais, de modo que áreas com citoarquitetura semelhantes seriam funcionalmente idênticas. Brodmann descreveu, por exemplo, áreas corticais da associação visual – as áreas 18 e 19 – que se dispõem lateralmente em duas zonas concêntricas à frente da área 17, em um arranjo pouco natural, porém explicado pela dificuldade na sua caracterização citoarquitetônica. Curiosa é a fundamentação da nomenclatura criada por Broadmann: a área 17 foi a 17a área por ele estudada. O córtex da área 17 é caracterizado por uma linha branca, a chamada estria de Genari, observada mesmo macroscopicamente. Trata-se de um isocórtex do tipo granuloso, com laminação em 6 camadas, diferenciadas citoarquitetonicamente e numeradas, da superfície para o centro, de I a VI. Esse córtex, em humanos, está localizado de ambos os lados da fissura calcarina, na projeção medial do lobo occipital, estendendo-se por uma curta distância sobre o polo occipital. A grande maioria das fibras aferentes provenientes do corpo geniculado lateral termina na camada IV da área estriada, enquanto algumas poucas atingem a camada I. A camada IV é dividida, no macaco, em quatro subcamadas: IV A, IV B, IV C alfa e IV C beta. A camada IV B constitui a já mencionada estria de Genari propriamente dita. É uma conspícua faixa constituída por axônios que se interconectam, provenientes de neurônios das lâminas


210  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... situadas acima e abaixo da estria (sabe-se que as conexões entre as células corticais se fazem, predominantemente, de maneira perpendicular à superfície), bem como por algumas fibras mielínicas que formam a porção final do trajeto axonal geniculoestriado; poucas dessas fibras terminam na camada IV A. As fibras que se originam nas 4 lâminas parvocelulares dorsais do corpo geniculado lateral terminam na camada IV C beta, bem como em uma faixa mais estreita e pouco densa logo abaixo da estria de Genari, na camada IV C alfa. As fibras que se originam nas duas lâminas magnocelulares ventrais do corpo geniculado lateral terminam na camada IV C alfa. Tal segregação das terminações corticais dos axônios geniculados parvo e magnocelulares demonstra a importância desses distintos tipos de neurônios em função dos seus diferentes campos receptores. Outras metodologias foram posteriormente desenvolvidas para estudar a arquitetura cortical; a mieloarquitetura, por exemplo, toma por base o padrão de mielinização do córtex. Ocorre, entretanto, que a fisiologia de determinado grupamento celular não está, obrigatoriamente, associada à sua morfologia; a fisiologia celular é apenas muito precária e indiretamente detectada através das reações de coloração da microscopia óptica, e por isso não se pode supor que áreas corticais com aspectos histológicos semelhantes tenham as mesmas características funcionais. Técnicas de estudo que exploram a atividade cortical ou a atividade celular cortical têm sido recentemente introduzidas, com resultados superiores aos da observação morfológica. Algumas se prestam mais ao estudo das conexões corticais – como a autorradiografia de transporte, a desoxiglicose marcada e a HRP –, outras ao estudo da organização cortical, como a PET e a citocromo-oxidase. Na autorradiografia de transporte, injeta-se um aminoácido marcado no cérebro e as células da vizinhança captam essa substância e a transportam através de seus processos até as sinapses; utilizando-se então um filme sensível à radiação em contato com o corte de tecido cerebral marcado, é possível identificar quais os neurônios que fizeram contato com os outros neurônios próximos ao local da injeção. Na técnica da desoxiglicose, essa substância, marcada, é absorvida por células nervosas como se fosse glicose; entretanto, a desoxiglicose não pode ser completamente metabolizada e permanece no interior dos neurônios, de modo que a intensidade da radioatividade celular passa a ser um indicador de sua atividade. Outra técnica envolve a injeção da enzima HRP (horseradish peroxidase) em locais onde se supõe que terminem os axônios provenientes de determinada região; a enzima é captada pelos terminais axonais e transportada de maneira retrógrada em direção ao corpo celular, que pode ser visualizado pelo tratamento adequado das secções cerebrais. Na tomografia por emissão de pósitrons (PET), uma substância marcada com radioisótopo é introduzida na corrente sanguínea. Na prática, pode ser usado, por exemplo, o C15O2, inalado ou injetado. O oxigênio radioativo tem meia-vida curta, emitindo pósitrons (elétrons carregados positivamente), que, ao colidirem com um elétron, emitem fótons, os quais podem ser identificados por detectores de radiação colocados em volta da cabeça. Quanto maior a atividade metabólica em determinado local do cérebro, maiores serão o fluxo sanguíneo e a emissão de fótons, permitindo que se avalie, após o processamento da imagem obtida, as áreas corticais ativas quando o indivíduo executa determinada atividade.


211  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A técnica da citocromo-oxidase mostrou-se muito interessante na revelação de um diferente padrão de organização cortical. A enzima mitocondrial citocromo oxidase catalisa a etapa final do metabolismo oxidativo, gerando ATP para manutenção do gradiente iônico através da membrana celular; como a atividade neural consome energia, a concentração de citocromooxidase passa a ser um indicador dessa atividade, podendo ser observada post-mortem. Durante a última década, a técnica da citocromo-oxidase tem sido empregada a fim de delinear áreas corticais funcionalmente ativas, inicialmente em animais experimentais e, a seguir, em humanos. Através dessa técnica, foi possível traçar um mapa do córtex visual humano, o mapa histoquímico da citocromo-oxidase; nesse mapeamento, observa-se que o córtex estriado dos primatas exibe, superposto à camada celular IV, áreas escuras densas, como grumos alternados com áreas claras, que poderíamos chamar de intergrumos.

Mapeamento através da citocromo-oxidase As técnicas de investigação das conexões corticais, associadas ao método da citocromo-oxidase, vieram acarretar modificações no antigo mapa citoarquitetônico de Brodmann. Essas modificações foram mais importantes dentro da área pré-estriada, permitindo evidenciar-se aí divisões funcionais transparentes à citoarquitetura clássica de Brodmann. Área V1 A maior subdivisão do córtex occipital corresponde à área V1, análoga em extensão à clássica área estriada 17 de Brodmann. Suas características citoarquitetônicas a distinguem das áreas pré-estriadas vizinhas, e os recentes estudos através do citocromo-oxidase lhe conferem um padrão típico. Com o método da citocromo-oxidase, a camada IV C assume coloração densa, escura, e a camada IV B cora-se menos intensamente. Ao se examinarem secções paralelas à superfície cortical, observa-se a presença de colunas celulares que se coram intensamente, estendendo-se da superfície do córtex até a sustância branca. Essas colunas são mais evidentes nas lâminas II, III e IV A, e, entre elas, existem zonas de coloração menos intensa. As colunas escuras correspondem aos grumos, e as áreas mais claras intercaladas são os intergrumos. Os grumos e intergrumos podem ser considerados como unidades citoarquitetônicas fundamentais do córtex visual dos primatas, variando apenas em dimensões segundo diferentes espécies. Em humanos, o diâmetro dos grumos é de cerca de 300 µm. O fato mais importante revelado pela histoquímica com a citocromo-oxidase é que as colunas escuras e claras têm importante expressão fisiológica: demonstraram-se que elementos celulares que respondem seletivamente a alterações no comprimento de onda do estímulo estão concentrados nos grumos, enquanto células que respondem a modificações na forma do estímulo se concentram nos intergrumos. Os grumos e intergrumos são mais conspícuos nas lâminas II e III de V1, que recebem impulsos das camadas parvocelulares do corpo geniculado lateral. Na lâmina IVB aportam impulsos provenientes das camadas magnocelulares do corpo geniculado lateral. Área V2 A área V2, adjacente à V1, situa-se dentro de uma zona de citoarquitetura uniforme, que corresponde à área 18 de Brodmann; entretanto, V2 ocupa menos da metade da área 18, coexis-


212  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... tindo com outras áreas pré-estriadas de citoarquitetura semelhante. Em humanos, grande parte de V2 situa-se na superfície medial do lobo occipital, provavelmente no giro lingual, fazendo limite com a área estriada; superiormente, situa-se no cuneus, acompanhando a extensão do lábio superior da fissura calcarina, e, inferiormente, estende-se ao longo do giro lingual. A porção situada lateralmente se dispõe, principalmente, dentro da profundidade do sulco lunar. Pontos adjacentes em V1 estão conectados a pontos adjacentes em V2, de maneira que V2 também exibe um mapa topográfico detalhado da retina. Em V2 coexistem células funcionalmente heterogêneas, como as seletivas para a orientação, as seletivas para o comprimento de onda e as seletivas para a direção do estímulo. A área V2 apresenta uma arquitetura típica ao método da citocromo-oxidase: exibe um conjunto de faixas escuras que se estendem da superfície cortical até a substância branca, intercaladas por faixas claras, que se coram menos intensamente (interfaixas). As faixas e interfaixas, assim como os grumos e intergrumos de V1, são melhor observadas em cortes paralelos à superfície cortical. Observam-se então dois tipos de faixas, umas espessas e outras finas, de modo a constituir ciclos com sequências típicas: faixa grossa, interfaixa, faixa fina, interfaixa. As faixas não são homogêneas, apresentando em seu interior zonas globulares de atividade enzimática mais intensa, as quais poderiam relacionar-se a subdivisões funcionais ainda não descobertas. Aqui também se correlacionam as observações histoquímicas e a fisiologia: as células seletivas para comprimentos de onda se localizam nas faixas finas, e as células detectoras de movimento e profundidade se encontram nas faixas grossas; as células que respondem à forma se distribuem nas faixas grossas e interfaixas. Outras áreas O restante da área pré-estriada, que engloba a região citoarquitetônica correspondente à parte da área 18 não pertinente a V2 e a área 19, tem sido descrito de maneira não unânime por diferentes autores. Reconhecem-se as áreas V3, V4, V5 e V6; afirma-se que apenas três áreas visuais foram completamente definidas nos primatas, as áreas V1, V2 e MT (MT é uma outra nomenclatura para V5), porém admite-se que os primatas possuam outras áreas visuais além dessas. A área V3, junto a V2, também se situa dentro do complexo citoarquitetônico 18 de Brodmann. V3 recebe conexões diretas de V1, segundo arranjo ponto a ponto, possuindo também uma representação topográfica da retina, mas não demonstra arquitetura metabólica característica com a metodologia atual. Van Essen e Zeki (1978) admitem, no macaco, a existência da área V3A, junto à V3, porém sem conexão direta de V1 para a representação da retina central. A grande maioria das células de V3 e V3A responde a linhas de orientações determinadas, independentemente da cor do fundo contra a qual são apresentadas, supondo-se que estariam envolvidas no processamento de sinais relativos à forma dos estímulos visuais. Na superfície lateral do lobo occipital, mais exatamente na região do giro fusiforme, a área V4 se limita anteriormente com V3. V4 recebe impulsos da região de V1 responsável pela representação da retina central, e recebe impulsos de V2 concernentes à representação do restante da retina. Também V4 não tem arquitetura definida à citocromo-oxidase. A maioria das células de V4 apresenta seletividade para cor – respondendo melhor a estímulos de determinados comprimentos de onda – e para orientação linear.


213  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... A área V5 está situada na superfície lateral, à frente de V4, parcialmente imersa no sulco temporal superior. A área V5 ou área MT (temporal média) é ricamente mielinizada, porém não possui arquitetura definida à citocromo-oxidase. Além de V1 e V2, V5 (ou MT) é a única área identificada em quase todos os primatas. As células de V5 apresentam seletividade para o movimento, e a grande maioria demonstra seletividade direcional; respondem, portanto, a um estímulo visual que se move em determinada direção, mas não respondem quando esse estímulo se move na direção oposta. As células de V5 são indiferentes à cor do estímulo. A área V6 se localiza no lado medial do cérebro, mais exatamente na porção parietal do córtex, anteriormente à fissura parietoccipital e vizinha à área V3, recebendo informações de V2.

Organização colunar no córtex visual Demonstrou-se que o córtex estriado da área V1 exibe uma detalhada representação da retina. Inicialmente em estudos eletrofisiológicos no macaco, demonstrou-se que V1 é constituída por um conjunto de colunas celulares associadas à orientação do estímulo e um conjunto de colunas celulares relacionadas ao olho estimulado: respectivamente, colunas de orientação e colunas de dominância. A organização dessas colunas pode ser melhor compreendida através da descrição do experimento. Ao se penetrar com um eletrodo perpendicularmente à superfície cortical, observa-se que, enquanto ele avança, registra sinais de células que respondem todas à mesma orientação do estímulo, e são excitadas apenas por um dos olhos; essas células estão, portanto, dispostas em colunas, e todas as células dispostas nessa coluna têm a mesma orientação preferencial e a mesma preferência ocular. Se a penetração é feita de maneira oblíqua ou tangencial à superfície, observa-se que as células mostram respostas a orientações diferentes do estímulo, de modo que a cada avanço de cerca de 50 micra corresponde uma modificação de 10° no eixo de orientação preferencial do estímulo. A preferência ocular (i. e., o olho cuja estimulação desencadeia a resposta celular) permanece constante até certo ponto da penetração, quando então essa preferência muda abruptamente para o outro olho, permanecendo mantida a sequência de orientações preferenciais. Tal fato denota a existência de colunas de dominância ocular, dispostas lado a lado. Considerando a existência de 18 orientações possíveis (180°/10° = 18), o eletrodo precisa avançar cerca de 1 mm (50 micra × 18 = 0,9 mm) para percorrê-las todas; essa distância corresponde à largura de uma hipercoluna. Assim, quando o eletrodo caminha pelo menos 2 mm no córtex de V1, ele se move de uma zona representativa de pequena região do campo visual para a zona de representação da região adjacente. Estudos mais recentes puderam demonstrar, ainda, que os grumos ocupam as regiões centrais das colunas de dominância ocular, interrompendo em alguns pontos as colunas de orientação. A existência das colunas de dominância ocular no córtex visual pode também ser demonstrada através de experimentos histológicos. Injetou-se aminoácido marcado (prolina) em um dos olhos de um macaco; o aminoácido foi transportado por via transneuronal até o córtex, cuja autorradiografia revelou áreas alternadas de faixas escuras e claras; as áreas escuras caracterizavam os sítios de projeção dos impulsos provenientes do olho marcado.


214  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As colunas de dominância ocular se relacionam ao fato de, no corpo geniculado lateral, as fibras nervosas estarem segregadas de acordo com sua origem no olho ipsilateral ou contralateral. As fibras geniculocorticais mantêm tal segregação e terminam na camada IV do córtex estriado, separadas em colunas alternadas, provenientes do olho direito e do olho esquerdo. Durante a observação de uma cena, cada pequena região do campo visual é analisada em relação ao olho direito e ao olho esquerdo, e simultaneamente examinada em relação à sua orientação e ao seu comprimento de onda; esse processo é repetido para uma pequena região do campo visual adjacente, sendo registrado no córtex primário, também adjacente, de modo a obter um mapeamento completo da cena observada. Admite-se que as áreas pré-estriadas também apresentem organizações colunares, ainda que não idênticas à de V1. Ao se fazer, por exemplo, uma penetração perpendicular com o eletrodo através do córtex de V5, observa-se que a maioria das células também apresenta a mesma direção preferencial de movimento; também em V3 as células se dispõem segundo colunas de orientações preferenciais; e, em V4, os grupamentos celulares estão organizados segundo tanto o comprimento de onda como a orientação preferencial. A organização colunar seria um fenômeno generalizado, de modo que todas as áreas apresentariam grupamentos celulares com propriedades comuns; desse modo, o processamento visual seria realizado paralelamente em áreas funcionalmente especializadas segundo os aspectos básicos da análise da imagem: forma, cor, movimento e profundidade. Uma característica que distingue o córtex pré-estriado do córtex de V1 é que a grande maioria das células pré-estriadas é excitada por estímulos binoculares, não podendo, portanto, ser divididas em colunas de dominância ocular.

As vias parvocelular e magnocelular Atualmente, sabe-se que o processamento visual não se faz primariamente de maneira hierárquica ou serial, existindo, outrossim, canais paralelos através dos quais diferentes características do estímulo (forma, cor, movimento, textura, profundidade, e possivelmente outras) se encontram funcionalmente segregadas. A especialização funcional observada no córtex estriado começa, na verdade, na retina; continua no corpo geniculado lateral e prossegue além de V1, em direção a V2 e às demais áreas pré-estriadas. Distinguem-se assim dois canais principais, ou duas vias de processamento visual: a via parvocelular e a via magnocelular. A dicotomia entre os fluxos parvo e magnocelular se origina já na retina, onde retornamos aos já mencionados sistemas X e Y, o sistema P (de células para-sol) e o M (de células midget ou anãs); seus experimentos através de lesões seletivas por injeção de neurotoxina nas lâminas parvo e magnocelulares do corpo geniculado lateral de macacos permitiram-lhe estabelecer funções características dos dois sistemas. O sistema M ou parvocelular é também conhecido como canal de células oponentes para cores, enquanto o sistema P ou magnocelular é também denominado de canal de faixa larga. As células retinianas do sistema parvocelular se caracterizam pelos campos receptores pequenos, codificação para cores, subvariedades oponentes tipos on e off diversas, respostas tônicas; as células retinianas do sistema magnocelular apresentam: campos receptores grandes, ausência de codificação para cores, respostas transientes. Os axônios das células ganglionares associadas ao canal parvocelular se projetam nas lâminas


215  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... parvocelulares do corpo geniculado lateral, enquanto os axônios associados ao canal magnocelular se projetam nas lâminas magnocelulares do corpo geniculado lateral. As fibras originárias das lâminas parvocelulares do corpo geniculado lateral terminam nas camadas 2 e 3 de V1, onde se originam duas vias neurais: uma relacionada com a visão de cores, mediada através das células dos grumos, e outra relacionada com a visão de formas, mediada através das células dos intergrumos. As fibras originárias das lâminas magnocelulares do corpo geniculado lateral terminam na camada IVB de V1, e também dão origem a duas vias neurais: uma delas se dirige às células seletivas para orientação em IVB, e se relaciona à percepção da forma, enquanto a outra alimenta as células seletivas para orientação e mais direção de IVB, e se relaciona à percepção do movimento. Os grumos das camadas 1 e 2 de V1 estão conectados às faixas finas de V2, enquanto os intergrumos de V1 se conectam às interfaixas de V2; a camada 4B envia conexões para a região das faixas grossas de V2. As faixas grossas de V2, por sua vez, projetam-se para as áreas V3 e V5, enquanto as faixas finas e interfaixas se projetam na área V4. A arquitetura das vias ópticas revelada pela citocromo-oxidase mostra a existência de três fluxos básicos: um deles envolve os neurônios parvocelulares do corpo geniculado lateral e seus aferentes ganglionares retinianos, os grumos de V1, a camada IVC beta e as faixas finas de V2 para o processamento da cor; outro compreende os neurônios parvocelulares e suas células ganglionares, os intergrumos de V1, a camada IVC beta e as interfaixas de V2 para a análise da forma; e o terceiro é formado pelos neurônios geniculados magnocelulares e seus aferentes ganglionares, as camadas IVC alfa e IVB, e as faixas grossas de V2, intermediando a análise do movimento e a percepção de profundidade. A área V3 recebe sinais tanto da camada IVB de V1 como das faixas grossas de V2 (sistema magnocelular), e suas células são, de modo geral, seletivas para orientação; funcionalmente está envolvida na percepção da forma dinâmica e tem projeção para o córtex temporal. A área V4 recebe sinais dos grumos e intergrumos de V1 e das faixas finas e interfaixas de V2 (sistema parvocelular); sua projeção se faz principalmente para o córtex temporal inferior, e suas células estão envolvidas na percepção da forma associada à cor. A área V5 (ou MT) recebe sinais da camada IVB de V1 e das faixas grossas de V2 (sistema magnocelular); suas células exibem seletividade direcional, estando envolvidas na percepção do movimento, e sua projeção se faz principalmente para o córtex parietal. Em uma elaboração prática, ainda que um tanto simplista, aplicável a primatas, não humanos, sugeriu-se que as vias corticais que se originam em V1 se dicotomizariam, em razão de suas características anatômicas e funcionais: a via ventral, que caminha inferiormente e termina no lobo temporal, se relacionaria com a visão de formas, incluindo a visão de cores em todas as suas variedades; a via dorsal, que caminha superiormente e termina no córtex parietal, se relacionaria com a visão espacial. Baseados em estudos com a PET, admite que tal organização exista também nos córtices humanos: a via ventral occipitotemporal se associaria à identificação dos objetos, enquanto a via dorsal occipitoparietal teria como funções mediar a percepção de relações espaciais entre objetos, a percepção visual de movimento e a condução visual dos movimentos em direção a objetos dentro do campo visual. Observou-se, em macacos, que as células da região anterior do córtex temporal inferior são ativadas por padrões diferenciados, como formas complexas e combinações de formas, cores e texturas; as características individuais do estímulo não eram tão complexas de modo a especificar um


216  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... objeto particular observado na natureza através da ativação de uma única célula, porém a ativação de um conjunto de células com diferentes características poderia especificar determinado objeto natural. Entre os sistemas magnocelular e parvocelular existe, entretanto, elevada gama de interações, de modo que não se deve falar em dois canais completamente independentes. O que parece mais admissível é que existam fluxos paralelos de processamento no córtex visual, que se relacionam basicamente aos sistemas parvocelular e magnocelular, e dentro dos quais ocorrem compartimentos hierarquicamente organizados. Tanto os córtices temporal e parietal recebem sinais das mesmas áreas especializadas, como existe um grau substancial de conexões entre os dois sistemas; dentro de cada sistema ocorrem ainda diversas subdivisões ou compartimentos, habilitados a lidar com as diferentes características dos estímulos naturais, tais como bordas, textura, sombra, profundidade e escalas espaciais múltiplas. Para cada compartimento ou módulo, seria possível multiplicar diversos tipos de processamento de informação em sua rede própria, bem como de interagir com outras redes de maneira a eliminar suas deficiências complementares relativas ao processamento da informação.

Processamento da informação visual O processamento da informação visual começa na retina, onde as imagens incidem sobre as células fotorreceptoras, das quais existem cerca de 130 milhões em cada retina. Um milhão de fibras do nervo óptico recebe as informações de 130 milhões de fotorreceptores (cones = 7 milhões e bastonetes = 110 a 124 milhões). A curva de sensibilidade dos cones e bastonetes pode ser citada da seguinte maneira: cone L = 565 nm, correspondendo a uma sensibilidade de comprimento de onda mais longo; cone M = 535 nm, correspondendo a uma gama de comprimento de onda média; cone S = 430 nm, correspondendo a um comprimento de onda curta; e bastonete = 505 nm. Quando a luz é absorvida pela rodopsina, o sinal é amplificado por um mecanismo especial de transdução nos bastonetes. Esse mecanismo de amplificação, juntamente com a grande quantidade de fotopigmentos nos segmentos externos dos bastonetes, explica a extraordinária sensibilidade dos bastonetes, que podem detectar um único fóton após adaptação completa à escuridão. No escuro, os bastonetes têm canais de sódio abertos. O influxo resultante de Na+ resulta em corrente contínua chamada de corrente do escuro, que causa despolarização sustentada dos bastonetes (até um potencial de repouso de cerca de –40 mv). Como consequência da despolarização, o neurotransmissor (que se considera como sendo o glutamato) é liberado tonicamente nas sinapses dos bastonetes com as células bipolares e horizontais. A concentração intracelular de Na+ é mantida em nível de equilíbrio contínuo pela ação bombeadora da ATPase Na+ – K+. A absorção da luz ativa uma proteína G chamada de transducina. Esta, por sua vez, ativa a fosfodiesterase do cGMP, que está associada aos discos que contêm rodopsina. A fosfodiesterase dos cGMP hidrolisa o cGMP a 5’ – GMP e baixa a concentração de cGMP no citoplasma dos bastonetes. O cGMP normalmente mantém abertos os canais de sódio, de modo que a redução da concentração de cGMP faz com que os canais se fechem e a membrana se hiperpolarize. A amplificação resulta do fato de uma única molécula de rodopsina ativar centenas de moléculas de transducina, e cada molécula de fosfodiesterase hidrolisa milhares de moléculas de cGMP por segundo.


217  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Eventos semelhantes ocorrem nos cones, mas a hiperpolarização da membrana ocorre mais rapidamente que nos bastonetes, talvez porque as distâncias intracelulares são menores nos cones. O efeito da luz sobre o bastonete pode ser resumido da seguinte maneira: Luz ↓ Rodopsina fotoativada ↓ Transducina ativada ↓ Fosfodiesterase ativada ↓ Hidrólise de cGMP ↓ Nível de cGMP diminuído no citossol ↓ Canais de Na+ fechados ↓ Hiperpolarização de membrana ↓ Impulso nervoso O processo de fototransdução nos cones é praticamente o mesmo que aquele que ocorre nos bastonetes; a única diferença significativa é o tipo de opsinas dos discos membranosos dos segmentos externos dos cones. Cada cone em nossas retinas contém uma das três opsinas que conferem aos fotopigmentos diferentes sensibilidades. Essas células estão em conexões com os cones (bipolares on, que são despolarizados pela luz; e bipolares off, que são hiperpolarizados pela luz); e com os bastonetes que são sempre despolarizados (on) pela luz. Observou-se como as células ganglionares da retina dos mamíferos são influenciadas por pequenos pontos de luz. Descobriu-se que as descargas de uma célula ganglionar em repouso eram intensificadas ou diminuídas pela luz numa região pequena e aproximadamente circular da retina. Essa região era naturalmente o campo receptor da célula. Dependendo da região do campo que o ponto de luz atingia, uma de duas respostas poderia ser produzida. Uma era uma resposta on, em que a atividade da célula aumentava com o estímulo de luz. A outra era uma resposta off, em que o estímulo de luz diminuía a resposta. As regiões da retina que apresentavam essas respostas foram chamadas de regiões on e off. Mapeando os campos receptores de um grande número de células ganglionares da retina em regiões on e off, ele descobriu que havia dois tipos distintos de células. Num deles, o campo receptor consistia em uma pequena área circular on, circundada por uma zona que dava respostas off. Ele as chamou de células de centro on. O segundo tipo, que ele denominou de centro off, tinha um tipo de campo exatamente oposto– um centro off e uma periferia on. Para uma dada célula, os efeitos da luz variavam nitidamente, de acordo com o local em que atingia o


218  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... campo receptor. Dois pontos de luz, projetando-se em partes separadas de uma área on, produziam uma resposta on mais vigorosa do que qualquer ponto isoladamente, enquanto, se um dos pontos era projetado numa área on e o outro numa área off, os dois efeitos tendiam a neutralizar-se, resultando numa resposta on ou off muito fraca. Numa célula de centro on, a iluminação de toda a região central on provocava uma resposta máxima; um estímulo de luz maior ou menor era menos eficiente. As respostas intracelulares das células ganglionares podem ser resumidas da seguinte maneira: Na célula centro-on, a estimulação central do campo receptor produz reação caracterizada por um potencial lento associado a uma descarga de picos, a qual perdura enquanto o estímulo estiver presente. Se a luz incide sobre a periferia do campo receptor, a célula se hiperpolariza e se inibe, voltando a responder quando o estímulo periférico cessa. Essas células respondem (despolarização) à passagem obscuridade-luz e se conectam na “subcamada b” da camada plexiforme interna. Na célula centro-off, a estimulação central inibe a célula, ocorrendo descarga celular quando a estimulação cessa. A estimulação através de um anel luminoso na periferia do seu campo receptor desencadeará a resposta. Essas células respondem (despolarização) à passagem luzobscuridade e se conectam na “subcamada a” da camada plexiforme interna. As células horizontais tipo A têm um grande raio de ação, recebem mensagem excitadora de um cone e inibem, em resposta, os cones de seu campo de ação com os quais estão conectadas. As células horizontais tipo B têm um raio de ação mais restrito e, estimuladas por um cone, estimulam, por sua vez, cones que elas conectam, permitindo a difusão da informação na base da constituição de uma zona de ação das células bipolares com cone. A retina pode apresentar 30 tipos morfológicos diferentes de células amácrinas. Estas liberam: acetilcolina, indolamina e dopamina. Um subgrupo importante para os neurocircuitos retinianos são as amácrinas para bastonetes ou amácrinas AII. As células interplexiformes estão associadas às duas camadas plexiformes. São as células de pequeno tamanho e são difíceis de diferenciar das células amácrinas. Seus corpos celulares situam-se ao nível da camada plexiforme interna e eles estão em contato com células bipolares e células horizontais. Os campos concêntricos são uma característica das células ganglionares da retina e das células do corpo geniculado lateral. Estas últimas devem ser ainda mais especializadas do que as células ganglionares da retina em responder às diferenças espaciais na iluminação da retina do que à própria iluminação. Em resumo, o corpo geniculado lateral tem a função de aumentar a disparidade – já presente nas células ganglionares da retina – entre respostas a um pequeno foco de luz centrado e respostas à luz difusa. O corpo geniculado lateral recebe fibras temporais da retina ipsilateral e fibras nasais da retina contralateral. Divide-se em seis camadas: três camadas correspondem ao olho esquerdo e são intercaladas entre três camadas correspondentes ao olho direito. Uma camada só recebe informação de um olho; assim sendo, esses, neurônios são monoculares. As fibras originadas do campo nasal da retina contralateral fazem relais nas camadas 6, 4 e 1. As fibras originadas do campo temporal da retina homolateral fazem relais nas camadas 5, 3 e 2.


219  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As células apresentam campos receptores semelhantes às células ganglionares da retina. O caráter monocular das projeções ao nível da área estriada (área 17) dos eferentes provenientes do corpo geniculado lateral permanece estrito pelo menos até a camada IV do córtex estriado. As três camadas do corpo geniculado lateral correspondente ao olho esquerdo estão unidas com os neurônios da camada IV das colunas de dominância ocular correspondente ao olho esquerdo. Esses mesmos neurônios estão conectados com neurônios das camadas adjacentes, e alguns deles não são mais estritamente monoculares, mas respondem em graus variáveis às estimulações provenientes dos dois olhos. A organização neuronal no corpo geniculado lateral foi muito bem estudada por vários autores: As células parvo (P – 70%) são encontradas nas quatro camadas superiores, chamadas parvocelulares, e estão em conexão com as células P da retina. São responsáveis pela visão colorida e detalhes finos, e seus campos receptores são pequenos e mais sensíveis aos contrastes de luminância que aos contrastes de cor em condição de isoluminância. As células magno (M – 20%) são encontradas nas duas camadas inferiores, chamadas magnocelulares, e estão em conexão com as células M da retina. Possuem uma fraca acuidade e dão a mesma resposta aos estímulos de cores diferentes. Respondem às altas frequências temporais e a fracos contrastes, e fazem detecção de profundidade e movimento. As células coniocelulares (K – 10%) estão situadas entre as camadas principais do corpo geniculado lateral, ou seja, são interlaminares. Recebem impulsos de células ganglionares da retina do tipo não-M-e-não P e têm grande campo receptor e respostas variadas lentas, inclusive à cor (Fig. 65). Contrastando com a relativa simplicidade do corpo geniculado lateral, o córtex visual é uma estrutura de complexidade extraordinária. Há cerca de 300 milhões de células nervosas no córtex visual humano, recebendo os impulsos transmitidos ao longo das vias ópticas. Por meio de uma série de brilhantes estudos, determinaram-se a forma e a organização dos campos receptores do córtex visual. Uma característica notada em seus estudos é que os campos receptores corticais são diferentes, em sua forma, dos encontrados na retina e no corpo geniculado lateral. Os campos corticais não são circulares nem concêntricos quanto à forma, mas, sim, lineares ou retangulares. Parece que os neurônios corticais podem distinguir claramente formas angulares bem definidas, constituídas por sombras ou áreas bem delimitadas. O Quadro 9 resume os principais neurônios do corpo geniculado lateral. A área 17 de Brodmann é denominada de área visual primária ou área estriada (V1). A área V1 é cercada pelas áreas visuais secundárias (V2, V3, V4), ocupando a área 18, e pelas áreas visuais associativas, ocupando a área 19. A área visual primária apresenta várias camadas: na camada I, encontram-se as células granulares e células horizontais. Na camada II (camada granular externa), encontram-se as células piramidais e neurônios de axônios curtos que se dirigem para a camada I ou se ramificam horizontalmente. Na camada III (camada piramidal), encontram-se as células piramidais P1 e P2. A camada IV (camada granular interna) está subdivida em: IV A, apresentando células estreladas gigantes S1 com dendritos que se estendem das camadas II e III, e seus axônios terminando em uma camada mais profunda de células estreladas menores ou na substância branca; a IV B, que contém fibras mielinizadas correspondentes à linha de Gennari; e a camada IV C, que recebe os axônios das células geneculocorticais e divide-se em: IVC a, células estreladas S3, e IVC


220  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... b, células estreladas S4. A camada V (camada ganglionar) contém células piramidais e células estreladas S5, e a camada VI contém células piramidais P3 e P4.

Produz mais potenciais em ação

G

G

Quando despolarizada, libera mais transmissor

Produz menos potenciais em ação

Quando hiperpolarizada, libera menos transmissor

Despolarizada quando menos transmissor é liberado pelos receptores

B

Despolarizada quando menos transmissor é liberado pelos receptores

B

Hiperpolarizada em resposta à luz

Hiperpolarizada em resposta à luz

Via ON A

Via OFF B

Figs. 65 (A e B)  A resposta dos fotorreceptores (tanto bastonetes como cones) à luz é sempre uma hiperpolarização. A. A célula bipolar (B) nessa via é excitada pela redução da liberação de transmissor pelos fotorreceptores, isto é, o transmissor exercia efeito inibitório que foi interrompido. A excitação bipolar aumenta o número de potenciais de ação nas células ganglionares (G) e, portanto, é chamada de via on. B. A hiperpolarização dos fotorreceptores diminui sua liberação de transmissor, o que inibe a célula bipolar. Esse efeito indica que o transmissor da célula receptora tem efeito excitatório sobre esse tipo de célula bipolar. A célula bipolar inibida libera menos transmissor por suas terminações sobre as células ganglionares, e isso resulta em menor número de potenciais de ação nas células ganglionares dessa via. Portanto, é via off. Quadro 9  Características dos neurônios parvo e magno localizados na retina e no núcleo lateral dorsal

de primata Propriedade

Célula M

Célula P

Célula K

Tamanho do corpo celular

Grande

Médio

Pequeno

Organização do campo receptor

Centro/periferia

Centro/periferia

Variável

Tamanho do campo dendrítico

Médio

Pequeno

Grande

Comprimento de onda seletivo

Não

Sim

Algum azul-ON

Sensibilidade ao contraste

Alta

Baixa

Intermediária/variável

Frequência espacial

Baixa

Alta

Baixa

Frequência temporal

Alta

Baixa

Intermediária/variável

Resposta sustentada/transitória

Transitória

Sustentada

Ambos os tipos

Velocidade axonal

Alta (2,0 ms)

Média (4,0 ms)

Baixa (>5,0 ms)

Casagrande, V. A.; Ichida, J. M. The lateral geniculate nucleus. Chapter 28. In: Kaufman PL.; ALM A. Adler’s Physiology of the eye. Fitenth edition. St. Louis: Mosby, 2003; p. 664.


221  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As conexões do córtex visual primário podem ser extrínsecas e intrínsecas. A organização cortical da área estriada ou área 17 de Brodmann é muito característica. Devido a diferentes colorações histológicas e estudos autorradiográficos, utilizando o transporte axonal, as colunas de dominância ocular são demonstradas. Pode-se considerar que a área estriada está constituída por subunidades, estritamente idênticas entre elas, representadas por uma ilhota de córtex de 1 mm2 de superfície e de 2 mm de espessura. Cada unidade ou módulo comporta uma amostra de colunas de dominância ocular alternativamente direita e esquerda. A camada IV é estritamente monocular e as camadas supra e subjacentes são de predominância monocular (Figs. 66 e 67). P4 K6 P3 K5 P2 K4 P1 K3 K2

M2

M1 K1

Fig. 66 Secção coronal do núcleo geniculado lateral do macaco. Observar a divisão em duas camadas ventrais magnocelulares (camadas inferiores) e quatro camadas dorsais parvocelulares (camadas superiores). (Hubel DH. Brain and Vision. New York: Scientific American Library, 1988.)

Existe, assim, a nível da área estriada, um reagrupamento de células corticais simples e complexas, cujos campos receptores recobrem a mesma região do mundo visual e são sensíveis à mesma orientação. Na hierarquização dos tipos celulares, temos a considerar: (1) as células simples encontramse principalmente na área 17 e possuem campo receptor onde sempre existem área on e área off. O campo receptor corresponde à área alongada, elíptica ou ovalada, e a relação entre as duas regiões (on-off) é variável. Respondem melhor a estímulos lineares, isto é, fendas ou barras, e detectam a orientação do estímulo; (2) as células complexas encontram-se, principalmente, na área 18 e seus campos receptores (retangulares) são maiores e não apresentam área on e área off. Eles detectam o sentido do movimento; (3) as células hipercomplexas encontram-se, principalmente, nas áreas 18 e 19, e, para esses neurônios, o campo receptor tem região de respostas on bem limitada e de limites lineares. As mais diversas formas para essa região foram identificadas: desde quadradas ou retangulares até cruciformes e detectam a sua forma (tamanho). O córtex pode ser dividido verticalmente em diferentes colunas de orientação variável. A orientação dos campos receptores permanece constante ao nível de cada coluna vertical. Ao contrário, cada coluna adjacente responde a um campo receptor cujo eixo é ligeiramente


222  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... deslocado em relação aos campos receptores da coluna vizinha. Essa disposição anatômica é posta em evidência por meio de registros corticais com eletrodos introduzidos perpendicularmente à superfície cortical.

OD

OE Nervos ópticos

Quiasma óptico

Tratos ópticos

Dorsal

Ventral Colunas de dominância ocular OLHO ESQUERDO

I

IV o III iculad n e g rpo

II

VI

A l

ra late

Co

Ca

m

ad

a

IV

Córtex visual

OLHO DIREITO

V

l

do

ni cu la

III

ge

II

V

o

I

IV

B

la te ra

VI

Co rp

Fig. 67 Retina, corpo geniculado lateral e projeções ao nível da área estriada (área 17). (Keravel Y; Djindjian M; Louarn F. Vues anatomiques Commentées des Voies Visuelles. Encycl. Méd. Chir. Paris, Neurologie, 4.8.10, 17001, F10, 1991; p. 14.)  

Existe, assim, a nível da área estriada, um reagrupamento de células corticais simples e complexas, cujos campos receptores recobrem a mesma região do mundo visual e são sensíveis à mesma orientação. As células do corpo geniculado lateral e a maior parte das células do córtex estriado se distinguem pelo caráter monocular, e mesmo as células binoculares são marcadas pela preponderância do estímulo que vem de um dos dois olhos. As células corticais caracterizam-se pela posição, eixo de orientação, bordas e contornos dos estímulos. A justaposição desses fragmentos de informação é provavelmente a origem de um processo de exceção progressiva da mensagem visual. A descoberta das colunas de dominância ocular e das colunas de orientação permite considerar o córtex visual como um entrelaçamento de unidades neuronais, onde coexistem várias visões delicadas e diferentes de um mesmo conjunto. A nível de córtex estriado, a persistência de uma mensagem monocular traduz provavelmente uma análise elementar do mundo visual. Mais adiante (em particular nos córtex peri e paraestriados e inferotemporal), produzem-se as etapas ulteriores do processo de percepção. Assim, a estereopsia é uma aquisição tardia na escala filogênica.


223  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... No mapeamento histoquímico de citocromo-oxidase, observa-se que o córtex estriado dos primatas exibe, superpostas à camada celular IV, áreas escuras densas, como grumos alternadas (400 mm um dos outros), com áreas claras, que poderiam chamar-se de intergrumos. Esses grumos, de secções cilíndricas perpendiculares à superfície do córtex visual, correspondem às zonas de grande atividade metabólica. Os grumos e intergrumos são mais conspícuos nas camadas II e III de V1, que recebem impulsos das camadas parvocelulares do corpo geniculado lateral. Esses pequenos cilindros recebem, ao nível das camadas superficiais do córtex, as fibras originadas das células estriadas entre as partes parvo e magnocelular do corpo geniculado lateral (Fig. 68). Colunas com dominância ocular

m

m

1m

1m

Superfície

2mm

Área 17

Cortical

Camada IV

De

Ed

De

Ed

De

Ed

D

De

E

Ed

as

Substância branca

n olu

m co

o

n rie

ta

o çã

el

va

v riá

C

Fig. 68 Organização somatotópica na área 17. (Hubel DH; Wiesel TM. Receptive Fields and Functionnal Architecture of Monkey Striate Cortex. Journal of Physiology, 1968, 195, 215-243.)

Elementos celulares, que respondem seletivamente às alterações ao comprimento de onda e estão concentrados nos grumos (sensíveis a cores), enquanto as células que respondem às modificações na forma do estímulo se concentram nos intergrumos. O tratamento cortical da informação visual não se limita à área V1. As informações que chegam ao córtex primário (VI) são distribuídas para, pelo menos, três vias de processamento do córtex analítico (vias dorsomedial, dorsolateral e ventral), que decodificam ou extraem as informações de qualidade da sensação visual. Essas informações convergem sobre o córtex sintético inferotemporal, que está ligado a processos de memória de curta duração e aprendizado visual. Do córtex inferotemporal, as informações são levadas através do córtex perirrinal (PR) e entorrinal (ER) ao hipocampo e à amígdala, que estão ligados ao mecanismo de memória e emoção. Paralelamente, essas informações são fornecidas ao córtex polissensorial do sulco temporal superior (STS), do córtex parietal posterior (CPP) e dos campos oculares frontais (COF), que desempenham funções ligadas à atenção e à orientação do organismo ao estímulo visual.


224  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... Considera-se o processamento da informação visual, além de V1, da seguinte maneira: entre as áreas V1 e V2, as conexões feed forward vão de V1 a V2, ainda que as conexões feedback vão de V2 a V1. As conexões feed forward são responsáveis pela transferência da informação proveniente da retina sobre as áreas corticais do sistema visual. As conexões feedback têm um comportamento de integração no campo visual e de modulação da atividade neuronal. Ao redor da área V1, encontra-se a área V2, com a qual está fortemente interconectada. A faixa espessa está relacionada com o movimento, a interfaixa está relacionada com a orientação e a faixa fina está relacionada com a cor e a textura. No córtex parietal (MT), ocorre uma interação visuomotora e, no córtex inferoparietal (V4), reconhecimento das formas e cores (Fig. 69). X’ 1 Blob

Blob

Blob

Blob

2/3 4 4C 4C 5 6

C I

K

C I

A

C

M

B

X I

C

P I

C

I

C

D

Figs. 69 (A-D) Organização modular do corpo geniculado lateral (CGL) e do córtex do campo V1. A. Representação esquemática das camadas celulares do CGL. As camadas que recebem axônio provenientes do olho homolateral (I), assim como do olho contralateral (C), são alternadas e organizadas de tal modo que a imagem de um ponto do hemicampo visual contralateral se projeta segundo uma linha de projeção (XX’). Distinguimos três tipos de camadas: as P (parvocelulares), as M (magnocelulares) e as K (koniocelulares). B. Camadas citológicas e módulos do campo V1 com superfície seccionada normalmente. As camadas M e P se projetam em diferentes níveis na camada 4C. Os aferentes oriundos do olho contralateral (pontinhos dos campos C da Fig. 22 C), assim como os procedentes do olho homolateral (I da Fig. 22 C), são separados. As células K se projetam diretamente no nível dos grumos de citocromo-oxidase. C e D. Vistas aéreas de pequena secção do campo V1 (4 por 4 mm, aproximadamente) mostrando as faixas de dominância ocular e os grumos (C), e as zonas sensíveis às diferentes orientações (D). (Bullier J; Barone P. Voies Optiques Intracrâniennes et Lobe Occipital: Anatomie, Fonction Développement. Encycl. Méd. Chir. (Élsevier, Paris), Ophtalmologie, 21-008-A-40, 1997; p. 4.)

A via parvo de grumos/intergrumos e a via magno enviam projeções organizadas para as barras na área visual 2, e essas barras se projetam para os centros corticais superiores. O sistema de grumos/intergrumos aparentemente se projeta para a área visual 4 (V4), uma área de


225  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... sensibilidade a cor, enquanto a via magno se projeta para a região média temporal (MT), uma área de movimento. Caracterizaram-se a via parvo com o sistema “o que é” orientado por detalhes e a via magno como sistema “onde” de alerta.

Potencial evocado visual Definição No potencial evocado visual, os sinais eletroencefalográficos (EEG) obtidos pelos estímulos visuais são registrados com eletrodos cutâneos colocados sobre o couro cabeludo na região occipital. Ao contrário do eletro-oculograma (EOG) e diferentes tipos de eletrorretinogramas (ERG) que medem as atividades da retina ou das células ganglionares da retina, o potencial evocado visual é o único teste eletrofisiológico que avalia a atividade cortical visual.

Aplicação clínica O potencial evocado visual proporciona a medida clínica da função das vias ópticas. Na clínica, o potencial evocado visual é comumente aplicado para detectar déficits da via óptica em pacientes sem sinais objetivos aparentes da disfunção ocular – em outras palavras, perda visual inexplicável. Por exemplo, foi demonstrada a utilidade do potencial evocado visual na identificação da disfunção oculta da via óptica em pacientes com esclerose múltipla. Um potencial evocado visual patológico pode ser produzido por um déficit suficientemente grande em qualquer parte da via óptica, incluindo a retina, o nervo óptico e o cérebro. Portanto, um potencial evocado visual patológico é anatomicamente não específico, a menos que seja usado em combinação com um meticuloso exame ocular e outras modalidades clínicas, como o campo visual, o ERG e neuroimagens.

Origem Ninguém sabe exatamente o que significam as ondas do EEG, mas sabe-se que são geradas pela atividade sináptica, principalmente proveniente do tálamo, sobre os neurônios piramidais do córtex cerebral. A aplicação de um estímulo visual leva à formação de um potencial provocado (potencial evocado visual), que é seguido por outras ondas tardias identificadas como CNV (contingent negative variation). O que o eletrodo capta na superfície da cabeça é a soma algébrica de cada momento dos potenciais elétricos produzidos pela atividade sináptica no córtex cerebral. Esses fenômenos elétricos são conduzidos através do meio iônico que compõe os vários tecidos da cabeça, mas chegam muito atenuados ao eletrodo e, por isso, devem ser amplificados para observação. A base fisiológica do potencial evocado visual é predominantemente originária da atividade do córtex visual primário, localizado na extremidade posterior do lobo occipital. O córtex visual primário, conhecido como córtex estriado e anatomicamente designado como V1, não é uma superfície plana, mas dobra-se para dentro para formar um sulco calcarino. O potencial evocado visual clínico é dominado pela atividade do campo visual central, porque a representação topográfica do campo visual no córtex estriado não é uniformemente distribuída. A fóvea ou visão central é representada desproporcionalmente por uma grande


226  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... área cortical que ocupa a porção posterior do córtex estriado próxima ao couro cabeludo, onde os eletrodos de registro do potencial evocado visual são colocados. Essa representação desproporcional da visão central reflete a alta densidade dos fotorreceptores e o grande número de projeções de célula ganglionar da retina a partir da fóvea. Ao contrário, a retina periférica tem uma menor densidade de célula ganglionar, com cada célula ganglionar recebendo sinais convergentes de vários fotorreceptores. O campo visual periférico é representado por área cortical menor, localizada mais anteriormente no córtex estriado. Essa área cortical está situada dentro do sulco calcarino, distante dos eletrodos do potencial evocado visual no couro cabeludo, e dá uma contribuição limitada ao potencial evocado visual clínico. O estímulo padrão xadrez com quadrados pretos e brancos alternantes, é comumente usado no potencial evocado visual clínico porque gera a resposta cortical mais forte. Enquanto as células da retina e o corpo geniculado lateral respondem bem a uma mudança de luminância em seu campo receptor, os neurônios corticais do córtex estriado respondem mais ativamente às bordas claro-escuras e à orientação.

Potencial evocado visual padrão reverso O potencial evocado visual padrão reverso é obtido por um estímulo semelhante ao do padrão xadrez com quadrados pretos e brancos alternantes que revertem numa frequência de fase regular. O potencial evocado visual padrão reverso é o estudo de escolha do potencial evocado visual clínico porque gera respostas relativamente consistentes do córtex visual. O potencial evocado visual padrão reverso possui reprodutibilidade relativamente alta no indivíduo e pouca variabilidade de onda e pico de latência em indivíduos normais. A fixação permanente e a melhor correção da acuidade visual próxima são necessárias durante o teste. O estímulo padrão xadrez preto e branco consiste em igual número e tamanho de quadrados pretos e brancos alternantes. O ponto de fixação está localizado no centro do estímulo, no canto comum dos quatro quadrados centrais. A luminância dos quadrados brancos deve ser de pelo menos 80 cd/m2, com um contraste de pelo menos 75% em comparação com os quadrados pretos. O estímulo padrão é definido pelo ângulo visual subtendido pelo comprimento lateral de um único quadrado. Para calcular o ângulo visual, o comprimento lateral do quadrado é dividido pela distância entre o centro do estímulo e o olho testado. O resultado é a tangente do ângulo visual subtendido por cada quadrado. A tangente inversa é utilizada para obter o ângulo visual. O tamanho total do estímulo deve ser maior que 15° em sua dimensão mais estreita. A luminância total do meio deve ser uniforme e permanecer estável durante o padrão reverso. A sala é iluminada num nível aproximadamente igual ao da iluminância produzida pelo estímulo na posição do paciente. São recomendadas respostas de dois tamanhos dos quadrados, 15 e 60 min (min= minutos, 1° = 60 min). O estímulo de 60 min do quadrado grande produzirá resposta parafoveal, enquanto o estímulo de 15 min do quadrado pequeno produzirá principalmente resposta foveal. O nível de reversão deve ser entre 1 e 4 reversões por segundo, equivalente a uma frequência fásica de 0,5 a 2 Hz. A onda do potencial evocado visual padrão reverso consiste em uma série de componentes negativos (N) e positivos (P) designada por uma latência aproximada. Os componentes N75, P100 e N135 são reconhecidos. A amplitude de P100 é medida a partir do pico negativo de


227  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... N75 precedente para o pico de P100. A latência é o tempo do início do estímulo até o pico de cada componente. O pico de P100 possui uma latência de aproximadamente 100 ms nos indivíduos normais, mas seu valor depende do tamanho do quadrado, do contraste do quadrado, do tamanho total do estímulo e da luminância padrão do meio (Fig. 70). Via dorsal: córtex parietal (interação visuomotora)

Córtex temporal inferior: via central (reconhecimento das formas, visão foveal)

(MT) V5 (movimento)

Movimento

V4 (forma, cor)

Faixa grossa

Interfaixa

Faixa fina

V2

Orientação Cor 1

C

2/3 4B

V1

4Cα 4Cβ 5 6

P Retina

Células P

K

Células K

M

CGL

Células M Fig. 70 Módulos e vias ventral e dorsal. As setas representam as conexões entre os diferentes módulos do corpo geniculado lateral (CGL), do campo V1 assim como do V2, com as áreas MT e V4 que pertencem, respectivamente, às vias dorsal (à esquerda) e ventral (à direita). Os módulos do CGL e de V1 estão representados na figura. Os módulos em V2 são visíveis nas camadas de cores mais fortes para a citocromo-oxidase (como os blobs em V1). (Bullier J; Barone P. Voies Optiques Intracrâniennes et Lobe Occipital: Anatomie, Fonction, Développement. Encycl. Méd. Chir. (Elsevier, Paris), Ophtalmologie, 21-008-A-40, 1997; p. 6.)

Potencial evocado visual com flash O potencial evocado visual com flash é obtido por um estímulo luminoso, conforme definição do padrão do ERG internacional. O estímulo com flash branco pode ser executado no campo total com a presença do fundo de adaptação (fotópica) à luz do ERG padrão. O nível do estí-


228  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... mulo não deve ser muito alto para produzir uma resposta estacionária, e um nível de 2 a 3 Hz é comumente usado para atingir uma resposta transitória. O potencial evocado visual com flash é muito variável entre indivíduos e geralmente testado em pessoas que não conseguem realizar o potencial evocado visual padrão devido à fixação deficiente causada pela acuidade visual também deficiente, nistagmo, ou incapacidade. A onda do potencial evocado visual com flash consiste em uma série de componentes negativos (N) e positivos (P) designados por ordem numérica baseada na sequência de tempo. A resposta mais proeminente é P2, e sua amplitude é medida do pico negativo precedente de N2 ao pico de P2. A latência de P2 é o tempo do início do estímulo ao seu pico, que é de aproximadamente 100 a 120 ms em indivíduos normais. Essa nomenclatura é recomendada para diferenciar automaticamente os componentes do potencial evocado visual com flash dos componentes do padrão reverso inicial/final, mas não é universalmente seguida. Por exemplo, P2 é denominado P100, baseado em sua latência aproximada. São comumente encontradas variações de tamanho, tempo e forma dos componentes do potencial evocado visual com flash em indivíduos normais.

Potencial evocado visual de varredura (frequência espacial alternante) Essa técnica de potencial evocado visual de varredura envolve o registro da atividade do potencial evocado visual estacionário para um estímulo de alta frequência que perdura vários segundos. O estímulo muda lentamente com o aumento da frequência espacial ou de contraste. No estímulo de frequência espacial de varredura, a frequência espacial de um estímulo reverso é aumentada em passos, enquanto o nível do reverso, isto é, frequência temporal, permanece inalterado. Esse tipo de estímulo geralmente consiste em barras pretas e brancas alternantes, verticalmente orientadas, cuja largura diminui em passos lineares ou logarítmicos durante o registro. Enquanto as grades vão de largas a finas, isto é, aumentando a frequência espacial, uma resposta quase-sinusoidal é gerada no córtex visual, e o potencial evocado visual resultante é registrado. Com esse tipo de correção rápida de resposta, a voltagem do potencial evocado visual estacionário é registrada sem avaliação do sinal. No estímulo de contraste de varredura, o contraste do padrão reverso é aumentado, enquanto as frequências espacial e temporal permanecem inalteradas. Enquanto o estímulo varia de fraco a bem definido, a atividade de potencial evocado visual é registrada. O potencial evocado visual de varredura é analisado medindo-se sua atividade nas frequências temporais reais e harmônicas do estímulo. No potencial evocado visual de frequência espacial alternante, os resultados são representados em gráficos, mapeando a largura das grades em ciclos por graus contra as amplitudes correspondentes do potencial evocado visual para se obter a função de estímulo-resposta (Fig. 71). Vários estudos demonstraram que a acuidade visual pode ser estimada em bebês e crianças que não falam, baseada na extrapolação do gráfico para obter a frequência espacial mais alta que produz a amplitude do nível de ruído. Similarmente, no potencial evocado visual de varredura, a função estímulo-resposta é gerada pelo traçado das amplitudes de potencial evocado visual contra o contraste de estímulo correspondente.


229  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ...

N135

N75

P100

Fig. 71  Potencial evocado normal.

Potencial evocado visual multifocal No potencial evocado visual multifocal, as respostas das múltiplas áreas localizadas do campo visual são registradas simultaneamente com o uso do mesmo princípio do ERG multifocal. O resultado é um mapa do campo visual das respostas do potencial evocado visual. O estímulo consiste em um padrão xadrez preto e branco alternante, organizado em setores, que são escalados como responsáveis pela magnificação cortical. Durante o registro, os elementos do padrão xadrez de cada setor do campo visual se invertem numa sequência randomizada falsa de comprimento máximo (sequência-m) e têm uma probabilidade de 0,5 de reversão em qualquer mudança de estrutura. Para manter a isoluminância total em determinado momento, cerca de metade dos elementos totais é branca e a outra metade é preta. O nível de mudança de estrutura é da ordem de 75 Hz. As respostas do potencial evocado visual em cada setor do campo visual são calculadas e combinadas como resposta total para aquela área do campo visual. Embora o potencial evocado visual multifocal possa ser registrado com um eletrodo occipital de linha média, os registros dos eletrodos múltiplos ou canais reduzem a relação sinal-para-ruído e aperfeiçoam a qualidade do potencial evocado visual multifocal. Os potenciais evocados visuais multifocais somados não equivalem à resposta do potencial evocado visual padrão reverso convencional. Ao contrário do potencial evocado visual convencional, o potencial evocado visual multifocal do campo visual superior é revertido, em comparação com o potencial evocado visual multifocal do campo visual inferior. Essa diferença pode ser causada pela rápida sequência multifocal do potencial evocado visual que produz menor contribuição do córtex extraestriado. Quando as respostas do potencial evocado visual multifocal do campo visual inferior são somadas, ocorre um componente negativo inicial (C1) em cerca de 65 ms, seguido de um componente positivo (C2) em cerca de 95 ms. Os componentes C1 e C2 do potencial evocado visual multifocal são análogos aos componentes N75 e P100 do potencial evocado visual padrão convencional, porém o componente C2 é menor e ligeiramente mais rápido que o componente P100 convencional.


230  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia da Retina e ... As respostas do potencial evocado visual multifocal são variáveis entre indivíduos normais devido às diferenças anatômicas do córtex cerebral e à localização das marcas ósseas cranianas externas que guiam a colocação dos eletrodos do potencial evocado visual. Por outro lado, as respostas do potencial evocado visual multifocal dos dois olhos em indivíduos normais são essencialmente idênticas, com exceção da pequena diferença interocular no tempo atribuída às diferenças retinianas nasotemporais, de forma que a comparação interocular do potencial evocado visual multifocal possa ser útil na identificação de disfunção monocular local. Vários autores demonstraram uma correlação direta entre as respostas do potencial evocado visual multifocal e os defeitos de campo visual, como os que ocorrem no glaucoma. É necessário esclarecer se o potencial evocado visual multifocal é mais útil que os testes convencionais, como o campo visual. Como a maioria dos pacientes que possuem campo visual deficiente consegue realizar o potencial evocado visual multifocal, este pode ser útil em pacientes que não conseguem realizar campos visuais confiáveis, como naqueles com perda visual não orgânica. Entretanto, poucos pacientes com campos visuais normais automatizados não produzem registros úteis de potencial evocado visual multifocal devido ao alto nível de ruído, provavelmente devido a uma grande contribuição alfa do EEG ou tensão muscular no couro cabeludo, ou ambas.

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adalmir morterá dantas

C a p í t u l o  |  4

Fisiologia do Corpo Vítreo

Introdução O vítreo é um tecido muito específico, e sua composição depende de sua estreita ligação com a retina, com a barreira hematorretiniana, e com a relativa ausência de tipos de células originárias de tecidos adjacentes, que poderiam causar mudanças degenerativas e proliferativas. Sabe-se que o vítreo contém fatores com atividades biológicas que podem influenciar a função de células e enzimas no vítreo e, talvez, nos tecidos adjacentes. Outro item de interesse é o crescente conhecimento do hialuronato e sua capacidade de interagir com outros componentes do tecido para funcionar como um biomaterial e para modular o comportamento celular. O estudo da morfologia do vítreo é interessante, e deveremos descrever as seguintes áreas: (1) o vítreo cortical ou córtex; (2) a hialoide posterior; (3) a hialoide anterior; (4) o vítreo central; e (5) o canal de Cloquet (Fig. 1). O vítreo cortical ou córtex é uma zona periférica do vítreo de cerca de 2 a 3 mm de espessura, formada por uma condensação fibrilar, com um importante conteúdo em proteínas, glicosaminoglicanas e células. Sua superfície mais externa representa uma condensação fibrilar classicamente denominada membrana hialoide. Trata-se de uma membrana de baixa densidade. A interpretação do termo membrana é variável. Às vezes, ao estudar com o biomicroscópio determinadas opacidades patológicas do vítreo, denominam-se assim as estruturas de densidade média ou baixa. Esta é a interpretação a ser considerada para essa membrana hialoide. Ao longo de todo o limite vitreorretiniano, é estabelecida uma conexão filamentosa entre ambas as estruturas, porém existem algumas áreas especiais onde a união é mais forte. A base do vítreo é uma porção do vítreo situada em torno da ora serrata, que se encontra firmemente aderida à periferia retiniana e ao epitélio interno da parte plana através de fibrilas presas às referidas estruturas (Fig. 2). Os filamentos são unidos à membrana basal do epitélio não pigmentado da parte plana e às células de Müller da retina periférica. Essa estrutura é similar em todo o limite vitreorretiniano, porém aqui os filamentos são mais numerosos, mais fortes

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235  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo e têm uma orientação peculiar. As fibrilas que nascem na retina são mais compactas. As do epitélio ciliar são mais finas e mais numerosas. Os espaços interfibrilares são ricos em mucopolissacarídeos e proteínas. A base é a zona do vítreo mais fortemente unida à parede do olho. Esclera Coroide Retina Ora serrata Hiato de Salzmann Hialoide anterior (porção estralenticular) Espaço virtual retrozonular (J. L. Oetit) Espaço intrazonular (Hannover) Ligamento de Wieger (linha de Egger) Plicata de Vogot ou limitante intervitreana de Dejan Cloquet Hialoide anterior (porção patelar) Espaço virtual de Berger Plicata (porção aderente)

a. Proteoglicanas

Fig. 1 Limitantes anteriores do vítreo. (Busacca A. Manuel de Biomicroscopie Oculaire. Paris: Éditions Doin, 1966.)

Queratan sulfato Proteína do núcleo Zona de união Sulfato de condroitina

Hialuronana Proteína de união Queratan sulfato Sulfato de condroitina Proteína do núcleo Proteoglicanas

b. Agregado de proteoglicanas

Fig. 2 Estrutura do vítreo desenvolvido. (Sang DN. Embryology of the vitreous. Congenital and developmental abnormalities. In: Neetens A; Schepens C. Bulletin de la Société Belge d’Ophtalmologie. v. 233-1. Secretariaat; Dr. G. Verriest, Coupure, 257, 9000 Gent, 1987; p. 11-35.)


236  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo As bordas anterior e posterior da base do vítreo são variáveis e se estendem de 1 a 2 mm adiante da ora serrata até 2 a 3 mm por trás da mesma. A ora serrata sempre pertence à base do vítreo. Toda a área onde existem conexões fibrilares fortes é denominada base anatômica do vítreo. Apresenta prolongamentos de acordo com os prolongamentos meridionais da ora serrata. Porém, a nível clínico é mais significativa a denominada base funcional do vítreo, que se define como a zona na qual o vítreo não se desprende quando a força é aplicada. É determinada pela natureza da base anatômica, porém depende também da intensidade, direção e movimento das forças de tração. A borda da base funcional é geralmente retilínea, sendo observada ao estudarmos olhos com deslocamento do vítreo posterior; limita à frente com a inserção da hialoide anterior e, por trás, com a inserção da hialoide posterior. Em torno do disco óptico, o vítreo apresenta uma zona de forte aderência com a camada interna da retina (aderências peripapilares), embora não seja da mesma consistência que na região da base. Observa-se que, ao longo de toda a superfície do córtex, se estabelecem uniões filamentosas entre o vítreo e a membrana limitante interna da retina. Essas aderências terminam em torno do disco, que é o lugar onde deixam de existir as células de Müller. O limite é representado por um aumento do número de fibrilas que fazem a união mais consistente. Em torno da mácula existem algumas aderências em forma de anel irregular, com um diâmetro de 3 a 4 mm. Estão bem definidas nos olhos fetais e nos adultos jovens. Em determinadas condições patológicas, tornam-se mais evidentes. São pouco observadas nas pessoas adultas ou anciãs. Tanto no estudo clínico biomicroscópico como no estudo histológico, a hialoide posterior somente é evidente quando o vítreo está deslocado, porém não existe em condições normais quando o vítreo está aderido à retina. Ao estudar olhos de fetos ou indivíduos jovens com microscópio eletrônico ou óptico, são claramente observados filamentos de vítreo que são inseridos com diversos ângulos na camada limitante interna, nas células de Müller e nas células gliais da retina, de onde se afastam gradualmente até o centro. Essas fibrilas se condensam e se tornam mais evidentes na região do disco óptico e da mácula. À medida que o indivíduo envelhece, essas uniões se tornam muito mais frágeis. Em geral, o contato persiste até aproximadamente os 50 a 60 anos de idade, quando as proteínas se desnaturalizam. As aderências maculares e peripapilares, semelhantes às demais uniões fibrilares vitreorretinianas, encontram-se muito debilitadas. Com os movimentos do olho, que às vezes traduzem oscilações bruscas do organismo, essas uniões vão cedendo e o gel vítreo se desprende da retina. Entre as duas estruturas fica um espaço que é ocupado pelo fluido vítreo. Quando as uniões que mantinham o gel vítreo em posição ficam destruídas, ele se contrai. Nesse momento se produz uma condensação fibrilar na superfície que se destaca tanto no estudo clínico como no histológico, e forma a denominada membrana hialoide posterior. Esse fato explica que um ligeiro traumatismo é capaz de produzir um deslocamento do vítreo no adulto, que é acompanhado de fotopsias ou de aparecimento de opacidades. O estudo oftalmoscópico e, principalmente, o biomicroscópico, através da lâmpada de fenda, mostram uma estrutura anular, na porção média do olho, que corresponde à zona de aderência peripapilar. Ao contrário, a zona de aderência macular não pode ser vista no estudo clínico. Ao longo do córtex existem também zonas de baixa densidade fibrilar ou pontos frágeis de união. Tais perfurações se situam: (1) no centro do disco óptico, rodeadas pela aderência


237  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo peridiscal; (2) na fóvea central, circundada pela aderência macular; e (3) sobre os vasos retinianos. Nas margens da fissura, as aderências vitreorretinianas também se densificam. Além desses pontos frágeis constitucionais, em condições patológicas aparecem as denominadas perfurações secundárias, como pode acontecer nas cicatrizes inflamatórias coriorretinianas. A superfície do vítreo que fica em frente à ora serrata apresenta uma condensação fibrilar que é conhecida com o nome de hialoide anterior. Apresenta-se tanto clínica como histologicamente em condições normais. O curso da hialoide anterior é variável nas suas relações com as estruturas adjacentes. Normalmente está intimamente aderida à zônula posterior e à face interna do corpo ciliar, porém às vezes seu curso varia. Em todos os casos, o contato com a lente ao nível do denominado ligamento hialoide capsular pode ser constante. Sem dúvida, não se vê uma autêntica fusão fibrilar nessa zona. Desse ponto até a ora serrata pode estar aderida à zônula, ao epitélio ciliar ou ficar livre e flutuar em forma de ponte entre o ligamento hialoide capsular e o ligamento coronário, e/ou a linha acessória, e/ou à ora serrata, onde sempre se encontra unido também na borda anterior da base do vítreo. O vítreo faz proeminência na zona equatorial do cristalino, onde a hialoide contata também a lente. Com a idade, as aderências e a zônula se tornam mais frágeis, o que condiciona a maneira diferente de proceder cirurgicamente ao se extrair as cataratas nesses períodos da vida. O vítreo central é menos fibrilar e menos celular que o vítreo cortical, porém contém maior quantidade de glicosaminoglicanas, porque é mais fluido. Seu estudo histológico é mais difícil porque se conserva menos nos olhos fixados para microscopia óptica, principalmente se forem pessoas adultas, quando então a sinérese é frequente. A concentração de proteínas é mais baixa que no córtex, o que sugere uma origem das mesmas a partir dos tecidos adjacentes. O canal de Cloquet é uma estrutura tubular que atravessa a cavidade vítrea no sentido anteroposterior, desde o cristalino até o disco óptico. É um vestígio do vítreo primitivo. Tem forma de “S” com a inflexão da zona central. Representa um prolongamento do espaço retrolental de Erggelet. Pode ser facilmente observado com lâmpada de fenda e, também, comprovado com o microscópio eletrônico. É de densidade óptica mais baixa que o resto do vítreo. As fibrilas que contém são muito finas, pouco numerosas e não se entrelaçam com as demais da cavidade endo-ocular. A condensação fibrilar que delimita o canal é denominada membrana intervítrea.

Fisiologia Generalidades O vítreo se apresenta macroscopicamente como um gel transparente que, em seu estado livre, adquire uma forma esferoidal. Dentro da cavidade ocular, deve-se adaptar às demais estruturas que o rodeiam. A presença do cristalino provoca uma depressão, na superfície anterior do vítreo, que se denomina fossa patelar. Em torno da referida fossa, o vítreo apresenta um espessamento anular, de 8 ou 9 mm de diâmetro, que recebe o nome de ligamento hialoide capsular e continua pelos lados com a zônula cristaliniana.


238  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo Entre o cristalino e o vítreo existe um espaço virtual, rodeado pelo ligamento hialoide capsular, que se denomina espaço de Berger. As células do vítreo são abundantes no vítreo embrionário e no fetal, porém são menos numerosas no adulto. Alguns autores as consideram como células embrionárias residuais. Aparecem repartidas regularmente no córtex do vítreo, dispostas em uma camada próxima à retina, a 500 mu como o seu máximo. Têm predileção pela base do vítreo e são abundantes também ao nível do fascículo óptico. Tendem a se alinhar ao longo dos vasos retinianos. As células próprias do vítreo são denominadas hialócitos. A primeira descrição dessas células foi feita em 1841, em animais, e, pouco depois, em humanos. No início, foram consideradas como macrófagos. Em geral, os hialócitos são arredondados, porém podem adquirir formas alongadas ou estreladas. São muito frágeis e necessitam de uma fixação muito cuidadosa para podermos apreciar bem todos os seus detalhes microscópicos. Apresentam um núcleo arredondado ou reniforme. Contêm grânulos perinucleares de 0,3 a 20 mu, com uma matriz levemente granular e de aparência variável, o que sugere que se acham em diferentes estágios de desenvolvimento. São mais preservados com tetraóxido de ósmio ou em solução de Bouin. São fortemente PASpositivos, basófilos e ortocromáticos com o enxofre A, porém não reagem se forem expostos à hialuronidase, diastase ou saliva humana. Seu citoplasma contém também vacúolos e o aparelho de Golgi bem desenvolvido. O retículo endoplasmático liso e as mitocôndrias são moderados. Ao fagocitarem pigmentos ou substâncias estranhas, fundem-se com lisossomos primários e, então, pode ser apreciada a formação de lisossomos secundários e corpos residuais, que são fáceis de distinguir dos grânulos específicos. Essas células são destacadas com o microscópio de contraste de fases. São negativas com corantes próprios de células gliais, porém têm apetência in vivo pelo vermelho neutro. Supõe-se que os hialócitos sintetizam glicosaminoglicanas de peso molecular baixo, que se polimeriza no espaço extracelular e passa a formar parte do vítreo gel cortical. Essa síntese é promovida pelos sistemas enzimáticos do hialócito, a partir do UDP-N acetilglucosamina e do ácido UDP-N glucurônico. A polimerização extracelular do ácido hialurônico ocorre graças a uma transferase que se encontra no córtex vítreo. Os hialócitos contêm enzimas lisossômicas, como a b-glucuronidase, fosfatases ácidas e alcalinas, e estearases, pelas quais realizam uma função fagocitária. Também se acredita que essas células sintetizam ácido ascórbico. Os estudos ultraestruturais destacam um pleomorfismo muito evidente dos hialócitos. Foram descritas formas similares a fibroblastos, macrófagos e a células epiteliais. Pensou-se, inclusive, que eram células diferentes umas das outras. Atualmente, aceita-se que são variantes morfológicas de uma mesma espécie celular que mudam de aspecto conforme a atividade funcional a desempenhar. Existem autores que consideram o vítreo dos mamíferos como um tecido conjuntivo altamente especializado que, além de ser transparente, serve para distribuir as forças que se aplicam de forma proporcional aos tecidos circundantes. Sob essa concepção, como em todo o tecido conjuntivo, distinguem-se fibras de colágeno, substância intercelular amorfa e presença de células.


239  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo As fibras do corpo vítreo são formadas por uma proteína especial, denominada vitreína ou vitrosina, de composição e características similares ao colágeno. É formada à base de glicina, prolina e hidroxiprolina. É destruída pelas colagenases, porém não pela tripsina, hialuronidase e o formaldeido. Após o nascimento, o tamanho do vítreo aumenta devido, em sua maior parte, à retenção aquosa, realizada pelas glicosaminoglicanas, porém também porque a síntese fibrilar continua. As células responsáveis por essa fibrilogênese são seguramente os hialócitos e as células de Müller da retina, o que nos faz pensar que, ao menos em parte, trata-se de neurofibrilas. Os estudos ultraestruturais indicam que, no vítreo, existem três variedades de fibrilas: as mais largas, cujo diâmetro oscila entre 500 e 800 Å, apresentam uma periodicidade semelhante às do colágeno; outras, de superfície uniforme, largas e de cerca de 250 Å de diâmetro; e as terceiras, mais finas, com cerca de 175 Å de diâmetro, com um trajeto sinuoso e estriação transversal. O comprimento das fibrilas é muito variável. Não se dividem nem se anastomosam, porém se entrelaçam. Na periferia do vítreo, a densidade fibrilar é maior, assim como nas paredes do canal de Cloquet. As fibrilas mais periféricas se implantam na limitante interna da retina. Independentemente da origem fibrilar, foram descritos vários tipos de colágeno no vítreo de ave. O tipo I aparece no estágio XIX e o tipo II até o estágio XX. Não foi esclarecida a relação que possa existir entre as células formadoras e a qualidade fibrilar. Os componentes bioquímicos dos filamentos que formam o tecido vítreo são similares aos do colágeno de outras partes do organismo. Isto, certamente, não descarta a origem ectodérmica das células produtoras de tais fibrilas. O espaço da cavidade vítrea que fica entre as fibrilas e as células é ocupado pela substância fundamental, cuja composição é parecida com a do humor aquoso. É constituído em 99% de sua totalidade por água com substâncias nela dissolvidas, como glicosaminoglicanas, sais, açúcares e substâncias nitrogenadas, entre outras. O espaço extracelular vítreo é preenchido com material semelhante a gel, a matriz extracelular, também chamada substância fundamental, que mantém as células unidas e produz uma via porosa para a difusão de nutrientes e oxigênio para células individuais. A matriz extracelular é composta de uma rede integrada de heteropolissacarídeos e proteínas fibrosas, como o colágeno, elastina, fibronectina e laminina. Esses heteropolissacarídeos, as glicosaminoglicanas, são uma família de polímeros lineares compostos de unidades dissacarídias repetidas. Um dos dois monossacarídeos é sempre a N-acetilglicosamina ou a N-acetilgalactosamina; o outro é, na maioria dos casos, um ácido urônico, geralmente o ácido D-glucurônico ou L-idurônico. Em algumas glicosaminoglicanas, um ou mais hidróxilos de amino açúcar são esterificados com sulfato. A combinação dos grupos sulfatos e grupos carboxilatos dos resíduos de ácido urônico dá às glicosaminoglicanas uma densidade muito alta de carga negativa. Para minimizar as forças repulsivas entre os grupos vizinhos carregados, essas moléculas assumem uma conformação prolongada em solução. Os padrões específicos de resíduos de açúcar sulfatados e não sulfatados nas glicosaminoglicanas produzem um reconhecimento específico através de uma variedade de ligantes de proteínas que se unem eletrostaticamente a essas moléculas. As glicosaminoglicanas se unem às proteínas extracelulares para formarem as proteoglicanas. O ácido hialurônico glicosaminoglicana (hialuronato em pH fisiológico) contém resíduos alternantes de ácido D-glucurônico e N-acetilglicosamina. Com até 50.000 repetições da unidade dissacarídea básica, os hialuronatos possuem pesos moleculares de mais de um milhão:


240  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo eles formam soluções claras e altamente viscosas que dão ao corpo vítreo sua consistência de aparência gelatinosa. Outras glicosaminoglicanas diferem do hialuronato em dois aspectos: elas geralmente são polímeros mais curtos e estão covalentemente ligadas a proteínas específicas (proteoglicanas). O sulfato condroitina contribui para a força tensora das artérias. O dermatan sulfato está presente nos vasos sanguíneos. Nesse polímero, muitos resíduos de glucuronato presentes no sulfato condroitina são substituídos por seu epímero, o iduronato. Os queratanos sulfatos não possuem ácido urônico e seu conteúdo de sulfato é variável. Estão presentes na córnea. A heparina é um anticoagulante natural constituído de mastócitos e liberado para o sangue, onde inibe a sua coagulação ao se ligar à proteína antitrombina. A ligação da heparina provoca a ligação da antitrombina com a trombina, inibindo-a; a trombina é uma protease essencial à coagulação do sangue. A interação é extremamente eletrostática; a heparina possui a maior densidade de carga negativa das macromoléculas biológicas conhecidas. A heparina purificada é rotineiramente adicionada às amostras de sangue obtidas para análise clínica e para doações de sangue para transfusão, a fim de evitar a coagulação. As proteoglicanas são macromoléculas da superfície celular ou da matriz extracelular nas quais uma ou mais cadeias glicosaminoglicanas são unidas covalentemente a uma proteína da membrana ou a uma proteína secretada. A parte glicosaminoglicana comumente forma a maior fração (por volume) da molécula proteoglicana, domina a estrutura, sendo geralmente o principal sítio de atividade biológica. Em muitos casos, a atividade biológica é a provisão de múltiplos sítios de ligações, ricos em oportunidades para ligações de hidrogênio e interações eletrostáticas com outras proteínas da superfície celular ou da matriz extracelular. As proteoglicanas são os principais componentes do tecido conjuntivo, produzindo força e resistência (Fig. 3). Espaço de Berger (espaço retrolental de Erggelet)

Pars plicata Pars plana

Ora serrata Esclera Coroide Retina

Base do vítreo Canal de Hannover

Canal de Cloquet Vítreo secundário Área de Mategiani

Linha de Egeer que forma o ligamento de Weger.(lig. hieloide capsular)

Canal de Hieloide Petit anterior

Fig. 3 Desenho esquemático que mostra, a, a estrutura proposta de uma proteoglicana e, b, um agregado de proteoglicanas. (Segundo Rosenberg). (Geneser F. Histologia com bases biomoleculares. 3a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003; p. 163.)


241  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo As proteínas solúveis encontram-se distribuídas pelo vítreo de forma quase uniforme, com uma concentração em torno de 65 mg/ml, sem relação com as fibrilas ou glicosaminoglicanas. Foram destacadas albuminas e globulinas, além de proteínas antigênicas específicas para cada espécie e glucoproteínas. No vítreo se encontram açúcares do tipo da glicose, galactose, manose, frutose e glucosamina. O principal é a glicose, que alcança uma concentração de 55% em relação ao nível desse mesmo açúcar no sangue ou no humor aquoso. Encontram-se em torno de 70 mg por 100, com uma concentração menor nas proximidades da retina e do cristalino, devido ao consumo que essas estruturas realizam. Os açúcares penetram no vítreo por difusão através dos vasos coriorretinianos, ou através do corpo ciliar. No vítreo existem ácidos lático e pirúvico com taxas de 70 mg por 100 e 7,3 mg por 100, respectivamente. Encontra-se também ácido ascórbico, com uma concentração de aproximadamente a metade do plasma. Parece que essa substância pode ser sintetizada na cavidade vítrea, todavia provavelmente provém, em sua maioria, da difusão a partir do humor aquoso ou das estruturas vizinhas. A alta absorção dos raios ultravioleta pelo humor aquoso e pelo vítreo se deve, em grande parte, à presença de ácido ascórbico. Podem ser também encontradas pequenas quantidades de ácido úrico e ácido lático. Foram descritas várias outras substâncias, ao ser realizada a análise do vítreo, como enzimas (lipases, proteases), fatores da coagulação, gases (oxigênio, nitrogênio), sais (bicarbonato, fosfato) e eletrólitos (sódio, potássio, cálcio, cloro). O vítreo humano pesa aproximadamente 4 g e seu volume é de cerca de 4 ml. A água representa 99% de sua constituição, pois sua densidade específica é de 1.0053 a 1.0089. O índice de refração é de 1.334. O corpo vítreo ajuda a manter a forma do olho e distribui as forças a que é submetido de forma proporcional às estruturas vizinhas. Serve como amortecedor. Transmite à retina mais de 90% dos raios luminosos do espectro visual. Possui as propriedades dos géis. Conserva sua forma globulosa fora do olho, enquanto a hialoide é conservada; é elástico, pois pode ser deprimido sem que se rompa, e apresenta condutibilidade para o calor e o frio. A pressão oncótica, isto é, a pressão osmótica no sistema coloidal, no vítreo é 0, enquanto, no plasma humano, é 25. Os intercâmbios metabólicos entre o vítreo e as estruturas vizinhas se realizam através da hialoide, que se comporta como uma barreira de difusão. As substâncias penetram na cavidade vítrea desde os vasos da parede ocular ou desde o humor aquoso. Aparentemente, as substâncias que se difundem a partir deste último líquido se situam na zona anterior do vítreo, principalmente o sódio, potássio, fósforo, iodo e os carbonatos. As que penetram por difusão vascular, como o cloro e o oxigênio, se distribuem uniformemente por todo o vítreo. A molécula de água é pequena e se difunde muito facilmente através da barreira hematovítrea. Foi calculado que, a cada 10 a 15 min, a metade da água do vítreo é substituída. Alguns autores encontraram um fluxo de difusão aquosa, a partir do corpo ciliar até o disco óptico, em estudos realizados em coelhos e ratos, porém não foi encontrado nos macacos e nem no homem. Foi sugerido que a barreira hematovítrea atua como uma membrana lipídica e permite mais facilmente a passagem de substâncias lipossolúveis.


242  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo O vítreo desempenha uma função metabólica importante, efetuando mudanças difusionais com os tecidos vizinhos, especialmente com a retina, a qual abastece entre outras coisas, com glicose e fósforo, e recebe da mesma CO2 e ácido lático. A concentração de glicose é mais alta na parte anterior que na posterior do vítreo cortical, uma vez que a retina consome altos níveis da referida substância para seu metabolismo normal. O vítreo cortical participa muito mais ativamente dos intercâmbios metabólicos que o central. A tinta-da-china injetada na cavidade vítrea demora cerca de 8 dias para desaparecer. No segundo dia, já se observa que é fagocitada pelos hialócitos que a transportam aos espaços perivasculares onde, são recolhidos pelos vasos da retina.

Funções do vítreo Função do desenvolvimento O crescimento do olho deve ocorrer de acordo com especificações exatas, pois os diversos tecidos precisam conter relações geométricas específicas entre si para que as funções ópticas e fotorreceptoras sejam alcançadas. Demonstrou-se que o volume do vítreo é influenciado por mudanças no volume do ácido hialurônico. As colorações catiônicas, detergentes e proteínas, radiação ionizante e a hialuronidase diminuíram o volume da molécula do hialuronato de sódio (NaHA) (embora por mecanismos diferentes) e reduziram, assim, o volume do gel vítreo. O volume do vítreo também pode ser aumentado por uma expansão quimicamente provocada da molécula de NaHA, pois ela é um grande poliânion que comprime a rede de filamentos colágenos, permitindo assim a entrada da água dos tecidos próximos. Portanto, a síntese, a configuração molecular e a hidratação das moléculas de ácido hialurônico, durante o desenvolvimento, poderiam influenciar o volume do vítreo e, em seguida, afetar o crescimento do olho até o seu tamanho ideal.

Funções ópticas Transparência O índice de refração do vítreo é de 1.3349, quase o mesmo que o aquoso. O vítreo transmite 90% da luz entre 300 e 1.400 nm, e nenhuma acima ou abaixo desse índice. Afirmou-se que a principal função do vítreo é permitir a livre transmissão da luz para a retina. Ele enfatizou que, ao contrário da córnea, a transparência do vítreo é obtida pela existência de uma concentração extremamente baixa de solutos macromoleculares. Concluiu-se que algumas características do vítreo o distinguem de outras matrizes extracelulares. A principal é a estrutura de colágeno, que está relacionada com a manutenção da transparência. A única composição de aminoácido, o alto conteúdo de cadeias laterais de galactosilglicose e a ocorrência de peptídeos terminais adicionais são considerados importantes na organização do colágeno vítreo como fibras de 10 nm de diâmetro. Essa estrutura minimiza a dispersão da luz. Destacou-se que a presença de grandes moléculas de ácido hialurônico serve para manter os filamentos colágenos muito dispersos, o que também minimiza a dispersão da luz por essas proteínas.


243  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo Para assegurar a transparência óptica, o vítreo também precisa atuar como uma barreira para o influxo de células e macromoléculas. Sugere-se que o ácido hialurônico pode funcionar como uma barreira química à entrada de macromoléculas no vítreo.

Acomodação Acomodação é o processo pelo qual a capacidade dióptrica ou o poder de refração do olho é aumentado para a visão de perto pela mudança na curvatura do cristalino. Explicou-se esse fenômeno como o resultado do relaxamento da zônula, que permitia que a elasticidade da cápsula do cristalino induzisse o arredondamento do cristalino. O conceito de uma função para o vítreo na acomodação ocorre quando ele é pressionado contra o cristalino para alterar a sua forma. Demonstrou-se que a forma conoidal da superfície anterior do cristalino poderia ser alterada pelas forças da pressão vítrea. Essas teorias, entretanto, ignoravam em grande parte a influência do relaxamento da zônula e a elasticidade da cápsula do cristalino. Tentou-se integrar os conceitos da função ativa da pressão vítrea e da zônula relaxada num modelo unificado para a acomodação. Essa hipótese é baseada na existência de um gradiente de líquido ou da pressão hidráulica entre o corpo vítreo, o cristalino e a câmara anterior. A contração do músculo ciliar provoca uma redução no diâmetro do componente circular do músculo, movendo anteriormente o diafragma vítreo do cristalino na base da zônula, e puxando a ora serrata e a coroide para frente. O vítreo anterior pressiona a cápsula posterior do cristalino, causando a protrusão para frente do cristalino. Portanto, o menor diâmetro do esfíncter do músculo ciliar resultaria no aumento na espessura axial do cristalino e na redução do seu diâmetro equatorial. As medições com o ultrassom do deslocamento do cristalino durante a acomodação demonstraram que havia realmente um movimento translacional do cristalino para frente com um movimento para frente do polo posterior do cristalino e, axialmente, um espessamento do cristalino. Nesse sentido, é interessante considerar que se inicia uma significativa liquefação do vítreo quase na mesma época do início da presbiopia.

Funções mecânicas A transparência óptica entre o cristalino e a retina poderia ser melhor com um líquido similar ao aquoso. Assim, a existência de elementos estruturais no vítreo sugere as funções, e não a transparência. Há dois tipos principais de matrizes de tecido conjuntivo no corpo. Cartilagem, osso, tendão e tecidos subcutâneos proporcionam o suporte mecânico e, portanto, possuem rigidez estrutural e elasticidade para resistir a fortes tensões mecânicas de baixa frequência. O vítreo, o líquido sinovial e a fáscia separam os tecidos e os protegem contra atritos e vibrações. Assim sendo, eles possuem uma estrutura menos rígida, e, como protegem contra tensões de alta frequência, são viscoelásticos. Nos vítreos de seres humanos, macacos, gado e de ovelhas, a concentração de ácido hialurônico é suficientemente alta (>100 mg/ml) para responder às tensões mecânicas com uma frequência acima de 0,4 ciclos/s como corpos elásticos e não como soluções viscosas. Esses tecidos responderão melhor como corpos elásticos quando a frequência de tensão aumentar. Entretanto, isso não ocorre com o colágeno, pois, em alta frequência (com mais de 30% de água), o colágeno atua como uma solução viscosa e demonstra pouquíssima elasticidade.


244  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo Autores fizeram medições da compressão do vítreo bovino para determinar suas propriedades dinâmicas viscoelásticas. Os componentes elásticos e viscosos dos módulos dinâmicos eram similares, porém diferentes daqueles do ácido hialurônico. A dependência de temperatura foi considerada similar ao gel colágeno. Esses pesquisadores concluíram que o vítreo é uma entidade viscoelástica única, que não pode ser descrita apenas pelo comportamento do ácido hialurônico ou do colágeno. Afirmou-se que o comportamento viscoelástico do vítreo humano possui um gradiente topográfico que ele interpretou como resultante de uma variação topográfica no ácido hialurônico e da distribuição do colágeno. Autores compararam as propriedades mecânicas do vítreo do porco e do ser humano e descobriram uma constante elástica 60% maior no vítreo humano, atribuindo-a à concentração 2 vezes maior de ácido hialurônico e colágeno no vítreo humano em comparação como a do porco. Portanto, essas características físicas pareceriam mais adequadas à função de absorção de choques para o vítreo. Considerando a rapidez dos movimentos oculares e os potenciais riscos que eles significam para a retina e para o cristalino, as propriedades viscoelásticas do vítreo parecem ideais como protetoras desses tecidos frágeis. Consideraram a função do ácido hialurônico como um estabilizador da rede de filamentos do colágeno. Demonstrou-se que a supressão do ácido hialurônico pela lavagem, eletroforese, radiação ionizante (<10.000 rads), radicais livres ou hialuronidases resulta em um gel mecanicamente mais fraco, que, porém, não é destruído. A eficiência do efeito estabilizante do ácido hialurônico aumenta devido ao aumento do tamanho molecular e da concentração. Afirmou-se que a presença do ácido hialurônico no vítreo provavelmente estabiliza a distribuição de proteínas estruturais e contribui para a homeostasia ao reduzir a suscetibilidade ao rompimento por agressões mecânicas. Sugeriu-se que a função do ácido hialurônico como um estabilizador da rede de filamentos de colágeno pode se tomar importante apenas quando a concentração das fibrilas de colágeno é tão baixa que a distância entre elas se torna muito grande para manter uma rede estável.

Fisiologia e metabolismo Provavelmente, o vítreo também funciona em vários processos fisiológicos no olho. Foi sugerido que o vítreo atua como um depósito metabólico para hialócitos e tecidos vizinhos. Embora esses dados se referissem à presença de galactose, glicose, manose, frutose e precursores do ácido hialurônico, ácido glucurônico e glicosamina, os estudos sugerem que o vítreo também pode servir como um depósito para aminoácidos destinados ao uso pela retina. O vítreo também pode servir como depósito para resíduos metabólicos, como o ácido lático. Nesse sentido, altos níveis de ácido ascórbico podem ter uma função protetora como um inibidor de radicais livres, resultantes do metabolismo retiniano e do cristalino, assim como dos radicais livres gerados por reações fotoquímicas. O transporte de solventes e solutos através do vítreo também pode influenciar a atividade metabólica dos tecidos circunvizinhos. A difusão e o fluxo volumoso ocorrem no vítreo. Foi demonstrado que a difusão é o principal processo que influencia moléculas do tamanho da glicose (difusão posterior) e do ácido lático (difusão anterior). Foi postulada a existência de um apreciável fluxo transvítreo. Há aparente contradição ao afirmar-se que, para um pequeno íon, a diferença na concentração de fluxo/unidade (difusão) é 8 vezes maior do que o fluxo


245  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo causado pela convecção (fluxo volumoso). A velocidade do fluxo volumoso, dirigida posteriormente, é muito pequena para influenciar a difusão de soluto de peso molecular baixo. Assim, as substâncias de peso molecular baixo difundem-se proporcionalmente a um gradiente de concentração (em qualquer direção), e as substâncias de peso molecular alto e as partículas coloidais se deslocam como uma frente com fluxo de convecção, pois a constante da difusão é muito baixa. Entretanto, descobriu-se que a difusão de uma grande molécula, uma vez no interior do vítreo, é maior que o esperado, devido ao efeito de exclusão do volume. Como o volume do solvente no vítreo é reduzido pelo volume da rede dupla de colágeno e do ácido hialurônico, a concentração efetiva do soluto é maior, resultando num ritmo mais rápido de difusão. Logicamente, esse efeito é proporcional às densidades da rede e pode variar consideravelmente em diferentes estados; o ácido hialurônico representa a principal resistência ao fluxo transvítreo de água. A resistência ao fluxo volumoso, resultante do colágeno, é variável e depende da densidade da rede de filamentos de colágeno. A condutibilidade do fluxo hidráulico de todo o vítreo do coelho e bovino é de 10-2 a 10-6 vezes maior que para matrizes mais densas de tecido conjuntivo, como pele, cartilagem e córnea. A grande diferença provavelmente está relacionada com a influência do ácido hialurônico. Foi demonstrado que a difusão transvítrea e o volume do fluxo são importantes no processo de formação do líquido sub-retiniano no descolamento regmatogênico da retina. Nesses estudos, os olhos sob controle demonstraram um fluxo do vítreo posterior de 0,19 ± 0,1ml/ min e do vítreo anterior de 0,38 ± 0,06ml/min. Os pesquisadores concluíram que existe um fluxo lento e constante de líquido através da retina intacta que pode ajudar a manter a aposição retiniana.

Propriedades do vítreo Propriedades físico-químicas Interação do colágeno e moléculas proteoglicanas Temos três grupos de proteínas constituindo a matriz extracelular. Esses estão representados pelas proteínas estruturais fibrosas, pela substância fundamental amorfa, formada por proteínas estruturais não fibrosas, e por proteínas matricelulares. As proteínas estruturais fibrosas constituem dois grandes sistemas dentro da matriz extracelular: (1) o sistema colágeno, que inclui todos os tipos de colágeno, fibrilares e não fibrilares, encontrados na matriz; e (2) sistema elástico representado por fibras constituídas de elastina, que são as elaunínicas, oxitalâmicas e as elásticas. Em nosso estudo, descreveremos apenas o sistema colágeno. O sistema colágeno fornece uma trama extracelular para os organismos multicelulares. A molécula de tropocolágeno é a unidade morfofuncional do colágeno. As proteínas estruturais não fibrosas constituem a chamada substância fundamental amorfa e está representada pelas glicosaminoglicanas (GAG), proteínas e glicoproteínas. As glicosaminoglicanas estão representadas por moléculas sulfatadas e não sulfatadas e se associam a proteínas, formando as proteoglicanas.


246  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo As glicosaminoglicanas são polissacarídeos formados por cadeias poliméricas longas com a repetição de dissacarídeos específicos, nos quais um ou ambos podem conter um resíduo de sulfato. As glicosaminoglicanas encontradas na matriz extracelular podem ser sulfatadas e não sulfatadas. A glicosaminoglicana sulfatada predominante é o ácido hialurônico, enquanto as não sulfatadas estão representadas pelos sulfatos de condroitina, dermatan, queratan e heparano. O ácido hialurônico é uma molécula de várias repetições de um dissacarídeo simples, que desempenha o principal papel na estruturação e organização da matriz extracelular. A molécula de ácido hialurônico é grande e possui alto peso molecular, emprestando uma viscosidade característica à substância fundamental amorfa. Em termos estruturais, ele fornece sítio para a ligação de proteínas-núcleo das proteoglicanas, permitindo a formação de malhas moleculares completas, como as agrecanas da matriz cartilaginosa. Desse modo, o ácido hialurônico é capaz de funcionar como um esqueleto central ou coluna vertebral da matriz extracelular, ao qual se ligam complexos de proteoglicanas. As glicosaminoglicanas e proteínas associam-se para formar complexos de proteoglicanas, que lembram “escovas de lavar mamadeira”. Cada proteoglicana consiste em uma proteína-núcleo, ligada a uma ou mais glicosaminoglicanas. A matriz extracelular contém várias proteínas-núcleo diferentes, cada uma das quais contém diferentes glicosaminoglicanas. As proteoglicanas são denominadas de acordo com a estrutura do seu principal dissacarídeo repetido. As glicosaminoglicanas encontradas mais comumente ligadas às proteínas-núcleo são os heparan, condroitina e dermatan sulfatos. As proteoglicanas são poliânions, e, por isso, emprestam à malha molecular da matriz extracelular um caráter altamente negativo, o que favorece a retenção de íons positivos, dentre os quais o Na+, que traz junto moléculas de água. Tais moléculas formam uma camada de solvatação, o que converte a substância fundamental amorfa em gel hidratado.

Expansão e contração O gel vítreo, como vimos, é formado por fibras colágenas sem nenhuma propriedade elétrica e por moléculas de proteoglicanas carregadas negativamente. Essas moléculas se repelem, levando à expansão do vítreo. Normalmente, existem Na+ e proteínas carregadas positivamente que neutralizam cargas elétricas de moléculas de proteoglicanos, condicionando maior ou menor volume do vítreo.

Conceitos de relação volumétrica entre fibrilas e moléculas As moléculas de proteoglicanas preenchem os espaços deixados pelas fibrilas colágenas, deixando pouco espaço para outras moléculas. Maior número de fibrilas ou sua maior espessura diminuem o número de moléculas.

Conceito de efeito de filtração O vítreo age como um filtro, retardando os movimentos da água, macromoléculas e células. As moléculas são carregadas em seu movimento pela dupla rede de colágeno – proteoglicanas. Células, por outro lado, não podem passar através do sistema colágeno – proteoglicanas, quando sua densidade é alta, razão pela qual dificilmente penetram no vítreo.


247  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo Propriedades fisiológicas Rigidez É maior na camada cortical e na base do vítreo, onde a concentração do colágeno é maior.

Viscosidade A viscosidade do vítreo líquido depende da concentração e tamanho das moléculas de proteoglicanas. Nos olhos de indivíduos de idade avançada e nos adultos de outras espécies animais, o vítreo líquido está livre de fibrilas colágenas; dessa maneira, sua viscosidade é devida ao seu conteúdo de proteoglicanas.

Elasticidade A elasticidade do gel vítreo depende da concentração e da qualidade molecular da rede colágena, assim como das moléculas de proteoglicanas e de sua interação.

Volume As mudanças volumétricas de gel vítreo, causadas por várias condições experimentais (calor, radiação, congelamento-descongelamento, oxidação-redução), são baseadas na interação entre a rede de fibrilas colágenas e moléculas proteoglicanas. Essas condições causam diminuição no volume do gel vítreo.

Transparência Essa propriedade óptica do vítreo também pode ser explicada pelos princípios físico-químicos. A rede de fibrilas colágenas tem sua transferência condicionada pela sua concentração baixa e pelo pequeno diâmetro das fibras. Ademais, a relação volumétrica do colágeno e proteoglicanas e o efeito de filtração da lâmina mantêm baixa a concentração de proteínas e macromoléculas e limitam as células do vítreo à periferia.

BIBLIOGRafia Adler FH. Investigation of sugar content of ocular fluids under normal and abnormal conditions, and glycolytic activity of tissues of the eye. Trans. Amer. Ophthal. Soc, 28, 307, 1930. Balazs EA. The vitreous. Int. Ophthalmol. Clin., 13, 3, 169-187, 1973. Bec P et al. La périphérie du fond d’oeil. Paris : Masson, 1980. 466p. Busacca A. Manuel de Biomicroscopia Oculaire. Paris: Éditions Doin, 1966. Busacca A, Goldmann H, Schiff-Wertheimer S. Biomicroscopie du corps vitré et du fond de l’oeil. Paris: Masson, 1957. Davson H, Duke-Elder WS. The distribution of reducing substances between the intra-ocular fluids, blood plasma and the kinetics of penetration of various sugars into these fluids. J. Physiol, 107, 141-152, 1948.


248  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Corpo Vítreo Duke-Elder WS, Gloster J. Physiology of the eye. In: Duke-Elder WS. System of ophthalmology. Physiology of the eye and vision, London: H. Kimpton, 1968. François J, Victoria-Troncoso V, Estupinam FC. Les structures du corps vitré. Ann. Oculist, 204, 12, 1299-1316, 1971. Maurice DM. The exchange of sodium between the vitreous body and the blood and aqueous humour. J. Physiol, 137, 100-125, 1957. Vrabec F. Les elements cellullaires du corps vitré. Ann. Oculist., 202, 6, 561-572, 1969.


Nassim Calixto • Sebastião Cronemberger • José Roberto Costa Reis

C a p í t u l o  |  5

Fisiologia do Humor Aquoso

O humor aquoso (HA) é formado no corpo ciliar e lançado na câmara posterior; alcança a câmara anterior passando entre a íris e o cristalino. Da câmara anterior, encontra uma resistência ao nível das estruturas do seio camerular e, vencendo-a, chega ao canal de Schlemm e, deste, através dos coletores e do plexo escleral profundo (aqui se mistura ao sangue venoso escleral) e das veias aquosas (um tipo especial de coletor), atinge diretamente a circulação conjuntival: veias laminadasà veias conjuntivais. Neste capítulo, far-se-á um resumo anatômico das estruturas envolvidas na formação, circulação e drenagem do HA, bem como sua composição e trocas difusionais que ocorrem durante a sua circulação dentro do olho.

Resumo anatômico Das três túnicas componentes do bulbo ocular, interessa-nos a túnica média (essencialmente vascular) ou úvea e, desta, suas duas porções anteriores representadas pelo corpo ciliar e pela íris (Figs. 1 e 2).

249


250  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

f

c b a

T

N

g e

Fig. 1  Calota anterior de bulbo ocular vista por detrás. Observar também as diferenças morfológicas do lado nasal e temporal (ora serrata). (Apud Hogan, Alvarado & Weddell.)

Fig. 2  Corte meridional mostrando o CC, a periferia da íris e o SC. (Cortesia do Dr. Dairton Miranda.)

d

Corpo ciliar (CC) O CC está interposto entre a extremidade anterior da coroide (situada ao nível da ora serrata) e a íris, que é a porção mais anterior da úvea, contínua com o CC. O CC pode ser dividido em duas porções: a porção posterior, chamada pars plana (orbiculus ciliaris) e a porção anterior pars plicata (corona ciliaris). Nesta, situam-se cerca de 70 formações digitiformes em disposição coronal, quando vistas de frente envolvendo o equador lenticular. Dela partem a maioria dos filetes ou fibras que irão inserir-se na periferia do cristalino, constituindo o ligamento suspensor deste (zônula). Interessa-nos particularmente neste resumo o estudo dos processos ciliares que constituem a base anatômica para a formação do HA. Cada processo ciliar tem uma cabeça, um colo e uma cauda orientados meridionalmente, tendo mais ou menos as dimensões seguintes: 2 mm de comprimento, 0,5 mm de largura e 0,8 a 1 mm de altura (amplas variações nessas medidas são frequentes). A cabeça constitui a parte mais importante, do ponto de vista anatomofuncional, e forma a coroa ciliar, e seu colo, seguido de sua cauda, se estende em direção posterior, aplanandose. O comprimento anteroposterior do CC é menor do lado nasal (4,5 a 5,2 mm), e sua menor extensão é no quadrante nasal superior. O CC é mais longo temporalmente, medindo então 5,6 a 6,3 mm, e sua maior extensão é temporal inferior A coroa ciliar tem uma largura meridional aproximada de 2,0 mm e é mais ou menos regular (Hogan, Alvarado & Weddell). O suprimento vascular do CC é formado pelas artérias ciliares longas posteriores e pelas ciliares anteriores que formam o grande círculo arterial da íris, localizado na porção mais ante-


251  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... rior do CC e de onde partem arteríolas nutridoras dos processos ciliares. Estes têm um aporte sanguíneo exuberante no estroma do processo e um leito capilar junto ao duplo epitélio ciliar. Assim, há uma enorme superfície difusora ao nível dos processos ciliares (cerca de 6 a 7 cm3, segundo Baurmann 1930 apud Hogan, Alvarado & Weddell). A drenagem se faz pelas veias ciliares que vão às vorticosas da coroide e ao plexo venoso intraescleral, que termina no plexo venoso episcleral, rico plexo de fibras mielinizadas e amielínicas, formado por ramos dos nervos ciliares longos e células ganglionares na intimidade do corpo ciliar; os ramos motores são parassimpáticos e destinam-se ao músculo ciliar (3 porções) e ao esfíncter pupilar. Fibras simpáticas chegam ao CC através dos nervos ciliares e de ramos do sistema carotidiano destinados ao CC e à íris, além de ramos sensitivos oriundos do nervo oftálmico.

Constituição anatômica do processo ciliar (Figs. 3 e 4) Cada processo ciliar (PC) é formado de um eixo estromal conjuntivo (com vasos e nervos) e revestido por um epitélio pigmentado (continuação do epitélio pigmentado da retina) e um epitélio apigmentado que representa a continuação das 9 camadas da retina sensorial. Embriologicamente, esses epitélios têm seus ápices voltados um para o outro (conversão da vesícula em cálice óptico). A membrana limitante interna reveste a face interna do epitélio apigmentado, havendo firme aderência entre os 2 epitélios, sendo inviável a sua separação em condições normais. Grandes diferenças morfológicas ocorrem com os 2 epitélios (mais o apigmentado) com o envelhecimento.

Fig. 3  Processo ciliar vendo-se: os dois epitélios (pigmentado e apigmentado), estroma intersticial do PC, os vasos nutridores (capilares). 

ƒƒ ƒƒ ƒƒ ƒƒ

Assim, em cada processo ciliar encontramos: um eixo central de conjuntivo com vasos e nervos e, entre estes, um estroma intersticial frouxo com rica rede capilar em contato com o epitélio pigmentado. Os capilares são uveais típicos, ou seja, com junção endotelial frouxa, fenestrados, pobres em pericitos, não terminais e sem autorregulação (Po dependente). Consequentemente, temos um fluido intersticial abundante propício à nutrição e a trocas difusionais com os epitélios, particularmente o epitélio pigmentado. Gap junctions (junções frouxas) entre as células da dupla camada epitelial, seja nos contatos laterais, seja nos apicais, propiciam baixa resistência intercelular ou intracelular, tornando o


252  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... potencial elétrico e a composição iônica de ambos os epitélios muito similares, funcionando como um sincício sob condições normais (basais). Tight junctions (junções herméticas) estão presentes sectorialmente na camada apigmentada sem, contudo, aumentar a resistência transepitelial, comportando-se como um epitélio vazante. ƒƒ Aqui, como para todas as células epiteliais em geral, as trocas fluidas (água, íons) ocorrem seja através das próprias células (transcelulares), seja entre as células (transparietais ou paracelulares). Comumente, o evento primário é a transferência transcelular do soluto acompanhando a carga elétrica propulsora do transporte transparietal associado ao mecanismo de ultrafiltração. Os capilares dos PC são largamente fenestrados, muito permeáveis e as substâncias dissolvidas no sangue (plasma) passam para o tecido intersticial do PC. Os epitélios do PC, pigmentado e não pigmentado, constituem a barreira hematoaquosa. Tipos de junções unem entre si as células pigmentadas e as não pigmentadas no PC, bem como uma membrana basal separa o epitélio pigmentado do tecido intersticial do PC, e a membrana limitante interna separa o epitélio apigmentado da câmara posterior. Há uma relativa diferença na seletividade dos dois epitélios.

Fig. 4 (A-C)  Processos ciliares. (Apud Schieck & Bruckner): A. Recém-nascido. B. Mulher de 59 anos. C. Mulher de 80 anos. Observar as grandes diferenças morfológicas etárias normais.

Epitélio ciliar O epitélio ciliar é formado por uma dupla camada de células neuroepiteliais com uma única configuração ocular em mamíferos e, possivelmente, também no homem. A dupla camada se constitui de duas células epiteliais secretoras polarizadas opostas entre si pelas suas membranas plasmáticas apicais. ƒƒ A membrana basal lateral do epitélio pigmentado faceia o estroma ciliar, e a do epitélio apigmentado está voltada para a câmara posterior. ƒƒ As junções frouxas intercelulares facilitam as trocas iônicas, bem como o potencial elétrico. Junções herméticas ou compactas estão presentes entre as células apigmentadas sectorial-


253  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... mente, não impedindo as trocas iônicas entre si. Assim, pode-se considerar o epitélio ciliar como “poroso”. ƒƒ O transporte pode, portanto, ser feito através das células (transcelular) ou entre elas (paracelular). As células apigmentadas no jovem são cuboides (pars plicata) e colunares (pars plana), com núcleo oval apresentando digitações acentuadas na sua face voltada para a câmara posterior, revestidas pela membrana limitante interna (como uma membrana basal). A face apical é mais reta. Interdigitações laterais estão presentes entre as células. O citoplasma é rico em mitocôndrias, com inclusões redondas osmiofílicas e um retículo endoplásmico espesso (rough) bem desenvolvido. O retículo endoplásmico liso não é exuberante na pars plicata, mas com cisternas bem visíveis à microscopia eletrônica. Aparelho de Golgi pouco desenvolvido, fibrilas, microtúbulos, ribossomos e lisossomos também presentes. A cromatina nuclear é predominantemente eucromatina. O epitélio pigmentado é contínuo com o da retina, posteriormente, e com o músculo dilatador da íris, anteriormente: a grande diferença com o apigmentado é a presença de grande quantidade de pigmento no citoplasma (melanina). Uma membrana basal separa a base deste epitélio do estroma do corpo ciliar. Pequeno espaço está presente entre essa membrana e os capilares dos processos ciliares, com pequenas digitações. As porções apicais dos dois epitélios apresentam numerosos desmossomos e junções herméticas. Nas partes laterais, as digitações entre as células são menos evidentes. As organelas citoplásmicas são similares às do epitélio apigmentado. O aparelho de Golgi está presente próximo ao núcleo da célula. Feixes de finas fibrilas estão presentes aqui (tonofilamentos) e ausentes no epitélio apigmentado. O epitélio pigmentado iriano, do ponto de vista funcional comporta-se como o epitélio pigmentado da retina, e os capilares irianos são também distintos e similares aos da retina e do cérebro, ou seja, suas células endoteliais são unidas por junções herméticas e, assim, impermeáveis às trocas de solutos e íons em condições normais.

Íris (Figs. 5 e 6) Membrana de dupla origem embriológica situada na frente do cristalino (parede posterior da câmara anterior), que, apresentando um orifício central – a pupila –, à semelhança de um diafragma de máquina fotográfica, regula a entrada de luz no interior do olho e permite o livre trânsito do humor aquoso e a comunicação das câmaras anterior e posterior. A íris se constitui em característica individual: é sabido que não existem íris rigorosamente iguais. Vista de frente, a íris apresenta: ƒƒ Raiz que vai da vertente mais periférica da última ondulação à sua inserção no corpo ciliar. Aqui falta o folheto anterior do estroma. Embriologicamente, a raiz pertence ao corpo ciliar. ƒƒ Porção ciliar constituída de duas zonas:


254  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

GE

E

MC

SE LS

e C

CS

Raiz LTC

d b

sc CH

a

EP

Fig. 5  Corte esquemático estrutural da íris. EP: epitélio pigmentado. a: folheto anterior do estroma. b: folheto posterior do estroma. c: córnea. E: esclera. d: orla de Fuchs. sc: sulco de contração. MC: músculo ciliar (três porções). LTC: lâmina trabeculoconjuntival. LS: linha de Schwalbe. SE: sulco escleral interno. GE: septo escleral.

yy Zona ondulada – parte mais periférica da porção ciliar, com os sulcos de contração (reentrâncias) e as elevações ou ondulações de permeio (saliências). A última ondulação é conhecida em gonioscopia com o nome de orla de Fuchs (dernier bourrelet dos autores franceses). Uma linha imaginária sinuosa que passa pela cumeeira dessa ondulação denomina-se linha das cristas irianas e tem elevações e depressões. Nas elevações, pode encobrir diferentes estruturas do seio camerular (SC); nas depressões, mostra bem a raiz e os elementos eventualmente aí presentes, como resíduos pectíneos, trabéculas revestidas pela camada de Henle, a faixa ciliar e a parede externa do SC. yy Zona Plana – parte mais central da porção ciliar, indo do sulco de contração mais central ao colarete (este corresponde ao pequeno círculo arterial da íris e ao término do folheto superficial do estroma iriano). ƒƒ Porção pupilar – região central da íris, que vai do colarete à reborda pupilar. Aqui só existe o folheto posterior do estroma iriano, que, embriologicamente, é o folheto mais novo. ƒƒ Borda ou orla pupilar – representada pela terminação da dupla camada epitelial, revestindo a borda central do folheto posterior do estroma, sob a forma de pequenos dentes ou gomos pigmentados (liséré dos autores franceses). Do ponto de vista estrutural, a íris tem dupla origem: ƒƒ Ectodérmica – forma o epitélio pigmentário e os músculos esfíncter pupilar e dilatador da pupila. ƒƒ Mesenquimal – oriunda das células da crista neural, formando o estroma iriano, que é constituído do dois folhetos: yy O anterior ou superficial (embriologicamente mais velho), que vai da orla de Fuchs ao colarete. yy O posterior ou profundo, que reveste toda a superfície anterior do epitélio pigmentário (desde a implantação ciliar da íris à borda pupilar). Entre os dois folhetos, há um espaço virtual preenchido por tecido frouxo que permite o deslizamento do folheto superficial sobre o profundo – é a chamada fenda de Fuchs.


255  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

Fig. 6  Corte semiesquemático da íris mostrando cordões, vasos, músculo esfíncter e orla pupilar (liséré). (Hogan, Alvarado & Weddell.)  

A dupla camada epitelial presente na pars plana e nos processos ciliares se reduz na íris a um estrato epitelial intensamente pigmentado, que corresponde ao epitélio apigmentado do corpo ciliar, pois o estrato epitelial correspondente ao epitélio pigmentário da retina se diferenciará nos músculos esfíncter e dilatador da pupila. O epitélio pigmentário aflora e reveste a terminação pupilar do folheto profundo do estroma iriano, constituído a orla pupilar (liseré pigmentée ou pupillary pigment border). O folheto superficial do estroma tem superfície irregular e é constituído por cordões arredondados, às vezes sinuosos, de disposição radiária, que se dirigem da periferia para o colarete, alguns se dissociando em feixes de fibras. Os cordões, frequentemente percorridos por vasos, são submersos em tecido gelatinoso translúcido pigmentado chamado estroma intersticial. Na zona ondulada, os cordões estão dispostos em um ou dois estratos, alguns deles prolongando-se até a orla pupilar. Os que se dissociam em feixes e fibras formam uma rede que se interrompe no colarete. A superfície anterior da íris é revestida pela camada limitante de Henle, constituída de uma camada superficial condensada e melanócitos. Na zona plana, encontram-se caracteristicamente: ƒƒ Criptas – verdadeiros buracos na camada de Henle e no folheto superficial que exibem no seu interior os cordões do folheto profundo, as traves irianas e a superfície posterior da fenda de Fuchs. A camada de Henle reveste toda a superfície da íris, desde a borda pupilar ate a raiz, envolvendo aqui os resíduos pectíneos e terminando em franjado sobre a faixa ciliar. O término na faixa ciliar corresponde à lamina basal (bande basale de Busacca). ƒƒ Pseudocriptas – são pseudoburacos nos quais o folheto superficial encontra-se presente, rarefeito às vezes, porém sem a camada de Henle. Na porção pupilar, às vezes, encontram-se cordões ou feixes de fibras que fazem saliência em sua periferia – são chamadas trabéculas da porção pupilar, que são revestidas de uma camada do estroma intersticial, deixando pequenos pertuitos ou buracos entre elas que, no entanto, não constituem verdadeiramente criptas. A cor da íris depende de numerosos fatores. Em geral,


256  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... no recém-nascido, a íris é azulada, porque, através dos folhetos mesenquimais, translúcidos, é visto o folheto ectodérmico (pigmentado). A coloração da íris dependerá da quantidade de pigmento que, posteriormente, vier a depositar-se no estroma. A íris azul é quase completamente desprovida de melanócitos, iluminando-se diretamente o folheto ectodérmico. A íris escura ou marrom se caracteriza, por outro lado, pela abundância de melanócitos. A vascularização da íris é rica, porém, ao exame biomicroscópico, veem-se somente alguns vasos radiais, oriundos do grande círculo arterial da íris. Esses vasos radiais se dividem e se anastomosam ao nível do colarete, formando o pequeno círculo arterial da íris. O grande círculo arterial é formado pelas artérias ciliares posteriores longas e pelas artérias ciliares anteriores. As veias da íris têm um trajeto semelhante ao das artérias e, através das veias do corpo ciliar, conectam-se às veias vorticosas. Em olhos normais ou em olhos com glaucoma congênito incipiente, encontramos, na periferia da porção ciliar da íris (folheto superficial do estroma), uma profusão de pequenos orifícios, na camada de Henle, que expõem o folheto superficial rarefeito a esse nível. Esses pertuitos numerosos e separados entre si pela camada de Henle em conjunto dão o aspecto de um crivo de regador, que os autores franceses chamam de pomme d’arrosoir.

Câmara anterior (Fig. 7) É preenchida pelo HA e limitada, anteriormente, pela córnea e limbo e, posteriormente, pela íris e cristalino. Sua periferia forma um seio ou golfo, impropriamente chamado ângulo, que é formado pelo limbo, trabéculas uveoesclerais, pela base do corpo ciliar e pela raiz da íris. Em linhas gerais, tem a forma de um recesso côncavo-convexo, às vezes plano-convexo, que se modifica no curso da vida de cada indivíduo. 6,0

Lens thickness (mm)

y = 3,84 + 0,021x

5,0

Anterior chamber depth (mm)

4,0

3,0

2,0 y = 3,50 - 0,0169x 1,0

10

20 30 40 Age (years)

50

60

Fig. 7 Mostra a profundidade da câmara anterior e a espessura do cristalino de pacientes normais, entre 10 e 60 anos, e as respectivas equações de regressão. Y = 3,84 + 0,021 x idade. Y = 3,50 – 0,0169 x idade.


257  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Na vida intrauterina e nos primeiros anos de vida, é mais rasa e se aprofunda um pouco na primeira e na segunda década de vida para, a partir da terceira década, lenta e progressivamente, tornar-se mais rasa até a velhice (ver gráfico). Ela varia também de acordo com a ametropia individual: nos hipermétropes, é mais rasa no centro e na periferia, com a face anterior da íris mais convexa e posterior da córnea côncava mais próximas entre si. Nos olhos emétropes, a íris é mais plana, sendo aproximadamente plano-côncava. E, nos míopes altos, tem a forma trapezoidal, sendo a íris levemente côncava. Quando a CA é examinada ao biomicroscópio (corte óptico), temos uma visão mais correta e dinâmica do seu perfil, e sua “varredura” nos informa sobre as modificações morfológicas de suas variações (periferia → centro → periferia). Normalmente, o HA circula na CA represado pelo crivo trabecular, apresentando verdadeiras correntes de convexão secundárias a diferenças de temperatura entre a íris e a córnea (aproximadamente 4º C): em contato com a íris, o HA sobe (temperatura mais alta) e, na periferia da CA, aproximando-se da córnea, o HA desce (movimento contínuo). Em olhos normais, essas correntes de convexão não são visíveis, porém, em olhos com processos inflamatórios ou com grande quantidade de pigmento (oriundos de dilatação pupilar medicamentosa), podemos observá-las.

Periferia da CA (seio camerular) (Figs. 8 a 13) O primeiro obstáculo que o HA encontra para deixar a CA é representado pela rede trabecular, formada pelas trabéculas uveais (mais pigmentadas e orientadas meridionalmente) e trabéculas esclerais (orientadas equatorialmente), constituindo um crivo que se estreita progressivamente. Entre as trabéculas esclerais e o endotélio do canal de Schlemm, encontramos o tecido justacanalicular, rico em fibras elásticas e aí parece localizar-se o maior obstáculo à passagem do HA para alcançar o canal de Schlemm.

E.E.

O.F.

Fig. 8 Mostra o SC com o canal de Schlemm septado, o esporão escleral (E), as trabéculas esclerais e uveais, a orla de Fuchs (OF) com vaso em seu interior(*). (Cortesia do Dr. Dairton Miranda.)  


258  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

Sc E SP

CF EL

CM

T T

T

TR

Fig. 9 Sc = Canal de Schlemm. E = Endotélio do canal. CF = Fibrilas de conexão. SP = Esporão escleral. EL = Fibras elásticas. CM = Músculo ciliar. T = Tendões do músculo ciliar. TR = Trabéculas esclerais. (Apud Rohen JW, 1983.)

Constituição Anatômica das Trabéculas Desde Salzmann (1912), sabemos que cada trabécula tem quatro componentes: ƒƒ Um eixo central de tecido conjuntivo com fibrilas orientadas circularmente. ƒƒ Densa camada de tecido elástico envolvendo o eixo central. ƒƒ Membrana vítrea (derivada da m. Descemet?) envolvendo a capa elástica. ƒƒ Camada endotelial revestindo a trabécula e formando os espaços intertrabeculares por onde transita o HA para alcançar o canal de Schlemm. Garron e Feeney (1959) assim descreveram cada trabécula em microscopia eletrônica de transmissão (ver Fig. 10): ƒƒ Eixo central de fibrilas colágenas de 640 Å de periodicidade. ƒƒ Camada de colágeno de periodicidade de 1.000 Å. ƒƒ Ao contrário de m. vítrea derivada da Descemet, há uma matriz de substância fundamental correspondendo à membrana basal do endotélio. ƒƒ Camada endotelial revestindo a trabécula com os espaços onde circula o HA. As trabéculas uveais originam-se no CC e ultrapassam o esporão, inserindo-se nas proximidades do anel de Schwalbe; essa rede trabecular uveal é frouxa, não ultrapassando três capas. Morfologicamente, são similares às trabéculas esclerais, porém pigmentadas e, ao contrário, não formam lâminas, mas cordões sem revestimento endotelial. Processos irianos (resíduos pectíneos) surgem da raiz da íris fazendo “corda” na frente do CC e inserindo-se na frente do esporão ou diretamente sobre a faixa trabecular. Anormalmente, esses processos irianos se encontram muito desenvolvidos, preenchendo a periferia da CA e estendendo-se até a linha de Schwalbe (glaucoma congênito).


259  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Tilted frontal plane Intertrabecular space Meridional plane

TRABECULAR HOLE

Fig. 10 Orifício entre as trabéculas esclerais por onde circula o HA bem como a estrutura trabecular. (Garron & Feeney.)

Estruturalmente são do estroma iriano de onde se originam. São cobertos por células (fibrócitos e melanócitos) idênticos à camada de Henle que reveste a íris.

g

e

j

f

a ft b

d i

Fig. 11 O desenho semiesquemático mostra as trabéculas uveais (meridionais), as esclerais (equatoriais), o esporão e o canal de Schlemm cortado meridionalmente. (Hogan Alvarado & Weddell.)  

CB

f

CB


260  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

En

Th

Fig. 12  Um eritrócito atravessando um “poro” (vacúolo gigante) de uma célula endotelial do canal de Schlemm aflorando no lúmen deste. (Inomata apud Davson, Physiology of the eye.)

1

2

6

Endothelial vacuolation cycle Aqueous humor in Schlemm s canal

3

5 Aqueous humor in the trabecular meshwork

4

Fig. 13  Vacuoliização endotelial. Neste esquema aparece (fase 1) uma célula endotelial íntegra esboçando (fase 2) uma invaginação da membrana basal endotelial que, progressivamente, evolui para um vacúolo gigante (fases 3 → 4). Esta se transforma em canal transcelular citoplásmico, que permite a passagem não só de HA que atravessou o tecido justacanalicular para alcançar o lúmen do canal de Schelmm, como até hemácias para retornar (fase 6) ao estádio inicial. (Tripathi, 1974.)

Esporão Escleral (Fig. 11) O esporão escleral é o local onde grande parte das trabéculas esclerais se inserem (alguns filetes tendinosos da porção longitudinal do músculo ciliar passam na frente do esporão e se inserem nas trabéculas esclerais diretamente).


261  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... As fibras do colágeno do esporão têm disposição circular (direção equatorial) e suas fibrilas têm periodicidade de 340 Å, porém há fibrilas mais finas. Por outro lado, as fibras mais externas se espessam, atingindo 800 Å de diâmetro. Não há tecido elástico no esporão como outrora se supunha. As trabéculas esclerais, ao atingirem o esporão e nele inserir-se, perdem abruptamente seu revestimento endotelial.

Barreira Hemato-ocular O termo barreira hemato-ocular (conceito funcional) significa o transporte controlado e seletivo de substâncias presentes no sangue, líquidos e solutos, para os elementos celulares das diferentes estruturas intraoculares assegurando um equilíbrio dinâmico (plasma e solutos) bem como as excretas metabólicas. As células epiteliais, bem como o endotélio capilar, são os componentes dessa barreira. Os diferentes tipos de junções intercelulares epiteliais e endoteliais são os elementos anatômicos fundamentais das barreiras. A regulação funcional das junções é devida à atividade celular (estrutural), de modo que qualquer alteração físico-químico-metabólica da célula acarreta uma alteração ao nível das junções e, consequentemente, alteração da permeabilidade da barreira. Estímulos extracelulares podem provocar reações intracelulares em cascata, influindo decisivamente na função das junções (lípides polinsaturados, prostaglandinas comumente aumentam sua atividade, bem como a histamina, citocinas e os fatores endotélio-vasculares de crescimento – VEGF). Numerosas doenças locais e sistêmicas rompem as barreiras dos segmentos anterior e posterior do olho. A membrana celular é fundamentalmente constituída de uma dupla camada de fosfolípides envolvendo proteínas. Os fosfolípides são impermeáveis às moléculas hidrossolúveis. Moléculas eletricamente inativas e não polares (CO2 e O2) atravessam a camada lipídica por difusão simples. Essas barreiras são principalmente: ƒƒ Barreira hematoaquosa ƒƒ Barreira hematorretiniana (hematovítrea)    Corpo ciliar (processos ciliares) Barreira hematoaquosa   Íris

Características da barreira hematoaquosa (BHA) É seletiva. A composição do HA e a do plasma sanguíneo comprovam a pobreza proteica do HA e diferenças na concentração de solutos, bem como a concentração de ascorbato no HA de 40 a 50 vezes maior que no sangue, e a pressão osmótica é diferente entre os dois líquidos.


262  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Funções da barreira ƒƒ Participa na formação e composição do HA (atividades passiva e ativa). ƒƒ Difusão e ultrafiltração (ao nível dos capilares do PC). ƒƒ Epitélio ciliar – transporte ativo de algumas substâncias, vitamina C por exemplo (maior concentração no HA que no sangue). Diferença de potencial entre o plasma intersticial e o HA (Na+, K+ 10 mV mais elevada no HA). ƒƒ Bomba de Na+K+ATPase na membrana do epitélio ciliar apigmentado que transporta ativamente o Na+ da célula para a CP e passagem passiva do Cl- também para a CP. ƒƒ Anidrase carbônica participando também no transporte ativo de Na+ para a CP. ƒƒ Passagem seletiva de aminoácidos, glúcides etc. ƒƒ Passagem de H2O nos espaços intercelulares das células epiteliais atraída na CP, onde a pressão osmótica é mais elevada (bomba do soluto). ƒƒ Em condições normais, a contribuição dos capilares irianos nas trocas plasma-HA é muito pequena (10%). As células epiteliais bem como o endotélio vascular intraocular apresentam junções celulares que controlam parcialmente a passagem de líquidos e solutos para os segmentos anterior e posterior do olho: são as chamadas barreiras hemato-oculares, que, em condições fisiológicas, mantêm as funções visuais assegurando uma proteção às células nobres do sistema visual e, por outro lado, prevenindo também a penetração intraocular de medicamentos. Ao mesmo tempo, os PC têm a capacidade (transporte ativo) de lançar dentro do olho compostos orgânicos e inorgânicos, íons e também excluí-los do olho: assim, os PC podem eliminar substâncias presentes no HA e vítreo para a corrente sanguínea, vencendo um gradiente de concentração; penicilina, substâncias de contraste, moléculas grandes são eliminadas ativamente para fora do olho.

Ruptura da barreira HA A barreira é frágil e sua ruptura leva à formação de HA plasmoide (HA II), ou seja, sua composição é similar à do plasma. Quando a ruptura é muito acentuada, pode-se observar à biomicroscopia a tindalização do HA, aparecendo as correntes de convexão na CA. A agressão primária se dá no epitélio apigmentado dos PC e nos capilares irianos, com abertura e alargamento dos espaços intercelulares (rupturas das junções herméticas) e vacuolização das células endoteliais e liberação das prostaglandinas na íris e nos PC, com intensa vasodilatação. Proteínas imunorreguladoras sintetizadas no olho podem ser encontradas no HA. Experimentalmente, a ruptura da barreira pode ser evitada pelo pré-tratamento com aspirina e indometacina (Fig. 14).


263  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... 2

3

4

5

10

15

20

25

30

60

Fig. 14 Ruptura da barreira hematoaquosa. (prova de Amsler-Huber) em paciente com atrofia essencial progressiva da íris (OD).

Métodos de Estudo das Barreiras Hemato-oculares Todos os leitos vasculares são altamente permeáveis às substâncias lipossolúveis (lípides, CO2, O2) que atravessam com facilidade as células endoteliais. Entretanto, o endotélio capilar é seletivo para as substâncias hidrossolúveis em função da continuidade, fenestração ou descontinuidade endoteliais: os primeiros são mais impermeáveis (cérebro, retina, músculo esquelético e mesentério). Ao nível do disco óptico, entretanto, compostos hidrossolúveis entram por difusão através do espaço extravascular da coroide por um defeito da barreira hematorretiniana nas vizinhanças da papila. Os pericitos participam ativamente (contração e dilatação) em todo o leito vascular (pré e pós-capilar). Eles contraem sob a ação da angiotensina II, bradicinina e serotonina e relaxam em presença de adrenorreceptores, β2 agonistas, NO, CO2 foscolina e adenosina. Assim, os pericitos têm importante regulação na microcirculação retiniana e menor na úvea anterior (capilares fenestrados pobres em pericitos). Os métodos de estudo das barreiras podem ser experimentais e clínicos. Os primeiros utilizam animais, são invasivos e demandam injeções de substâncias tais como iodo-antipirina, microesferas, autorradiografia clearance de H2 etc. Os métodos clínicos usam fundamentalmente corantes, basicamente a fluoresceína, complementados por técnicas mais indiretas, como Doppler corado, indocianina verde etc. Essas técnicas têm limitações e nenhuma proporciona medidas exatas (reprodutibilidade confiável). Ehrlich (1882) introduziu a fluoresceína no estudo da formação do HA. Parece ter sido Davson (1947) quem, evidenciou a existência de uma barreira hematoaquosa, e Amsler e sua escola introduziram o teste de fluoresceína no estudo dessa barreira. Novotny e Alvis introduziram, em 1961, a angiografia fluoresceínica. A partir de 1990, a fluorofotometria permitiu determinar in vivo a concentração de fluoresceína no HA e no vítreo e, por extensão, determinar o volume – minuto do HA.


264  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Assim, as duas barreiras puderam ser estudadas e quantificadas no homem graças aos progressos técnicos (fluorofotômetros automatizados, com aplicação tópica – colírio e iontoforese – ou geral – oral ou IV). Na década de 1970, estudamos um grupo de pacientes diabéticos sem retinopatia e sem alterações do segmento anterior do olho e encontramos (Calixto, trabalho não publicado): ƒƒ Ruptura da barreira hematoaquosa pelo teste de Amsler – Huber (Fig. 15A). ƒƒ Em alguns deles, encontramos também ascensão do canal de Cloquet à biomicroscopia: essa ascensão, como ocorre nas uveítes, deve ser seguramente devida a alterações na densidade do corpo vítreo secundárias à doença diabética (Fig. 15B).

A

B

Figs. 15 (A e B)  A. Posição normal do canal de Cloquet. B. Posição anormal do canal de Cloquet (ascensão).

Fisiologia da formação do Humor Aquoso Inicialmente considerado como líquido sem movimento na c. anterior, foi Theodor Leber quem, na 2ª metade do século XIX (1873-95 e 1903), demonstrou que o HA era formado continuamente (por transudação do c. ciliar) e, lançado na c. posterior, atravessava o diafragma irido-cristaliniano, preenchia a c. anterior e deixava o olho continuamente via canal de Schlemm. Em trabalho clássico na época, Duke-Elder (1927) considerava o HA um dialisato do plasma. Parece-nos estranho que, na 10ª edição de “Adler’s Physiology of the Eye” no capítulo 8 “Aqueous Humor Dynamics”, escrito por Kaufman (P.C.) e Alm (A.), haja 766 referências e não se mencione a contribuição pioneira de Leber sobre o assunto. Microtécnicas experimentais há + 65 anos demonstraram que a composição de HA apresentava certos solutos incompatíveis com a teoria da diálise. Assim, a literatura especializada confirmou a teoria de Leber trazendo imensa contribuição, principalmente experimental, no


265  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... estudo não só da composição e origem do HA como também de sua circulação e seu papel na nutrição da córnea do cristalino e do vítreo, na drenagem das excretas metabólicas dessas estruturas, sua importância na manutenção do estado de deturgescência corneana, sua drenagem via canal de Schlemm (85 a 90%) e a via uveoescleral acessória (15 a 20% no homem de acordo com Bill – 1964/65). Três mecanismos participam da formação do HA: ƒƒ Difusão ƒƒ Ultrafiltração ƒƒ Secreção (transporte ativo) Difusão: aqui, o soluto atravessa membrana(s) semipermeável(s) do lado mais concentrado para o menos concentrado (gradiente de concentração). Ultrafiltração: designa, de acordo com a lei de Starling, o movimento ou a passagem do plasma através do endotélio fenestrado do capilar para o estroma intersticial do PC. A força motora do movimento é a pressão hidrostática, e, em função de seu potencial, poderemos ter maior ou menor ultrafiltração (Po dependente). A pressão hidrostática para manter a unidirecionalidade do movimento (plasma → PC → c. posterior) tem que vencer a pressão oncótica proteica do capilar, a Po e a pressão do líquido intersticial. A combinação dos dois processos passivos (difusão e ultrafiltração = Po dependentes) é indispensável para formar e manter o reservatório no estroma do PC (ultrafiltrado estromal) de onde a dupla camada epitelial, particularmente o ENP, retira os elementos (solutos) para o transporte ativo. A atividade celular das duas capas epiteliais requer energia para a secreção. (ATP → ADP + energia ) (transporte ativo), ou seja, a “produção” de substâncias que serão lançadas na câmara posterior, particularmente Na+, Cl¯ HCO3– e Vit. C (ascorbato). Esses íons concentrados na c. posterior atuam, pela sua maior osmolaridade, atraindo H2O do ultrafiltrado estromal e, em condições normais, acrescidos pela pressão hidrostática irão formar o HA da câmara posterior. Vale a pena enfatizar que o componente ultrafiltrativo da formação do HA é sensível às modificações da Po, diminuindo com o aumento desta. Essa diminuição pode ser quantificada em condições experimentais e é conhecida como facilidade de entrada (PC → c. posterior) ou mais comumente como pseudofacilidade (Cps), ou seja, a quantidade de HA que deixa de ser produzida por minuto de mmHg de Po aumentada. No homem podemos, pela tonografia, elevar artificialmente a Po (Pt = pressão tonométrica) para estudar a quantidade de HA que deixa de ser produzida (pela ultrafiltração + difusão) e, ao mesmo tempo, determinar a quantidade de HA que deixa o olho por minuto por mmHg. A tonografia é hoje muito pouco usada no estudo do glaucoma. Ao colocarmos o ton. de Schiötz sobre o olho, elevamos a Po pelo peso do ton. Chamamos essa Po aumentada pelo peso do ton. de Schiötz de pressão tonométrica (Pt). A hipertensão tonométrica diminui a quantidade de HA produzida pela ultrafiltração e difusão (Po dependente). Essa diminuição de HA é conhecida como pseudofacilidade (Cps), que aparece artificialmente como um “aumento” da facilidade de escoamento do HA (C). Pela tonografia convencional, medimos a facilidade total (Ctot), ou seja, a facilidade induzida pela pressão tonométrica (Pt) mais a quantidade de HA que deixa de entrar na c. posterior pelo aumento da Po (pseudofacilidade).


266  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Secreção unidirecional (Fig. 16) A transferência de solutos e H2O do estroma intersticial para a câmara posterior envolve três degraus: 1. Absorção do soluto e H2O do estroma pelas células do epitélio pigmentado (EP). 2. Transferência celular do EP → EPN através das junções frouxas. 3. Transferência de soluto e H2O do EPN → câmara posterior.

Basolateral

1

Na+ H+ CO2

Basolateral

5

K+ CA

Na+

HCO3

Na+ Gap junction

Cl

2

Tight junction

Apical

Na+ 2ClK+

Cl

Cl

6

HCO3

HCO3

7

Na+

3

HCO3 Cl

CA

OH CO2

4

CA

OH CO2

Na+ AA-

8 AA Pigmented epithelium

AA nonpigmented epithelium Aqueous humor

Blood stroma

Fig. 16  Fisiologia do olho segundo Adler. A figura mostra os diferentes íons presentes no estroma intersticial do PC e água e o mecanismo de secreção (transporte ativo) dos epitélios do PC para a câmara posterior (ver texto).

Símbolo para expressar a passagem bidirecional de íons (Na+, K+ Cl– e HCO3-)

“Poro” na membrana basal do ENP para passagem de Na+, K+ Cl- e HCO3- para a câmara posterior. Aumento progressivo da pressão osmótica entre as membranas basolaterais atrai água e solutos do líquido intersticial do PC para a câmara posterior (bomba do soluto acrescida de pressão hidrostática e de ultrafiltração)


267  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... ƒƒ I – As células do EP absorvem Na+ – K+ – 2 Cl– (Na+Cl– e K+Cl–) do líquido intersticial e, do mesmo modo, -HCO -3 penetra no EP. yy Canais catiônicos não seletivos foram encontrados nas duas capas epiteliais do PC que participam ativamente da entrada de cátions do líquido intersticial para o EP. ƒƒ II – Junções frouxas (gap junctions) permitem a passagem livre do EP para o EPN de íons e H2O. Poros “aquosos” estão presentes nas membranas celulares apigmentadas, mas ausentes nas pigmentadas. ƒƒ III – A formação do HA é fundamentalmente dependente do transporte ativo pela bomba Na+K+ATPase em presença de uma molécula de ATP nas membranas basolaterais de ambas as células epiteliais do PC, e muito mais abundante na superfície celular apigmentada da c. posterior que na superfície celular voltada para o estroma intersticial, assim corroborando a unidirecionalidade vetorial da secreção. yy O monofosfato cíclico de adenosina (cAMP.) inibe a atividade Na+K+ ATPase. yy Por outro lado, um 2o mensageiro monofosfato cíclico de guanidina (cGMP) reverte o processo inibitório de cAMP. ƒƒ IV – Canais de K+ e de Cl– estão presentes nas células epiteliais apigmentadas com acúmulo de K+, permitindo a passagem deste diretamente na câmara posterior. yy A concentração de Cl– (maior componente aniônico do HA) intracelular é estimada como sendo de 2 a 3x maior que da c. posterior, de modo que, se não houvesse uma força eletromotora na célula, deveria reverter a passagem do ânion para o estroma (reabsorção estromal do ânion). ƒƒ V – Do mesmo modo como há o transporte ativo unidirecional de íons (solutos), H2O das células epiteliais para a c. posterior formando o HA, há também uma reversão das mesmas substâncias (em quantidade menor para o líquido intersticial do processo ciliar), havendo um certo equilíbrio dinâmico no transporte ativo e na reabsorção dos mesmos elementos (direção oposta = – ENP → EP → líquido intersticial do PC). ƒƒ VI – O processo secretório (transporte ativo) envolve principalmente a presença de íons na membrana basolateral do ENP, onde duas enzimas, a Na+ K+ATPase e a anidrase carbônica (AC), a primeira presente abundantemente nas saliências e reentrâncias da membrana celular (ENP), fornecem energia para a bomba metabólica que projeta o Na+ na câmara posterior. A AC (isoenzimas 2 e 4) está presente em ambos os epitélios. yy (ATP → ADP + energia metabólica ) yy A segunda (AC) catalisa a reação: yy CO2 + H2O → HCO–3 + H+ H2CO–3 → H+ HCO–3       I          II yy A AC catalisa a reação I e a reação II é uma dissociação iônica instantânea. yy O –HCO–3 liga-se ao Na+ formando o bicarbonato. yy A sequência das duas reações fornece o anidrido carbônico (–HCO–3), que é importante para o processo secretório. yy Estudos adicionais são necessários para esclarecer a intimidade desse processo de transporte ativo.


268  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... ƒƒ VII – Glicósides cardíacos (ouabaína) e vanadato são inibidores da bomba NaKATPase, reduzindo a produção do HA, mas não usados por sua toxidez corneana (ouabaína), e o vanadato reduz muito pouco a Po (8%). yy Inibidores tópicos (dorzolamida, brinzolamida) ou sistêmicos (acetazolamida, diclorofenamida e aminozolamida e outros) reduzem a secreção do HA em até 30%, e também são usados no tratamento médico de glaucoma. A acetozolamida parece inibir a AC ocular sem afetar a AC da hemácia e do rim.

INFLOW FROM POST. CHAMBER PH 7.57 HCO3 34kflow CO2

IRIS-BLOOD PH 7.40 1.20kdiff.

CO2

23kdiff.

HCO3

1.16kflow

0.92kdiff. CO 2 CO2

+

H2O

27kdiff. HCO3

HCO3 HCO3

CO2

27kflow 0.92kflow

+ H+

ANTERIOR CHAMBER PH 7.57 Fig. 17 Neste esquema de Kinsey (1953), mostra-se a concentração de HCO-3, CO2 e pH na câmara posterior, câmara anterior, trocas difusionais com a íris e sua drenagem camerular (concentrações relativas em mM/KgH2O).

Transporte ativo nos processos ciliares O PC é capaz de, pelo transporte ativo, excretar grande variedade de compostos orgânicos, inorgânicos e íons para fora do olho, removendo-os do HA ou do vítreo para o plasma (direção inversa); esse processo é similar ao dos túbulos renais, e o PC pode também excretar iodetos injetados e presentes no HA. Atribui-se ao ENP a capacidade de realizar essa excreção. Regulação Farmacológica da Formação e Composição do HA No resumo anatômico, descrevemos a inervação do CC (PC inclusive). Aqui, complementamos o resumo anatômico: ƒƒ Estímulos do nervo facial (7o) acarretam vasodilatação da úvea. ƒƒ Filetes simpáticos oriundos do gânglio estelar se distribuem aos músculos e vasos do CC e sua estimulação aumenta a produção de HA. ƒƒ Fibras sensitivas oriundas da 1a divisão do 5o nervo (oftálmico) também estão presentes. ƒƒ Fármacos colinérgicos são vasodilatadores do segmento anterior do olho, aumentando o fluxo de sangue (são vasoconstritores no olho do coelho). Inibidores da colina-esterase acarretam congestão da íris e CC e contribuem para a ruptura da barreira HA. ƒƒ Em relação aos fármacos adrenérgicos, em curto prazo aumentam a produção do HA (fluorofotometria), porém os antagonistas β (β1 e β2) diminuem a produção do HA baixando a Po.


269  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... ƒƒ Durante o sono, a produção de HA diminui em cerca de 50%, mas, no homem, a Po sobe principalmente pela madrugada, possivelmente pela diminuição da drenagem (prolongada estase venosa cefálica pelo decúbito?).

mM Kg H2O

C

15

Lactate

mM Kg H2O

10

10

5

5

0

0

Glucose

Concenration

Bicarbonatee

B

30 20

2

10

1

0

0

Ascorbate

Chloride

A

110 100 90 20

2

10

1

0

0

Plasma

Aq. post. Aq. ant

Phosphate

Plasma

Aq. post.

Aq. ant

Fig. 18  Concentração de várias substâncias no plasma, câmara posterior e câmara anterior. As diferenças são atribuídas aos vários modos de entrada no olho. A – difusão; B – secreção; C – difusão. Nesta última, a difusão é alterada pelas excretas metabólicas (lactato) e metabolismo de glicose (cristalino). (Kinsey, 1953.)


270  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... In plasma In vitreous In ant. Aq. In post. Aq.

Alanine

Arginine

Aspartic acid

Glutamic acid

Glycine

Histidine

Isoleucine

Leucine

Lysine

Phenylanine

Proline

Serine

Threonine

Tyrosine

Valine

Fig. 19  Diferentes concentrações de aminoácidos no plasma, no HA e no vítreo de coelhos. (Reddy, 1961.)

Composição química do HA As principais diferenças entre o HA e o plasma sanguíneo resultam das peculiaridades estruturais do olho, quais sejam: ƒƒ Atividade secretora do epitélio ciliar (epitélio apigmentado, principalmente). ƒƒ A presença de uma barreira interposta entre os capilares dos PC e as câmaras oculares (fundamentalmente, a c. posterior). A atividade secretora do PC é responsável pela maior concentração de ascorbato (Vit C) na c. posterior (+ de 20x), lactato (consequente à atividade glicolítica do cristalino e da córnea), cloretos e alguns aminoácidos.


271  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... A barreira hematoaquosa, retendo a maior parte do conteúdo proteico plasmático no capilar e no estroma do PC, faz com que a concentração proteica do HA seja ± 200x menor que a do plasma. No tópico barreira hematoaquosa, esse aspecto foi tratado mais adequadamente, porém enfatizamos que a sua ruptura acarreta a inundação de proteínas no HA, transformando este em HA plasmoide, e, provocando um tindal (flare) na c. anterior, acentua as correntes de convecção (como nas uveítes anteriores), tornando-as evidentes à biomicroscopia. Humor aquoso 1. Volume da câmara anterior

0,25 µl

2. Volume da câmara posterior

0,06 µl

3. Índice de refração

1.336

4. Densidade (Wunderly et al., 1954)

1.005,9

5. Viscosidade em relação à água

1.025 – 1.040

6. Volume-minuto

2,0 – 2,5 µl

7. Pressão osmótica

3 – 5 mOsmol/l – plasma

8. pH

7,57 (plasma = 7,40)

*Dependente da temperatura, concentração de sólidos e do comprimenro de onda da luz.

Regulação farmacológica da formação do HA Vimos, no resumo anatômico as inervações simpática e parassimpática do CC com com fibras mielinicas e amielinicas. Em síntese, no olho humano: ƒƒ Estímulos no gânglio ciliar acarretam hipersecreção do HA (fibras simpáticas). ƒƒ Óxido nítrico (NO) e péptides intestinais vasoativos (PIV) aumentam o fluxo sanguíneo na úvea (coroide). ƒƒ Nervos com imunoatividade PIV estão presentes no CC e no músculo ciliar (terço posterior). ƒƒ Estimulação do nervo facial induz uma vasodilatação uveal. ƒƒ Simpatectomia química (c/ sulfato de guanetidina) em olhos glaucomatosos baixam a Po por hipoformação do HA. ƒƒ Fármacos β1β2 antagonistas (não seletivos) e seletivos (β1) baixam a Po, diminuindo a produção do HA. ƒƒ Durante o sono, a formação do HA diminui aproximadamente 50% de seu volume, sendo questionável se a Po diminui durante a noite. Assim, os beta-antagonistas alteram muito pouco o volume de HA produzido à noite (efeito hipotensor ocular noturno reduzido). ƒƒ Os fármacos adrenérgicos (a1 agonistas) atuam através de sua vasoconstrição arteriolar ao nível do PC, diminuindo a produção do HA. ƒƒ Fármacos (a2 agonistas (apra-clonidrina e brimonidina) são hipotensores oculares, diminuindo a produção de HA. Possivelmente, a brimonidina em longo prazo (>30 dias) pode melhorar o fluxo uveoescleral.


272  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Fármacos colinérgicos causam vasodilatação do segmento anterior, acarretando fluxo sanguíneo aumentado em toda a úvea; inibidores tópicos de colina-esterase são mais ativos, provocando tindal (flare) na c. anterior e rompem a barreira hematoaquosa. Colinérgicos de ação muscarínica baixam a Po, melhorando o escoamento do humor aquoso pela via trabecular; entretanto, a desinserção do músculo ciliar ao nível do esporão escleral abole esse efeito hipotensor.

Outros agentes No livro Fisiologia de Adler (Kaufman & Alm), consta, na Tabela 8.2, uma lista de fatores e medicamentos que alteram a secreção do HA. Deixamos de mencioná-la pelo seu escasso interesse clínico.

Drenagem do HA Vimos na introdução que o HA da c. anterior encontra, na periferia desta, local de sua drenagem, um obstáculo relativo para a sua saída do olho. Essa resistência, que gera uma pressão dentro da c. anterior (Po), é indispensável para a manutenção das estruturas intraoculares, inclusive o estado de deturgescência da córnea. Essa pressão também é indispensável para as trocas difusionais (aqui, principalmente a íris) e metabólicas da córnea, cristalino e vítreo, mantendo o equilíbrio dinâmico entre a formação do HA nos processos ciliares e sua drenagem pelo SC. Sob condições normais de Po, a quantidade de HA produzida na unidade de tempo (volume-minuto) deve sair do olho, para manter o equilíbrio dinâmico, vital para o funcionamento das estruturas intraoculares mencionadas. F (flow) = Fin (produção de HA) ↔ Fout (drenagem do HA). Ainda não dispomos de método para estudar experimentalmente, no homem, a quantidade de HA que é formado. Indiretamente o sabemos pelos métodos disponíveis que estudam a saída ou drenagem na unidade de tempo (volume-minuto). Em condições anômalas, por exemplo, no glaucoma, essa resistência ao nível da parede interna do canal de Schlemm impermeabiliza-se lentamente (por razões até agora desconhecidas), elevando a Po, que é responsável pelo desenvolvimento e progressão da escavação papilar anômala e sua repercussão campimétrica. Alguns desses métodos são experimentais e não podem ser aplicados “in anima nobile” enquanto outros são usados experimental e clinicamente. Em alguns animais e no homem, há uma via acessória para a drenagem do HA, a chamada via uveoescleral (ou via de Bill1965/1971= homem) que, no homem, responde pela drenagem de 15 a 20% do HA. Apesar de comprovada, não dispomos de meios para estudar a drenagem do HA por essa via no olho humano. Goldmann (1947), observando o escoamento laminar do HA na conjuntiva (veia aquosa anastomosada à veia sanguínea com escoamento laminar), teve a ideia de aplicar a lei de Poiseuille (escoamento laminar) à drenagem do HA: evidentemente que essa lei não pode ser aplicada rigorosamente à drenagem de HA pelo desconhecimento que temos de algumas de suas variáveis: a fórmula de Poiseuille é: p (P1 – P2) r4 ___________ 8 hλ


273  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... As variáveis: λ = comprimento do tubo ou tubos da via de drenagem do HA. h = viscosidade do líquido em escoamento. r = secção do tubo ou tubos da via de escoamento do HA não podem ser determinadas e, obviamente, são variáveis dinâmicas (não há um tubo, mas “n tubos”), a viscosidade da mistura sangue – HA varia e não há uma secção uniforme dos tubos ou vias por onde circula o HA. Goldmann não se intimidou com a inviabilidade aparente da equação. As variáveis impossíveis de serem determinadas, englobou-as ele como resistência, e os dois níveis de pressão (∆P), a pressão na c. anterior = Po e a pressão na via episcleral de drenagem (veia aquosa), denominou-os Pv (a pressão no canal de Schlemm, apesar de factível, não é clinicamente mensurável), e a equação simplificada passou a: Po – Pv _______ R Esta equação é a equação básica padrão da hidrodinâmica do HA. Lei de Poiseuille: “se um reservatório contendo líquido (fluido) com uma pressão (P1) é ligado a outro reservatório com pressão mais baixa (P2) por meio de “n” tubos, cada um com comprimento λ e um raio interno “r” (todo o sistema cheio com o mesmo líquido), então o fluxo F (volume), no qual o líquido passa do 1o para o 2o reservatório, é dado pela equação: p (P1 – P2) r4 ___________ 8 hλ Assim, a equação de Goldmann vê o escoamento mecânico do HA deixando o olho pela via trabecular, passivamente, sem gasto de energia graças ao gradiente de pressão (Po–Pv). Os elementos não determináveis assinalados anteriormente foram englobados como R – resistência.

Símbolos Fin = fluxo de HA (volume ) = 2,0 a 2,50 µl/min) Fs = secreção de HA Ff = ultrafiltração Fu = via uveoescleral (fluxo) p = pressão Po = pressão intraocular Pv= pressão venosa episcleral R= resistência à drenagem de HA (mmHg x min x µl) C = facilidade de escoamento do HA (μl/min/mmHg) = 1/R Ctot = facilidade total de HA (Ctrab + Cu) Ctrab = facilidade por via trabecular Cps = quantidade de HA que deixa de ser produzida por cada mmHg de aumento de Po ocasionado pela pressão tonométrica/min/µl.


274  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... Podemos ter, então, Fin = Fs + Ff Fout = Ftrab + Fu Ctotal = Ctrab + Cu + Cps Como vimos, em condições normais, F = Fin = Fout. Assim, no olho intocado, a hidrodinâmica (volume-minuto) do HA pode, com boa aproximação, ser expressa pela equação: Fout = Fin = Ctrab (Po – Pv) + Fu A possibilidade teórica de hiperprodução (hipersecreção) de HA existe, mas, na prática, com os métodos atuais disponíveis, é muito difícil caracterizá-la. Fármacos conhecidos atualmente não atuam sobre a pseudofacilidade (Ps) e sobre a Pv. Assim, só podemos atuar sobre F e C, ou seja, na produção ou na drenagem do HA (trabecular e uveoescleral).

Sede da Resistência A drenagem do HA ocorre na periferia da c. anterior na região do SC, onde há três redes separadas que o HA atravessa para chegar ao canal de Schlemm: 1. Rede trabecular uveal. 2. Rede trabecular escleral. 3. Tecido justacanalicular (lâmina cribriforme). Há um estreitamento progressivo dos espaços de 1 → 3.

Drenagem do HA (Fig. 20) O HA deixa o olho fundamentalmente pela via trabecular (85% trabeculocanalicular), e apenas 15% drenam pela via uveoescleral no homem. Do ponto de vista fisiológico, a “resistência” à drenagem oferecida pelas trabéculas uveais e esclerais é relativamente pequena. Entre as trabéculas esclerais e o canal de Schlemm, localiza-se a lâmina cribriforme ou tecido justacanalicular, onde se supõe localizar a maior resistência (80%) à saída do HA (Po dependente). O tecido justacanalicular (endothelium meshwork da Fig. 20) é formado por camadas de células endoteliais (2 a 5) que se apoiam em substância fundamental. As células unem-se entre si por prolongamentos citoplásmicos longos, com elementos do citoesqueleto celular. Microfilamentos de actina formam uma armadura contrátil mantendo a membrana plasmática celular servindo de apoio à barragem que a matriz extracelular (MEC) sustenta. Na fagocitose, esses microfilamentos participam na contratilidade celular.


275  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

Sclera with collector channel

Schlemmos canal

Endothelial Meshwork

Corneoscleral Meshwork

Uveal Meshwork

Fig. 20 Representação esquemática dos obstáculos encontrados pelo HA para passar da câmara anterior para o lúmen do canal de Schlemm. Observar os vacúolos gigantes endoteliais. (Bill, apud Davson, Physiology of the eye.)

A MEC é composta de colágeno, elastina (elasticidade extracelular), laminina, fibronectina (aderência celular a seu substrato), GAG (glicosaminogliganas) e MPS (mucopolissacárides). Esses elementos extracelulares são sintetizados pelo aparelho de Golgi das células trabeculares. Os GAG se ligam imediatamente às proteínas (colágeno), formando as proteogliganas ricas em locus aniônicos, que são altamente hidrófilas, formando macromoléculas “inchadas” pelo H2O e estreitando ou fechando os espaços onde o HA circula para alcançar o canal de Schlemm. A desidratação hidrofílica das macromoléculas é lisossomo-dependente e é responsável pela despolimerização das macromoléculas (desidratação), “abrindo” o caminho para a drenagem do HA (diminuição da resistência). Assim, ao lado da estrutura anatômica, temos a participação bioquímica na drenagem normal do HA. Hidratação e desidratação das macromoléculas nos espaços intertrabeculares garantem o equilíbrio dinâmico. Vale a pena assinalar que os corticosteroides (CE) impedem a liberação enzimática dos lisossomos, aumentam a hidrofilia → diminuem o lúmen da via de drenagem e, consequentemente, elevam a Po. Assim, o HA atravessa a lâmina cribriforme (tecido justacanalicular) e chega ao endotélio do canal de Schlemm, atravessando-o transcelularmente por vacúolos gigantes presentes no citoplasma endotelial aberto dos dois lados da capa endotelial (ver Figs. 12, 13 e 20). Alguns outros mecanismos podem ser arrolados como responsáveis pelo aumento da resistência à drenagem do HA acarretando aumento da Po: ƒƒ Catarata intumescente e hipermadura: liberação de macromoléculas e macrófagos na câmara anterior, obstruindo drenagem trabecular. ƒƒ Uveítes: os produtos de degradação inflamatória obstruem a rede trabecular. ƒƒ Proteínas purificadas de alto PM perfundidas na câmara anterior aumentam a resistência.


276  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ...

Fig. 21 Neste desenho apresentamos as vias no tecido justacanalicular (rede endotelial ou lâmina cribriforme) que o humor aquoso deve percorrer para alcançar o canal de Schlemm, sofrendo a influência bioquímica da MEC (hidrofilia e hidrofobia) com menor ou maior facilidade de alcançar o canal face à afinidade com as proteoglicanas encontradas no caminho. (No desenho, a via por onde o HA passa é assinalada por asterisco.)

ƒƒ Experimentalmente, a injeção de hialuronidase na câmara anterior diminui muito a resistência (± 50%) à drenagem, com baixa de Po. ƒƒ A degradação de proteoglicanas intertrabeculares (macromoléculas), por exemplo, matriz metaloproteases (MMP3) e gelatinase, pode facilitar o escoamento do HA, baixando a Po. A trabeculocatarse (por nós proposta há ±20 anos) consiste, fundamentalmente, na “limpeza” dos detritos acumulados nos espaços intertrabeculares, bem como na restauração anatomofuncional do endotélio para recuperar o equilíbrio bioquímico da via, normalizando o escoamento do HA e, consequentemente, a regularização tensional permanente. Pela via trabecular, cerca de 30 coletores recebem HA do canal de Schlemm, transferindo-o para o plexo escleral profundo e, deste, para o plexo episcleral e veias conjuntivais. Alguns vasos (veias aquosas) conectam diretamente o canal com a circulação venosa da conjuntiva e são vistos na conjuntiva justalímbica antes de se unirem a uma veia conjuntival para formar a veia laminada.

Via uveoescleral (15% da drenagem) A falta de barreira epitelial ao nível do SC facilita a passagem do HA da câmara anterior para o CC, caminhando livremente entre os feixes musculares para alcançar o espaço supraciliar → supracoroide. Da supracoroide, o HA atravessa a esclera pelos espaços perivasculares e perineurais para cair na órbita, onde é absorvido pelos vasos sanguíneos e/ou linfáticos. Essa via é dependente do estado do músculo ciliar. A contratura deste (ciclotonia, por exemplo, por colinérgicos muscarínicos) fecha a via e seu relaxamento (substâncias parassimpaticolíticas) abre essa veia, facilitando o escoamento por esse caminho. Provavelmente, as prostaglandinas (derivadas da PGF2a) melhoram o escoamento pela via uveoescleral (de 15 → 50%), através de: ƒƒ Relaxamento do músculo ciliar. ƒƒ Compactação da matriz extracelular (MEC) dentro da via, ampliando seu lúmen (raiz da íris, músculo ciliar e esclera) através da ativação da biossíntese de matriz – metalo – proteases (MMP I, II, III e IX).

Tonografia Introduzida por Grant (1950) para o estudo do escoamento do HA e, indiretamente, para determinação do volume-minuto de HA que deixa o olho (e, mais indiretamente ainda, para o


277  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Humor ... volume de HA produzido por minuto). Teve voga durante muitos anos e, hoje, praticamente está relegada a alguns laboratórios de pesquisa. Consiste na aplicação prolongada de um tonômetro de Schioetz eletrônico sobre o olho durante 4 min. O tonômetro com peso 5,5 pesa 16,5 g e acarreta um aumento súbito da Po (pressão tonométrica = Pt). Essa hipertensão induzida pelo tonômetro acarreta uma saída adicional de HA do olho e, ao mesmo tempo, origina um decréscimo na produção de HA que a hipertensão induziu (Po dependente). Isto é conhecido como pseudofacilidade (Cps). Estabelece-se o que se chama coeficiente de facilidade de escoamento (ou sua recíproca inversa à resistência) de HA que expressa uma relação entre as modificações de pressão e volume induzidas pela aplicação prolongada do tonômetro. Foram estabelecidas fórmulas para facilidade e volume de HA calcadas na equação de Goldman (1947-1948). F = C (Po – Pv), que nada mais é que a equação de Poiseuille para o escoamento laminar. Assim, em face do que foi descrito, temos: Fin = Fout = Ctrab (Po – Pv).

Observações Em condições normais, Cps e Cu (pseudofacilidade e fluxo uveal) são muito pequenos e não considerados na equação. Leydhecker, na década de 1960, introduziu a chamada tonografia de longa duração (7 min, considerando para o cálculo de C os quatro últimos minutos) para separar melhor os pacientes normais dos suspeitos de glaucoma. Excepcionalmente, ainda fazemos tonografia em pacientes suspeitos de glaucoma de Po normal, complementando a curva diária de Po (CDPo). Nestes, em regra, o C3-7 está sempre alterado.

bibliografia Adler’s physiology of the eye. Clinical application. 10 th. Editors: Kaufmann PL & Alm A. St. Louis: Mosby, 2003; p. 337-389. (Livro básico). 2. Davson H. Physiology of the eye. 4th Ed., 1980; p. 9-81. London: Churchill Livinsgtone. Davson H. The eye. Vol. 1A. Vegetative physiology and biochemistry. 1984; p. 269-371. Philadelphia: Academic Press. Duke-Elder S. System of Ophthalmology Vol. II, 1961. Vol. IV, 1968 London: Henry Kimpton. Hogan MJ, Alvarado JA & Weddell JE. Histology of the human eye. Philadelphia: Saunders, 1971. Patte M et al. Barrièrs hémato-oculaires. Physiologie. Suplemento de EMC. 1-12, 2006. Elsevier-Masson SAS.


adalmir morterá dantas

C a p í t u l o  |  6

Fisiologia do Cristalino e Zônula

INTRODUÇÃO O cristalino (lente) é uma estrutura biconvexa de origem ectodérmica, incolor, transparente e com forma suscetível a modificações. O cristalino focaliza a luz sobre a retina, de modo preciso, apesar de seu crescimento contínuo, graças a uma síntese proteica contínua, permitida por um constante aporte em aminoácidos, apesar de uma fraca concentração desses ácidos aminados no sangue, em idade avançada. Está situado atrás da íris e na frente do corpo vítreo. Sua face anterior é convexa, lisa e corresponde sucessivamente, indo de seu centro ao equador, ao orifício pupilar, à face posterior da íris e, finalmente, aos processos ciliares. Sua face posterior é mais convexa que a anterior e está em relação ao corpo vítreo. O equador, exatamente circular, resulta de uma união angular das faces anterior e posterior, estando em relação com a zônula ciliar ou ligamento suspensor da lente. Esse ligamento fixa a cápsula da lente ao corpo ciliar (Fig. 1). O cristalino é uma lente biconvexa, com uma cápsula, e ligada esta ao corpo ciliar pela zônula. É um órgão único porque: (1) não tem vascularização e inervação; (2) é transparente; (3) sintetiza proteínas particulares do estado embrionário e seus antígenos estão sequestrados no interior da cápsula; (4) continua ao longo da vida a fabricar células e fibras cristalinianas; e (5) tem uma função importante no reflexo de acomodação. Ao exame biomicroscópico, encontram-se: (1) o núcleo embrionário; (2) o núcleo fetal; (3) o núcleo adulto e corticais anterior e posterior; (4) a cristaloide; e (5) a zônula. Ao exame biomicroscópico, o cristalino é completamente transparente. Com a idade ele se torna amarelado. O cristalino fornece a maior proteção contra a radiação ultravioleta A e ultravioleta B.

278


279  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Conjuntiva

Córnea

Íris

Canal de Schlemm

Lente

Músculo reto

Zônula

Ora serrata

Fig. 1 Segmento anterior do olho.

As dimensões do cristalino são variáveis em função da idade e da acomodação. As dimensões podem ser medidas pela técnica ultrassonográfica. Seu peso varia com a idade. Aos 3 meses, o cristalino tem um peso de 93 mg e um volume de 90 mm3; aos 90 anos, o cristalino tem um peso de 258 mg e um volume de 239 mm3. O seu peso médio no adulto é de 190 a 220 mg. As dimensões do cristalino no emétrope adulto são as seguintes: (1) diâmetro frontal: 9 a 10 mm; (2) diâmetro anteroposterior: 4 mm; (3) raio de curvatura anterior: 10 mm; e (4) raio de curvatura posterior: 6 mm. Esses valores se modificam com a idade e com a acomodação. O índice de refração do cristalino é de 1.420. O seu poder dióptrico é de 21 dioptrias. Esse valor é dado pela fórmula de poder do cristalino.      ___ e D1 × D2 D – D1 + D2 –      n D1 representa a dioptria anterior do cristalino D2 representa a dioptria posterior do cristalino e: espessura do cristalino n: índice de refração do cristalino As relações com o cristalino são as seguintes: (1) anteriores com a íris e a córnea (3,6 mm do polo anterior do cristalino) e (2) posteriores, que são essencialmente vítreas. A hialoide anterior está aplicada por uma aderência forte e circular na face posterior do cristalino: o ligamento de Wieger (ou de Berger). Esse ligamento contorna a fosseta patelar ou área de Vogt. Nessa fosseta, a hiáloide anterior está em contato com a cristaloide posterior. Esse ligamento


280  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... de Wieger é forte na criança e no adulto jovem e torna-se mais frágil no adulto e no velho, o que explica a possibilidade da extração sem perda de vítreo na cirurgia intracapsular. Ainda encontramos um espaço virtual retrozonular, que é denominado de canal de Hannover, e o espaço intrazonular de Petit (Fig. 2). No estudo histológico do cristalino, consideramos:

1 2 3 4 5 6

Fig. 2 Relações do cristalino: 1. espaço de Hannover; 2. zônula de Zinn; 3. espaço de Petit; 4. ligamento de Wieger; 5. fosseta patelar; 6. câmara posterior; 7. câmara posterior; 8. corpo ciliar; e 9. hialoide anterior. (Offret H: Badarani N. Cristallin et zonule: anatomie et ultra-structure. Encycl. Méd.   Chir. Ophtalmologie, 21003 G10, 10. 1990; p. 2.)

7 8 9

Cápsula É delgada, elástica, muito refringente, mais espessa na face anterior que na posterior, e é muito importante para a integridade da lente. A cápsula da lente age como uma membrana semipermeável e regula o transporte de substâncias entre o aquoso e a lente (Figs. 3 e 4).

Fig. 3 O epitélio abaixo da cápsula da lente do olho humano é uma camada de células cuboidais. A cápsula tem uma espessura de 11 a 18 m sobre o epitélio. (Bloom W e Fawcett DW. A text book of histology. 9th ed. Philadelphia: Saunders, 1968; p. 79.)  

Durante o período embrionário, ela é reduzida a um aspecto de membrana basal. No adulto, ela se caracteriza da seguinte maneira: (1) membrana elástica e sólida; (2) espessura de 13 mm anteriormente e de 4 mm posteriormente; (3) com a coloração do PAS se demonstra uma riqueza em glicosaminoglicanas e (4) anticorpos monoclonais, que permitem colocar em evidência: colágenos tipo IV e V, fibronectina, laminina e proteinoglicana. Ao curso do envelhecimento, poderemos encontrar: (1) delaminação da parte anterior; (2) esfoliação da cápsula; (3) perda da elasticidade da cápsula devida ao aumento de ligações de pontes dissulfúricas entre as moléculas do tipo IV; e (4) taxas de fibronectina e de proteinoglicanas diminuídas.


281  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ...

Fibras da zônula

Cápsula

Cápsula Fibras

Epitélio

Fibras

A

B

Figs. 4 (A-B)  Cristalino humano. A. Células epiteliais tornam-se alongadas e formam fibras. B. Cápsula, epitélio, fibras do cristalino e fibras zonulares. (Bloom W e Fawcett DW. A text book of histology. 9th ed. Philadelphia: Saunders, 1968; p. 792.)

Epitélio A histologia demonstra dados importantes nos períodos embrionários, no adulto jovem e na velhice. Durante o período embrionário, encontram-se: (1) células cilindrocúbicas que contornam a vesícula cristaliniana; (2) a partir da oitava semana, o epitélio posterior transforma-se em fibras; (3) o crescimento do cristalino é assegurado pelas células situadas ao nível do equador, região de junção entre o epitélio anterior e o epitélio posterior; e (4) essas células vão elaborar, durante o período embrionário e, depois, durante toda a vida, as fibras cristalinianas. No adulto jovem, encontram-se: (1) o epitélio anterior é formado por uma monocamada de 1.200 a 2.300 células; (2) zona epiteliocentral; (3) zona epiteliodistal; (4) zona mitótica; e (5) zona de protofibras. Ao curso da velhice, encontram-se: (1) aumento de células, sobretudo ao nível da região epiteliocentral; (2) diminuição do tamanho dos núcleos celulares; e (3) diminuição de mitose. A microscopia eletrônica também apresenta dados importantes nos períodos embrionário, adulto e na velhice. Durante o período embrionário, encontramos células cilíndricas e todos os elementos intracelulares. No adulto, encontramos células cuboides com as seguintes estruturas: (1) membrana citoplasmática com interdigitações nas regiões mitóticas, estruturas heptalaminares ou nexos, desmossomos e zônula de oclusão; (2) núcleo de posição central; e (3) citoplasma com citoesqueleto apresentando microtúbulos, filamentos de actina, filamentos intermediários e filamentos de miosina, tropomiosina e a-actinina.


282  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Ao curso da velhice, encontram-se as seguintes características: (1) ao nível da membrana citoplasmática, dilatações dos espaços intercelulares; (2) núcleo celular achatado; (3) organelas intracitoplasmáticas começam a desaparecer; e (4) acúmulo de substâncias anormais e, notadamente, fibras colágenas.

Substância própria É composta de células (ou fibras) que se acham em camadas chamadas lamelas. As fibras da lente desenvolvem-se a partir de células epiteliais. A maior parte das primeiras fibras que se desenvolvem na lente o faz partindo de células epiteliais da camada posterior do órgão embrionário. Assim sendo, têm direção anteroposterior. Quando as células epiteliais se transformam em fibras da lente, perdem seus núcleos e, dessa forma, não se reproduzem. Porém, ao nível do equador da lente, persistem células epiteliais vivas, que proliferam e se diferenciam durante toda a vida, para originar novas fibras, que se reúnem às existentes. A estrutura laminada da lente se deve à contínua deposição de fibras na região do equador. A parte central da lente (ou núcleo) é mais dura que a parte externa (ou córtex). As fibras da lente, oriundas de pontos opostos do equador, encontram-se centralmente ao longo de duas suturas em forma de “Y”, cada qual em uma superfície da lente. O “Y” anterior é para cima, enquanto o posterior é invertido (Fig. 5). As células ou fibras mantêm-se unidas por desmossomos e por interdigitações ao nível de suturas.

Fig. 5  Cristalino embrionário, aparecimento das fibras e sua organização anteroposterior sobre as suturas.  

Na histologia, é importante considerar os períodos embrionários, ao nascimento e adulto. Durante o período embrionário, pode-se observar: (1) antes da oitava semana, as células epiteliais posteriores da vesícula cristaliniana alongam-se para preencher a cavidade cristaliniana: formam as fibras primárias e constituem o núcleo embrionário; (2) depois da oitava semana, o epitélio posterior desaparece; (3) o crescimento do cristalino é assegurado pelas células situadas a nível do equador, região de junção entre o epitélio anterior e o epitélio posterior; e (4) formação do Y direto anterior do Y invertido posterior (Fig. 6).


283  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... 4

5

3 2 1

Fig. 6  Aspecto biomicroscópico do cristalino com suas diferentes faixas de descontinuidade. (1) núcleo embrionário; (2) núcleo fetal; (3) núcleo adulto; (4) córtex; e (5) cápsula + epitélio. (Offret H e Badarani N. Cristalin et zonule: anatomie et ultra-structure. Encycl. Méd. Chir. Ophtalmologie, 21003 G10, 1990; p. 1.)

Ao nascimento está constituído do núcleo embrionário e do núcleo fetal, e as novas fibras formam o núcleo adulto. Com a idade, por aposição das fibras cristalinianas, o córtex aumenta.

Zônula ciliar A zônula ciliar é um sistema de fibras estendidas que vai do corpo ciliar à lente (Figs. 7 e 8). O conjunto de fibras radiadas da zônula tem a forma de um triângulo. Tais fibras nascem ao nível do corpo ciliar, dirigindo-se à lente para, em seguida, inserirem-se à altura das faces anterior e posterior do equador. De acordo com o tipo de inserção, classificam-se em: (1) fibras orbiculocapsulares posteriores; (2) fibras orbiculocapsulares anteriores; (3) fibras ciliocapsulares posteriores: (4) fibras cilioequatoriais e (5) fibras ciliociliares.

Fig. 7  Corte transversal da região zonular de um homem de 32 anos.

As fibras orbiculocapsulares posteriores nascem na parte orbicular do corpo ciliar, nas vizinhanças da ora serrata; dirigem-se de trás para a frente, paralelamente ao corpo ciliar, e colocam-se entre este e a limitante anterior do vítreo. Em seguida, após fletirem-se, dirigemse à face posterior da lente.


284  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... O

C

L

Z Fig. 8 Microscopia de varredura mostrando as fibras zonulares: L. lente; Z. zônula prendendo-se à lente; C. zônula ciliar; O. zônula prendendo-se ao corpo ciliar.  

As fibras orbiculocapsulares anteriores são mais volumosas e inserem-se na parte orbicular, ao nível de uma pequena saliência paralela à ora serrata, situada 1,5 mm à sua frente. Dirigem-se para diante, próximo à face interna do corpo ciliar, caminhando pelos vales ciliares, fixando-se em suas paredes por meio de finas fibrilas e, finalmente, terminam na cristaloide superior. As fibras ciliocapsulares posteriores são muito numerosas e finas, nascendo nos vales ciliares. Cruzam-se com as fibras orbiculocapsulares anteriores e terminam na cristaloide posterior, entre as fibras orbiculocapsulares posteriores e o equador. As fibras cilioequatoriais nascem no vértice dos processos ciliares, dirigem-se para o equador da lente e, aí, inserem-se nas elevações, que dão à borda da lente um aspecto denteado. As fibras ciliociliares estendem-se entre duas porções do corpo ciliar e têm papel de sustentação. Dividem-se em orbiculociliares e interciliares. As fibras da zônula atravessam a câmara posterior a partir dos vales ciliares, situados entre os processos ciliares, para fazerem inserção na cápsula cristaliniana, ao nível do equador, por intermédio de dois fascículos principais: (1) as fibras orbiculocapsulares e (2) as fibras orbiculocapsulares posteriores. Entre esses dois fascículos se encontra o canal de Hannover; o espaço (ou canal) de Petit é o espaço situado entre o fascículo capsular posterior e o vítreo anterior. As fibras da zônula são de espessura variável, de 2 a 8 mm em média, porém podem atingir 40 mm. Entretanto, o seu calibre, qualquer que seja o seu tamanho, é regular. Seu comprimento é de 6 a 7 mm em média. Ao corte, as fibras parecem homogêneas, mas, após a maceração, podem ser decompostas em fibrilas mais finas, e é assim que terminam ao nível da lente. Ao microscópio eletrônico, verifica-se que as fibras zonulares são constituídas de fibrilas muito finas (100 Å). As fibras da zônula lembram fibrilas colágenas do vítreo, com seu diâmetro de 8 a 12 nm. Suas diferenças residem no fato de que elas são estreitamente reagrupadas, resistentes à colagenase, e são dissolvidas pela alfa-quimotripsina. Além disso, a zônula apresenta uma composição em ácidos aminados, lembrando mais elastina que colágeno.


285  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... FISIOLOGIA O cristalino é avascular e sem inervação, apresentando as seguintes características: (1) ele faz parte dos meios refringentes do olho. O poder de refração do olho é de 59 dioptrias em média, e 19 provêm do cristalino. Durante a primeira metade da vida, o cristalino é capaz de modificar seu poder refrativo em certos limites (acomodação), de tal maneira que os objetos fixados de longe e de perto fornecem uma imagem nítida na retina. O poder de refração máxima do olho para a visão de perto é de 70 dioptrias, e é devido ao aumento de poder de refração do cristalino que passa de 19 a 30 dioptrias durante a acomodação; (2) o cristalino forma uma separação entre o vítreo e a câmara anterior; e (3) durante o envelhecimento, o cristalino apresenta modificações características de suas propriedades físicas. Aos 40 anos, o poder acomodativo diminui progressivamente em razão de uma perda de sua plasticidade e elasticidade. Diminui a sua transparência, a acuidade visual diminui e pode aparecer catarata. O cristalino é formado principalmente de fibras sem núcleo. Durante toda a vida, novas células são formadas a partir do equador do cristalino, e se alongam e perdem seu núcleo. A síntese de proteínas se processa durante a diferenciação da célula em fibra. O conteúdo em proteínas, seja no plano qualitativo, seja no plano quantitativo, é fixado geneticamente por toda a vida do indivíduo. Não há proteólise das fibras cristalinianas nem eliminação de fibra e de célula in vivo, de onde nenhuma morte de células ocorre no seio do cristalino. O crescimento celular do cristalino se faz por aposição sucessiva de camadas. As primeiras formadas se encontram no núcleo, de modo que o córtex está constituído de elementos mais jovens. Passaremos a descrever as etapas moleculares do cristalino segundo Sole, Dalens e Gentou (1992).

Composição química Os ácidos aminados e peptídeos Têm fraca concentração no humor aquoso, e são transportados ativamente para o cristalino; assim, a síntese proteica não é aí limitada à sua biodisponibilidade. A taurina, ativamente transportada, ou sintetizada a partir da metionina, não é, entretanto, incorporada às proteínas do cristalino. A glutationa é um tripeptídeo glicina – cisteína – ácido glutâmico, presente principalmente no córtex, sobretudo sob a forma reduzida GSH; apenas 7% estão sob a forma oxidada GSSG. Tem um papel capital de proteção das proteínas diante dos danos oxidativos, mantendo seus grupos sulfidrilos (-SH) no estado reduzido, e um papel-chave no sistema de oxidorredução do cristalino. O ácido ascórbico, cuja concentração pode chegar até a 15 vezes a do plasma, pode desempenhar o papel de antioxidante durante a formação de radicais livres tóxicos, induzir ligações cruzadas, clivagens e até a insolubilização dos cristalinos. O inositol, ativamente transportado principalmente no córtex, desempenhará um papel no transporte dos aminoácidos.


286  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Os ácidos nucleicos A síntese protéica depende dos ácidos nucleicos. O ácido desoxirribonucleico (DNA) está presente em algumas células nucleadas do cristalino, no epitélio e no córtex em menor proporção. A duração da vida do RNA mensageiro é mais importante, permitindo a continuação das sínteses proteicas. Sua concentração no homem varia de 57,5 a 195 mg/100 g.

Os nucleotídeos pirimídicos Os resultados de dosagens dos nucleotídeos pirimídicos variam segundo o método empregado, mas, de modo constante, são encontrados NAD+, NADH, NADP+ e NADPH.

Os fosfatos orgânicos O ácido adenosino trifosfórico (ATP) e o ácido adenosino difosfórico (ADP) constituem o essencial dos fosfatos de alta energia. O ATP é encontrado principalmente no epitélio e no córtex, as regiões metabólicas mais ativas. Estão igualmente presentes a adenosina-3’-5’-monofosfato cíclico (cAMP) e a adenilciclase, permitindo sua formação a partir do ATP, bem como de outros fosfatos, intermediários metabólicos.

Os hidratos de carbono Principalmente a glicose, presente sobretudo nos espaços extracelulares, sob forma livre, e em pequenas quantidades da frutose, do glicogênio, do sorbitol. Uma concentração excessiva de açúcares no humor aquoso é tóxica para o cristalino, levando à catarata.

Os íons inorgânicos O cristalino mantém uma concentração elevada de K+ (114 a 130 mEq/kg de água), e baixa de Na+ (14 a 16 mEq/kg de água) em relação ao humor aquoso. Os cloretos, estreitamente associados ao Na+, representam 18,3 mEq/kg de água em relação aos 105 mEq/kg de água no humor aquoso. O cálcio, Ca++, exerce um papel na permeabilidade da membrana celular, apesar de sua fraca concentração (0,14 µg/mg de peso seco), que aumenta no cristalino afetado pela catarata. O magnésio, presença constante, cofator de reações enzimáticas. Encontram-se igualmente sulfatos inorgânicos, e em estado de traços: ferro, cobre, manganês, zinco, selênio, bário, estrôncio, silicone e molibdênio, cujas taxas variam com a idade e a catarata.

Síntese proteica Etapa nuclear Distinguem-se, respectivamente, 8 e 6 produtos de genes primários que constituem a superfamília das b-g cristalinas.


287  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Genes das g-cristalinas Os 6 genes das g-cristalinas situam-se sobre o braço longo do cromossomo 2, na região q 33-36.

Genes das β-cristalinas Apesar da diversidade das b-cristalinas, elas são codificadas por dois genes bB2: um sobre o cromossomo 22, região q 11,2 – q 12,2, e outro sobre o cromossomo 17.

Gene da MP 26 O gene que codifica a MP 26 fica na região cen-q 14 do braço longo do cromossomo 12.

Etapa das organelas intracelulares: etapa polirribossomial A síntese proteica acontece principalmente no epitélio e no córtex externo do cristalino. Porém, o núcleo contém fragmentos de DNA, mas as organelas citoplasmáticas das fibras desapareceram, e a repartição enzimática desaparece igualmente com a fibrogênese. A síntese proteica relaciona as cristalinas e as proteínas não cristalinas. A ideia que prevalece atualmente é que os polirribossomos implicados nessa síntese são encontrados principalmente no epitélio e no córtex externo, onde se produz a diferenciação das fibras. Três RNA mensageiros dirigem a síntese das cristalinas específicas. As anomalias de funcionamento de mRNA de cristalinas e de proteínas não cristalinas parecem implicadas nas cataratas induzidas (catarata galactosêmica no rato) ou nas ligadas à idade. Cristalinas específicas aparecem em períodos diferentes, e em regiões cristalinianas diferentes durante o desenvolvimento. Assim, a síntese de g-cristalinas cessa justamente após o nascimento, e, em seguida, vem a b-cristalina. Com a idade, os agregados insolúveis nucleares de alto peso molecular constituídos de a-cristalinas contêm uma proporção crescente de b e g-cristalinas.

Estruturas das diferentes proteínas As proteínas do cristalino humano podem ser separadas em componentes solúveis e insolúveis na água. A fração solúvel, 86 a 90% das proteínas totais, é representada essencialmente pelas proteínas citoplasmáticas chamadas cristalinas. A fração insolúvel, chamada também de albuminoide, é representada pelo citoesqueleto, cujas proteínas podem ser solubilizadas na ureia, e pelas proteínas incorporadas à membrana plasmática das fibras cristalinianas. As outras proteínas, mucoproteínas e nucleoproteínas, estão presentes em pequena quantidade.

Cristalinas: componentes solúveis A distribuição das diferentes cristalinas e sua concentração variam com a idade e a região do cristalino; algumas se tornam insolúveis com a idade. A composição, a estrutura, as modificações pós-translacionais e os produtos gênicos primários puderam ser estabelecidos por cristalografia em raios X. A nomenclatura baseada nos produtos gênicos primários individualiza superfamílias: a, b-g e d isolada exclusivamente nos pássaros e nos répteis. Com exceção das 6 g-cristalinas e da bs cristalina, que são monoméri-


288  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... cas, todas as cristalinas são polímeras, agregados de combinações variadas de polipeptídeos. Sua síntese diferencial durante o desenvolvimento é programada geneticamente ao mesmo tempo no plano temporal e no plano espacial, o que se traduz por uma distribuição não uniforme de cristalinas individuais nas fibras das diferentes camadas do cristalino. a-cristalinas As maiores cristalinas representam o 1o pico de eluição depois da filtragem de extratos de cristalino; seu peso molecular varia de 600 a 900 kDa segundo sua agregação. Pode-se, por ultracentrifugação, separá-las em fração I, de alto peso molecular, e fração II, de baixo peso molecular, esta dividida em duas subclasses. Fala-se, portanto, em 3a-cristalinas de tamanho crescente. Sua concentração 7 vezes mais elevada nas células epiteliais do que nas fibras corticais explica que seu papel na transformação da célula epitelial em fibra seja específica. A fibrogênese implica uma especialização tão quantitativa quanto qualitativa na síntese das cristalinas. Elas são representadas por 4 subunidades principais, tendo cada uma um peso molecular de 20 kDa: aA1, aA2, aB1 e aB2. Os produtos gênicos primários são representados por duas subunidades principais, a partir das quais todas as a-cristalinas são derivadas: a A2, cadeia única de 173 resíduos, de peso molecular 19,832 kDa, e a B2, que tem 175 resíduos, de peso molecular 20,070 kDa. De suas sequências, 60% apresentam alto grau de homologia, o que implica que a A2 e a B2 provêm provavelmente de uma duplicação simples de um gene ancestral comum separado em a A e a B. Seus papéis diferentes no cristalino poderiam explicar os diferentes lugares de fosforilação. Fosforiladas nas fibras em diferenciação, as cadeias A teriam funções cristalinianas específicas, enquanto as cadeias B fosforiladas nas células epiteliais desempenhariam um papel mais geral. Modificações pós-transacionais diferentes levam à formação por clivagem espontânea não enzimática, as a-cristalinas truncadas; outras, à formação de agregados de alto peso molecular associados ao envelhecimento do cristalino. Mostrou-se assim a presença de um agregado de a-cristalinas A e B, de peso molecular 43 kDa. No córtex, A1 e B1 aumentam de forma contínua, enquanto A2 e B2 diminuem. O aspecto ultraestrutural das a-cristalinas é um agregado polimerizado de aglomerações de unidades esféricas sob forma mono, di, tri e tetramerizada. No momento da síntese, a acristalina compreende um núcleo central de 12 subunidades, cercada por uma camada concêntrica interna, de 14 subunidades, e uma camada mais externa, de 16 subunidades. Essa cadeia externa se dissocia em seguida, de modo irreversível, em 24 subunidades, formando um total de 50 subunidades reunidas de forma ramificada; a maior dimensão desse agregado é da ordem de 200 nm. Essa a-cristalina, denominada ac, representa um grande agregado produzido pelo resfriamento da estrutura inicial, necessitado para seu estudo. Mantendo-se o extrato cristaliniano a 37°C, obtém-se uma proteína de tamanho bem menor, am, de peso molecular 320 kDa, cujas propriedades, a imunoquímica, a sequência aminoácida e as estruturas secundárias e terciária são idênticas às de ac. Há reformação da a-cristalina a partir de subunidades individuais A e B. Não somente a presença excessiva de subunidades B impede a formação de a-cristalina, como também


289  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... sua estrutura quaternária é totalmente desorganizada pela adição de subunidades B reagregadas. O melhor rendimento foi obtido com duas subunidades A por uma subunidade B. O excesso de cadeia B provoca a formação de neoproteínas. A manutenção de toda estrutura quaternária de a-cristalina só é possível se nervos de 23% dos grupos sulfidrilos –SH de superfície foram alterados. Essas neoproteínas tornam-se mais numerosas que as a-cristalinas normais nos cristalinos de pessoas idosas e, então, fazem parte do albuminoide. Cristalinas β-g Elas representam a maioria das cristalinas na maior parte dos vertebrados, e sua nomenclatura provém de seu perfil de filtração no gelo. O peso molecular da fração g-cristalina é de cerca de 20 kDa. Esse conjunto é constituído de 6 subunidades imunologicamente próximas, originadas de mutações gênicas durante a evolução: as subunidades I; II; IIIa e IIIb; IVa e IVb. Esses são monômeros homólogos de 21 kDa, que contêm numerosos grupos tiol e, principalmente, grande quantidade de cisteína. Essa particularidade lhes confere um papel importante na transparência. Sua oxidação conduz à sua insolubilização e à queda de transparência nos cristalinos idosos. As g-cristalinas são hidrófobas, tornando fácil sua concentração nuclear. Sua presença estabilizaria os agregados polimerizados de a e b-cristalinas. Assim, uma alteração das propriedades de superfície dessas g-cristalinas exerceria um papel na difração da luz. Sua estrutura secundária é muito similar, mostrando grande simetria. Sua estrutura tridimensional mostra 4 motivos b helicoidais antiparalelos, que formam 2 domínios globulares simétricos. Muito numerosas no núcleo, elas apresentam, contudo, certas diferenças no empilhamento nesse nível, no número de resíduos hidrográficos expostos e nos pares iônicos. Sua heterogeneidade foi aumentada pela desamidação durante as mudanças pós-translacionais. Além disso, elas apresentam diferenças de comportamento por ocasião da denaturação proteolítica. Com a idade, a percentagem de fração g-cristalina de peso molecular 19 kDa permanece estável, enquanto as proporções de g-cristalinas de 21 kDa diminuem, e as de 24 kDa aumentam. Entretanto, essas 3 frações apresentam modificações comparáveis e, principalmente, o cruzamento de pontos isoelétricos ácidos consecutivos à desamidação progressiva de seus ácidos aminados. b-cristalinas representam a mais importante família de cristalinas: passam de 17% das cristalinas totais no embrião a 40% no adulto. As b-cristalinas foram separadas, por filtração, em uma fração pesada bH, de peso molecular 210 kDa, e uma fração leve bL, de 52 kDa, composta de frações bL1 e bL2, igualmente chamadas bL3 e bL2. Cada fração é constituída de subunidades menores, de peso molecular 20 a 30 kDa. Assim, bL1 é um trímero, bL2 um dímero e bH um oligômero de unidades de base. bH é constituído pela associação de frações menores bL. O equilíbrio associação-dissociação é determinado pela concentração, o poder iônico, a temperatura e a densidade do meio. No total, as b-cristalinas, grupos de heteropolímeros de peso molecular que varia de 50 a 200 kDa, associam 7 polipeptídeos primários e 2 polipeptídeos provenientes de mudanças pós-translacionais: b Bla; b Blb; bBp; A; B; C; D; E e bs.


290  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Cada um deles é, pois, composto de subunidades de 20 a 30 kDa. A principal unidade bcristalina é a b B (ou ainda b B2). Ela é comum às frações pesadas e às leves. Assim, bL2 é um dímero que compreende b Bp e uma cadeia A ou B. A fração bL1, trímea, é formada pela adição de cadeias ácidas D ou E. A fração bH, oligômera de 8 cadeias, provém da combinação de bL1 e bL2, e da adição de cadeias D e E ácidas. Cristalinas d são as principais cristalinas dos répteis e dos pássaros, substituindo neles as d-cristalinas. A estrutura principal é um tetrâmero de 200 kDa, que compreende subunidades principais d1 e menores d2. Em resumo: as cristalinas são as principais proteínas solúveis encontradas nas células do cristalino. Muito interesse e estudos são investidos nessa classe de proteína devido ao seu papel no apoio ao desenvolvimento e à transparência do cristalino, e sua associação com o desenvolvimento de cataratas. Para cada tipo principal de cristalina nos vertebrados, sabe-se que existem 2 genes com 3 éxons por gene para a-cristalinas, 6 genes com 6 éxons por gene para b-cristalinas e 7 genes com 3 éxons por gene para g-cristalinas (Piatigorsky, 1989). Isso dá um total de 63 sequências separadas de DNA e RNA que podem ser usadas para criar três tipos principais de proteínas na lente humana. Os genes que determinam a síntese das a-cristalinas estão localizados em cromossomos separados (11 e 21). Isto significa que eles não estão ligados, o que também se aplica para os genes das b-cristalinas, mas não para os genes da g-cristalinas, com exceção da gs-cristalina. Um dos fatos mais surpreendentes sobre as cristalinas é a sua diversidade de tipos. Embora três tipos (e muitos subtipos) sejam encontrados nos seres humanos, existem aproximadamente 13 tipos conhecidos no reino animal (Piatigorsky e Wistow, 1991). Tendo como base a evolução, todas as cristalinas parecem estar relacionadas com as proteínas que foram originalmente criadas para outras funções não oculares antes de seu uso adaptável no cristalino. Sabe-se que as cristalinas, por exemplo, estão relacionadas com as proteínas de choque térmico (heat shoch proteins-chaperoninas). As proteínas de choque térmico são criadas em resposta a um aumento incomum de temperatura em um organismo. Elas protegem o organismo ao solubilizarem e redobrarem proteínas desnaturadas pelo calor (Alberts et al., 1989c). A função das chaperonas é igualmente útil na preservação da forma e função existentes da proteína do cristalino. Devemos lembrar que essas proteínas não são renovadas nas células da fibra da lente, pois elas perderam sua capacidade de sintetizar novas proteínas. Chaperona é uma proteína que facilita o dobramento correto ou desmontagem não covalente de outras proteínas; também chamadas tutoras, as chaperonas auxiliam o enovelamento das proteínas. As cristalinas humanas se desenvolveram, aparentemente, pela duplicação de genes que originalmente criaram proteínas em outras espécies para funções diferentes. De fato, uma variedade de proteínas provavelmente poderia preencher os requisitos de uma proteína estruturalmente transparente para habitar no interior das células da fibra, o cristalino. Entretanto, a atividade de acompanhante das a-cristalinas parece ser vital na preservação das estruturas de todas as cristalinas na manutenção da transparência do cristalino. Os fatores que mudam os genes que produzem a cristalina são agora parcialmente compreendidos. Eles envolvem a operação dos genes PAX-6, que são ligados ao próprio desenvolvimento sequencial do olho (Francis et al., 1999).


291  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... As localizações cromossômicas dos genes da cristalina humana são conhecidas. Os genes da aA-cristalina são encontrados no cromossomo 21 (Quax-Jenken et al., 1985), enquanto os genes da aB-cristalina são encontrados no cromossomo 11 (Ngo et al., 1989). Dois dos oito genes da b-cristalina são encontrados nos cromossomos 17 e 22, enquanto seis dos genes da g-cristalina são encontrados no cromossomo 2 (Fig. 9). O tamanho e a sequência dos genes da cristalina e suas sequências promotoras têm sido cuidadosamente investigados. Por exemplo, o gene da aA-cristalina do camundongo e sua promotora são mostrados na Figura 10. No elemento promotor daquele gene foi encontrada a sequência TATA. Essa é uma sequência muito comum, encontrada nas regiões promotoras de genes que reúne o complexo proteína da préiniciação necessária para que a transcrição ocorra (Voet e Voet, 1995). Não existe sequências CACC ou CAAT. Entretanto, a proteína nuclear denominada aA-CRYBP1 foi descoberta, a qual se une à promotora nas sequências -66 a -57 (Nakamura et al., 1988). Essa proteína contém os chamados dedos de zinco, que ajudam a proteína a se unir às sequências de DNA anteriormente mencionadas em seus principais sulcos (Fig. 11). Ligeiras diferenças estruturais nas sequências do DNA promotor e a forma dos dedos de zinco da proteína determinam onde a proteína se unirá ao DNA. No caso da proteína aA -CRYBP1, Nakamura et al., (1988) sugerem que sua ligação é necessária para a iniciação normal da síntese da aA-cristalina. Portanto, ela é necessária para a síntese (transcrição) do hnRNA que codifica essa cristalina. Os genes da cristalina que existem nas células da lente humana são mostrados no Quadro 1. A expressão da aA-cristalina pelo gene Cryaa deve ser considerada como específica do cristalino, pois apenas algumas quantidades de traços foram encontradas em outros locais do corpo (i. e., baço). Para a expressão da aB-cristalina, ocorre o oposto. Observe que, no cristalino, “a-cristalina” consiste em ambos os tipos de polipeptídios. Esses subtipos da cristalina são sintetizados nas células epiteliais e nas fibras do cristalino recém-formadas. A expressão dos membros das b- e g-cristalinas só ocorre nas células da fibra da lente recém-formadas (Harding, 1997).

Escala de pares base -346

0 Éxon 1

1.000 Íntron 1-2

2.000 Éxon 2

Éxon 3

Íntron 2-3

Codificação do filamento de DNA

Promotor

-346

3.200

GGGAAATCCC

TATATA

0

Escala de pares base Fig. 9 Os 46 cromossomos humanos em metáfase (grupos duplos de 1 a 22, e também x e y). A síntese das cristalinas da lente tem origem nos cromossomos 2, 3, 11, 17, 21 e 22.


292  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... CYS

Dedo de zinco Zn

CYS

Zn

Zn

HIS HIS

Proteína ligada ao DNA

Duplo DNA

Dedo de zinco

Fig. 10  A região do DNA que codifica aA-cristalina do camundongo com sua promotora no cromossomo 17. Ela possui três éxons separados por dois íntrons. A região promotora (aumentada) tem uma sequência: GGGAAATCCC que se une a uma proteína chamada aA-CRYBP1, necessária para a transcrição.

γ-cristalinas β-cristalinas

1

2

3

4

5 6 αB-cristalinas

7

8

9

10

11

12

13

19

14 15 16 17 αA-cristalinas β-cristalinas

20

21

22

Y

18

X

Fig. 11 Ligação do dedo de zinco da proteína ao DNA. As proteínas que se unem ao DNA possuem “dedos de zinco” que são regiões do peptídeo que deslizarão para os sulcos principais do DNA. O zinco une-se a quatro aminoácidos (2 Cys e 2 His) na cadeia de peptídeo para dar a forma de dedo.


293  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Quadro 1  Genes conhecidos para as cristalinas1

Gene

Localização cromossômica

Produto proteico

Locais do corpo

Funções

Cryaa

21

aA-cristalina

Lente (baço2)

Estrutural, acompanhante1

Cryab

11q12-q233

aB-cristalina

Lente, coração, cérebro, músculo, rim

Estrutural

Cryba1

17

bA1/A3-cristalina

Cristalino

Estrutural

Cryba2

2

bA2-cristalina

Cristalino

Estrutural

Cryba4

22q11,2-13,13

bA4-cristalina

Cristalino

Estrutural

Crybb1

22q11,2.2-12,13

bB1-cristalina

Cristalino

Estrutural

Crybb2

22q11,2-124

bB2-cristalina

Cristalino

Estrutural

Crybyb2

22

Nenhum-pseudogene4

Cristalino

Estrutural

Crygs

3

gs-cristalina

Cristalino

Estrutural

Cryga→f

2q33-363

gA→Fg-cristalinas

Cristalino

Estrutural

1

Adaptado de Graw J: The crystallins: genes, proteins, and diseases. Biol. Chem 1997, 378-1331.

2

Presente em vários traços.

3

Presente no braço q do cromossomo dado em centimorgans do centrômero.

4

Gene não funcional. (Whikehart DR. Biochemistry of the eye. Philadelphia: Butterworth-Heinemann, 2003; 319p.)

Cristalinas insolúveis em água Seriam cristalinas presentes na fração chamada albuminoide, tornadas menos solúveis com a idade. Parece que são representadas principalmente pela a-cristalina, depois de uma modificação de sua composição e de sua estrutura, levando à sua agregação. Isto é correlacionado com a queda da a-cristalina no núcleo e a forte proporção de albuminoide nuclear.

Componentes estruturais do cristalino: componentes insolúveis A fração solúvel na água de cristalinos decapsulados representa 80 a 90% das proteínas cristalinianas. A fração insolúvel, ou albuminoide, compreende as membranas plasmáticas, proteínas citoplamáticas e cristalinas insolúveis na água. A maior parte das cristalinas insolúveis e certas proteínas citoesqueléticas podem ser solubilizadas na ureia 7-8 M. A fração insolúvel na ureia é constituída pelas membranas plasmáticas das fibras do cristalino, as quais contêm fosfolípides, proteínas intrínsecas e proteínas periféricas. Proteínas membranáceas das fibras cristalinianas As proteínas membranáceas intrínsecas e proteínas de nexo são de características importantes. O principal componente intramembranáceo é um polipeptídio de 25 a 27 kDa, chamado MP 26 (proteína intrínseca de membrana de peso molecular 26 kDa). Sua sequência permanece semelhante em numerosas espécies. Essa MP 26 é profundamente embutida na dupla camada lipídica membranácea das fibras, estendendo-se parcialmente no citoplasma, o que lhe permite ligar-se à sua matriz citoplasmática.


294  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... A importância da MP 26 residiria em seu papel principal – mas não exclusivo – como proteína de nexo das fibras cristalinianas. Seria constituída de 6 hélices a-hidrófobas dispostas em círculo intramembranáceo hidrófilo, que pode constituir um canal aquoso. Ela pareceria exercer o papel de canal de fibra à fibra no cristalino. Suas relações com as proteínas de nexo não são claramente estabelecidas, assim como as células epiteliais equipadas de nexos são desprovidas de MP 26, e, por outro lado, essa MP está igualmente presente nas zonas não juncionais das fibras. Essa proteína é sintetizada apenas durante a diferenciação das fibras. A proteína do nexo é uma proteína de 28 kDa diferente de MP 26. Uma outra proteína membranácea intrínseca, MP 70, está presente na estrutura dos nexos; contudo, sua distribuição é muito fraca em relação aos numerosos nexos; e, por outro lado, ela parece confinada ao córtex, em razão de uma proteólise ligada à idade, devida a uma protease ativada por Ca++, no córtex interno e no núcleo, que a transforma em proteína MP 38. As proteínas membranáceas extrínsecas têm comportamento também importante. A ureia 7 M permite isolar uma proteína membranácea extrínseca, chamada EEP (proteína extraível no EDTA), constituída de 2 polipeptídeos de peso molecular 33 e 35 kDa, ligada reversivelmente à bicamada fosfolipídica membranácea das fibras. Assim como MP 26 e MP 17, ela é fosforilada por uma proteína cinase e uma adenilato ciclase. O polipeptídeo de 33 kDa da EEP poderia representar a parte central proteica da calpactina I ligada à diferenciação do cristalino. Outra proteína extrínseca, de 115 kDa, MP 115, específica do cristalino, situada nas membranas das fibras, seria associada aos filamentos perolados, estudados mais adiante. Glicolipídios e glicoproteínas ligados à membrana das fibras contêm hidratos de carbono sob a forma de açúcares neutros e de açúcares aminados. As glicoproteínas, presentes essencialmente no córtex, têm grande importância, estando as proteínas ligadas aos açúcares de forma covalente. Numerosas glicoproteínas de PM, que vão de 35 a 140 kDa, foram postas em evidência; entre elas estão presentes sialoglicosaminoglicanas, glucosamino, galactose, glicose, manose, fucose e derivados de ácido neuramínico. Muitas atividades enzimáticas foram postas em evidência no centro das membranas das fibras. A mais estudada, a Na+/K+ ATPase, localizada nas células epiteliais e nas fibras corticais externas, permite o transporte ativo de 2 K+ para o interior e de 3Na+ para o exterior. Distinguem-se, igualmente, um gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase e outra ATPase, estimulada por Ca++, cuja atividade é um quinto da precedente ATPase, isolada recentemente no córtex e no epitélio de cristalinos de bovinos e de coelhos. Citoesqueleto A parte fibrosa das fibras cristalinas, igualmente insolúvel, compreende diferentes microfilamentos, cuja estrutura será estudada em detalhe no setor “citoesqueleto”.

Propriedades e funções das proteínas cristalinianas Imunoquímica das proteínas do cristalino Uma reação imunitária específica à espécie representa a sensibilização de anticorpos de um animal diante de antígenos presentes na superfície de um extrato originário de outra espécie, durante sua reinjeção.


295  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... As proteínas do cristalino provocam uma reação específica ao órgão de um coelho sensibilizado às proteínas do cristalino de bovino; ele desenvolve anticorpos que reagirão com os antígenos de cristalino de quase todas as espécies. A reação não se produz com antígenos não cristalinianos. Os três grupos de cristalinos são antigênicos. As proteínas responsáveis por essa antigenicidade são muito similares no cristalino de numerosas espécies. Entretanto, muitos outros antígenos cristalinianos reagem com anticorpos de outros tecidos. A especificidade do órgão é, pois, uma tendência mais que um fato absoluto, tendência favorecida pela situação isolada do cristalino. A consequência clínica dessa especificidade é a autossensibilização possível de um indivíduo diante de suas próprias proteínas cristalinas habitualmente isoladas pela cápsula. Os próprios anticorpos de um paciente podem reagir com suas proteínas cristalinas liberadas no curso de uma cirurgia de catarata por extração extracapsular, se esse organismo foi sensibilizado por uma precedente liberação de proteínas por extração extracapsular cristaliniana. Isto resulta em uma resposta inflamatória grave, a endoftalmia facoanafilática.

Bases físicas da transparência O cristalino é transparente, de um lado, por causa da não absorção das radiações do espectro visível da luz; de outro lado, por causa da não dispersão (ou difusão) de quantidades suficientes de luz na gama do espectro visível. A ausência de absorção luminosa deve-se à ausência de níveis de energia molecular no registro apropriado para a absorção dos fótons. A ausência de difusão ou de dispersão luminosa é mais difícil de explicar. Esta, inferior a 5%, provém das membranas das fibras cristalinas, deixando um espaço interfibrilar de 7 µm. Essas descontinuidades são responsáveis pela difusão luminosa e, portanto, pela possibilidade do exame do cristalino no biomicroscópio. Depois das modificações físicas e/ou bioquímicas de seus componentes proteicos solúveis e insolúveis, o cristalino afetado pela catarata difrata proporções significativas de luz. A integridade da cápsula é necessária para a condução luminosa cristaliniana. Com a idade, a curvatura do córtex externo diminui pelo crescimento contínuo do córtex. A diminuição do poder dióptrico concomitante é contrabalançado pela elevação simultânea do índice refrativo do núcleo. Quando este não chega a compensar o achatamento da superfície do cristalino, o olho se torna hipermétrope, explicando então a presbiopia. O aumento importante do índice refrativo do núcleo muito esclerosado por ocasião de uma catarata nuclear precoce explica a sobrevinda de uma miopia cristaliniana.

Presbiopia Uma das características específicas da idade do cristalino é a diminuição da acomodação, ou seja, a presbiopia. Acomodação é a propriedade que possui o olho de modificar seu poder dióptrico, de modo a manter nítida a imagem retiniana de um objeto quando a distância entre este e o observador varia. O mecanismo básico da acomodação é a contração do músculo ciliar e consequente relaxamento da zônula, permitindo à lente aumentar sua convexidade. Secundariamente, a coroide sofre um tracionamento para frente. O aumento do poder dióptrico da lente não se faz de maneira simples; ao contrário, as modificações que ocorrem na morfologia da lente são complexas e podem ser resumidas da


296  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... seguinte forma: (1) o polo anterior da lente move-se para frente, provocando uma discreta diminuição na profundidade da câmara anterior. O polo posterior permanece imóvel; (2) há um aumento na espessura e diminuição no diâmetro da lente; (3) a lente desloca-se ligeiramente no sentido da gravidade (cerca de 0,2 mm); (4) o raio de curvatura da face anterior diminui (aumento da convexidade) de 4 mm e o da posterior de 0,5 mm; e (5) a modificação da face anterior não é uniforme, mas sim do tipo conoide, em virtude de a porção central tornar-se mais convexa que a periférica. Observações mostraram a existência de uma tensão da zônula e não um relaxamento sob efeito de mióticos. Foi demonstrado que a deformação conoide da face anterior da lente devia-se à contração anular da cristaloide periférica, em vista da maior espessura da cápsula nessa região (mecanismo capsular). A presbiopia é o resultado do crescimento normal da lente que interfere com a função normal do músculo ciliar. Mudanças degenerativas que se observam no músculo ciliar dos olhos com presbiopia podem estar relacionadas ao desuso atrófico. Para determinar o mecanismo de acomodação, imagens ultrassonográficas de alta resolução do equador do cristalino foram obtidas de macacos anestesiados cuja amplitude de acomodação fora farmacologicamente controlada. Para evitar erro que pudesse surgir com a rotação do olho ou outro movimento, uma imagem ultrassonográfica do olho no estado de acomodação foi sobreposta a imagens de vídeo ultrassonográficas enquanto mudava para o estado não acomodado. A posição da sonda do ultrassom foi monitorada de modo que a córnea e a esclera de cada imagem fossem sobrepostas enquanto a refração do olho mudava. As medidas foram feitas somente quando houve um registro virtual absoluto da córnea e da esclera. Descobrimos que o movimento do equador da lente envolve pequeno deslocamento na direção da esclera menor que 100 mícrons, e também que o equador da lente não se move anterior nem posteriormente. A seguir, a presbiopia dos primatas foi reduzida em dois macacos expandindo-se a esclera na região do músculo ciliar. Esses resultados demonstram que o cristalino está sob intensa tensão zonular durante a acomodação e que a presbiopia não se deve à esclerose do cristalino nem à atrofia do músculo ciliar. Esses achados contrariam a teoria amplamente aceita da acomodação idealizada por Helmholtz (1924). Em resumo: os trabalhos de Schachar (1994 e 1995) tentam explicar o mecanismo de acomodação da seguinte maneira: ƒƒ O equador da lente dos primatas está mais perto da esclera durante a acomodação; e, assim, quando o músculo ciliar contrai, há um aumento da tensão zonular com um aumento no diâmetro equatorial da lente. ƒƒ O movimento do equador da lente envolve pequeno deslocamento menor que 100 mícrons, e o equador da lente não se move anterior nem posteriormente. Esses fatos demonstrados pela biomicroscopia ultrassônica estão contra a teoria de Helmholtz (1924), que diz que a contração do músculo ciliar relaxa as fibras zonulares. Essa redução da tensão zonular permite que a cápsula elástica da lente se contraia, causando um aumento no diâmetro equatorial da lente, uma diminuição nos seus raios de curvatura das superfícies anterior e posterior e um aumento na sua espessura axial.


297  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Essas experiências foram feitas em macacos, porém determinadas deduções acerca do mecanismo de acomodação em outras espécies devem ser ainda estudadas.

Evolução das proteínas do cristalino: as modificações pós-translacionais (Etapa lisossomial) Todas as proteínas, estruturais ou solúveis, do cristalino sofrem modificações pós-sínteses, enzimáticas e não enzimáticas. A oxidação das membranas celulares poderia assim representar um acontecimento iniciador da caractogênese.

Formações de agregados de alto peso molecular (PM) Existem 4 tipos de agregados, HMW1, HMW2, HMW3 e HMW4. A quantidade de agregados HMW é muito variável, mas aumenta com a idade. HMW representaria uma forma degradada de a-cristalinas; HMW2, uma mistura das 3 cristalinas degradadas. Além disso, esses agregados conteriam peptídeos de baixo peso molecular (menos de 18 kDa), resultantes da atividade insuficiente de exopeptidases. Para alguns, esses peptídeos exerceriam um papel na formação dos agregados. O acúmulo de Ca++ conduz à formação de agregados HMW e de opacidades cristalinianas. Parece que a presença de Ca++ leva à formação precoce de dímeros de b-cristalinas. Em condições oxidativas, pontos dissulfatos interproteicos seriam responsáveis pelos agregados HWM3.

Degradação proteolítica O cristalino contém dois tipos de enzimas proteolíticas, principalmente uma proteinase neutra e uma leucina aminopeptidase, bem como um sistema de conjugação com a ubiquitina. Um cristalino, mantido em condições estéreis, sofre finalmente uma autólise não bacteriana. Conhece-se, há muito tempo, uma endopeptidase neutra nos cristalinos humano e bovino. No bovino, o peso molecular dessa endopeptidase é de 700 kDa, e ela é constituída de 8 subunidades. Ela exerceria três tipos de atividades: (1) hidrólise das cadeias peptídicas não polares; (2) hidrólise das extremidades peptídicas negativamente carregadas; e (3) atividade tripsina-like. Outra endopeptidase, a proteinase serina 25 kDa, descoberta nos bovinos, apresenta igualmente uma atividade tripsina-like, e pode hidrolisar tanto substratos sintetizados quanto a cadeia B da a-cristalina. Ela parece naturalmente controlada por inibidores de tripsina, endógenos. As calpaínas são endopeptidases neutras, presentes sob duas formas: a calpaína I, ativada durante as fracas concentrações de Ca++; e a calpaína II, que necessita de fortes concentrações de Ca++. A calpaína II separa a extremidade C terminal das cadeias A e B da a-cristalina. Os substratos preferenciais dessas calpaínas no bovino são a vimentina, as proteínas membranáceas intrínsecas e as cristalinas. Encontram-se as duas formas de calpaína, bem como seus inibidores endógenos, as calpastatinas, principalmente no epitélio e no córtex do cristalino. As endopeptidases iniciam a proteólise; a clivagem final dos peptídeos em ácidos aminados é feita de aminopeptidases ou exopeptidases, das quais a principal, no cristalino, é a leu-


298  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... cina aminopeptidase. Presente sob 2 formas, ativadas por Mn2+ e Mg2+, ela catalisa a hidrólise da extremidade N terminal dos peptídeos. É uma proteína de 320 kDa, composta de 6 subunidades idênticas de 54 kDa, tendo cada uma 2 locais de ligação metálica. Sua atividade é atenuada nos cristalinos idosos. Nas membranas das fibras cristalinianas do bovino, foi posta em evidência uma proteinase de 68 kDa, tetrâmero de subunidades 17 kDa, inibida por todos os inibidores da protease serina. Suas propriedades a diferenciam das outras endopeptidases. Acredita-se que essa protease ligada às membranas das fibras exerce um papel na conversão ligada à idade da MP 26 em MP 22. A ubiquitina é uma pequena proteína de 8,5 kDa e não é habitual: os resíduos glicina de sua extremidade C terminal ligam-se de modo covalente com os resíduos lisina das proteínas ligadas à degradação. Três enzimas permitem a conjugação da ubiquitina com proteínas endógenas (de peso molecular superior a 150 kDa exclusivamente). Essa ligação induz uma hidrólise por mecanismo desconhecido, representando uma alternativa ou um complemento à degradação lisossomial habitual das proteínas.

Ligações proteínas-glutationa A forma oxidada da glutationa, GSSG, participaria da criação de pontos dissulfúreos com certas proteínas, principalmente depois da exposição ao peróxido de hidrogênio. A associação do glutationa com certas proteínas, principalmente com as a e as gII-cristalinas, provocaria sua desestabilização. A desestabilição de a-cristalina favorizaria sua digestão pela tripsina.

O citoesqueleto A estrutura fibrosa no interior da fibra cristalina é constituída por 3 classes de proteínas citoesqueléticas. Os microfilamentos representam a 1a classe dos componentes proteicos do citoesqueleto; eles tanto estão nas células epiteliais quanto nas fibras; sua composição aminoácida é similar à do actínio muscular. Esses microfilamentos estão provavelmente implicados na elongação e no deslocamento das fibras. A vimentina, principal representante desta 2a classe de componentes proteicos citoesqueléticos, é encontrada essencialmente no epitélio e nas fibras corticais, não no núcleo. Os microtúbulos representam a 3a classe dos componentes do citoesqueleto e sua repartição é idêntica à da vimentina. A célula epitelial contém microfilamentos da actina, microtúbulos e filamentos intermediários. Ela não contém desmina, nem citoqueratina, habitualmente ligadas à presença de tonofilamentos e desmossomos. A vimentina sintetizada liga-se rapidamente à membrana epitelial. O alongamento das fibras do cristalino durante a fibrogênese secundária implica os filamentos da actina. Depois do deslocamento da fibra diferenciada para o interior do cristalino, os filamentos da actina diminuem. Os filamentos intermediários implicados na diferenciação das fibras desaparecem nos estádios ulteriores. A vimentina é, assim, rapidamente oxidada, formando agregados de alto peso molecular ligados por pontos dissulfúreos que podem contribuir para a acumulação de agregados ligados à idade.


299  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... A acumulação de MP 26 e as modificações das cristalinas; o aparecimento desses filamentos de “cadeia perolada” é característico dos processos de diferenciação de fibras. Eles estão ausentes no epitélio. Esses filamentos em coroa, específicos do cristalino, representam partículas de proteínas globulares de 12 nm de diâmetro, ligadas a um filamento de 5 nm de diâmetro, representando a espinha dorsal da coroa. Esses filamentos constituiriam pontos de ligamento para as cristalinas sintetizadas. Para Bloemendal, eles seriam constituídos de actina. Isto precisa ser discutido. Os filamentos “não perolados” são representados essencialmente por filamentos de actina, estreitamente ligados às membranas das fibras. A fosforilação das proteínas do citoesqueleto, devida à proteína cinase cAMP dependente e à proteína cinase C fosfolipídea dependente, exerce um papel importante nas suas interrelações com as membranas de fibras em curso de diferenciação e de elongação.

Membranas celulares no interior do cristalino e as funções membranáceas A membrana plásmática das fibras cristalinianas As proteínas membranáceas intrínsecas, extrínsecas e as glicoproteínas já foram estudadas. As membranas plasmáticas das fibras do cristalino contêm, em partes iguais, proteínas e lípides. De 50 a 60% dos lípides totais são representados pelo colesterol; este é particularmente concentrado nas zonas juncionais. E 30% da composição total são representados por longas cadeias de ácidos graxos saturados, principalmente o palmitato. A consequência de fortes concentrações de esfingomielina (sobretudo nos nexos) de colesterol e de ácidos graxos saturados, e das fracas taxas de ácidos graxos insaturados é a obtenção de uma dupla camada lipídica de rigidez incomum. Essa rigidez é reforçada pelas interações lípides-proteínas na membrana. A biossíntese lipídica acontece principalmente no epitélio e no córtex externo, em correlação com a atividade enzimática. Em cristalinos bovinos, a síntese do colesterol é regulada, em parte, pelo hidroximetilglutaril (HMG) COA redutase. O fosfaditilinositol pode exercer um papel de receptor na membrana, segundo o ritmo de divisão celular mitótica. Sua taxa é regulada pelo glucagon, pela seratonina e pelo EGF (fator do crescimento epidérmico). Com a idade, uma parte do colesterol ligado às proteínas se torna livre.

Inter-relações membrana-citoesqueleto durante a fibrogênese A fosforilação das proteínas do citoesqueleto é mediada por receptores b-adrenergéticos. A fosforilação da vimentina e do filamento em coroa de 47 kDa é estimulada por fármacos b-adrenérgicos, tais como o isoproterenol e a epinefrina.

Transporte, permeabilidade e transparência Havia dúvidas se o cristalino é realmente um órgão “vivo”, ou se mais parecido com o cabelo ou a unha. Estudos com o microeletrodo intracelular demonstraram uma voltagem em repouso e uma resistência ao estímulo baixo, porém mensurável, sugerindo uma centelha de vida.


300  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Entretanto, a voltagem em repouso era essencialmente a mesma, em qualquer ponto em que era registrada, levando a especular que o cristalino poderia ser como uma célula gigante única, na qual as membranas celulares internas haviam degenerado. Vários pesquisadores adotaram implicitamente essa visão, e as experiências foram interpretadas sem considerar a estrutura celular do cristalino. Uma variante ligeiramente mais complexa da visão de célula única foi tratar o cristalino como um simples epitélio com polaridade anterior-posterior. Vários estudos utilizaram uma câmara para isolar as superfícies anterior e posterior, e mediram as propriedades da corrente. Hoje, sabe-se que a voltagem uniforme ocorre porque todas as células do cristalino são interligadas através de uma extensa rede de nexos de baixa resistência, que criam um sincício. Isso não significa que todas as células são iguais, e sim que qualquer resposta registrada no cristalino reflete as propriedades integradas de todas as células. De fato, o cristalino é formado por um processo complexo de proliferação e diferenciação celular, que resulta em pelo menos três zonas de células: (1) a camada externa das células de superfície; (2) a camada intermediária de células de fibras diferenciadas, que ainda possuem organelas e outras propriedades distintas de transporte; e (3) um núcleo de células de fibra madura que perderam suas organelas e modificaram pós-translacionalmente seu transporte de proteínas. Além disso, no epitélio, olhando-se do polo anterior para o equador, existem vários estágios de proliferação/ diferenciação celular e uma grande variação nas propriedades de transporte da membrana. De fato, as propriedades de transporte das células epiteliais anteriores são mais similares àquelas das membranas da superfície posterior do que àquelas das células epiteliais equatoriais. Similarmente, as fibras diferenciadas possuem uma grande variação na ligação do nexo do equador para cada polo, estando o transporte concentrado no equador. Todos esses processos de transporte espacialmente localizados contribuem para uma corrente circulante permanente. Mathias et al. (1997) revisaram várias propriedades de transporte que levam a essa circulação, e sugeriram que ela está ligada ao movimento de líquido, resultando num sistema microcirculatório interno para o cristalino avascular. A concepção da fisiologia do cristalino, portanto, evoluiu do material inerte para um órgão complexo e dinâmico. Essa evolução ocorreu em aproximadamente três estágios: estudos iniciais, focalizando o cristalino realmente como um tecido “vivo”, com uma estrutura celular; estudos de transição, que proporcionaram uma avaliação da natureza sincicial do cristalino, e como a localização espacial do transporte de membrana leva à corrente circulante do cristalino; estudos modernos que identificaram proteínas específicas de transporte determinaram sua localização para as regiões-células do cristalino, e utilizaram tecnologia molecular biológica e genética para avaliar a função específica da proteína. Os estudos transitórios sugeriram que a expressão localizada dos canais de íon do cristalino, as bombas de Na/K, os nexos e os canais de água conduzem a um sistema circulatório interno que converte a glicose, o ascorbato e outras moléculas nas células fibrosas internas, que dependem da circulação para a homeostasia. É importante estudar essas quatro classes de transporte de proteínas no cristalino: (1) os canais de íons; (2) as bombas de Na/K; (3) a família da conexina das proteínas do nexo; e (4) a família da aquaporina dos canais de água. A caracterização das células epiteliais do cristalino muito isoladas, utilizando toda a célula e o clampeamento de um único canal, revelou vários tipos de canais de K+ em células de cada espécie e várias espécies para as diferenças das espécies. Apesar dessa variabilidade, houve


301  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... uma coerência, pois cada epitélio expressou uma preponderância dos canais de K+ sobre os canais de Na+ ou Cl-. Não se sabe o propósito dessa variabilidade, mas a única coerência é que os canais de K+ estão localizados nas células da superfície do cristalino. As identidades moleculares dos canais responsáveis pelo fluxo de Na+ nas células fibrosas ou epiteliais ainda não são conhecidas. Rae et al. (1992) demonstraram que a permeabilidade de Na+ das membranas de célula fibrosa ou epitelial poderia ser muito aumentada pela remoção do Ca2+ externo. Alguns canais de cátion observados com o clampeamento aumentam sua probabilidade de abertura quando Ca2+ é removido. Os hemicanais ou os canais de cátion têm uma probabilidade de abertura próxima de zero em condições fisiológicas normais, o que seria compatível com a baixa permeabilidade de Na+ do cristalino por unidade de área de membrana. Não houve um grande esforço para identificar e classificar os canais de fluxo de Na+. Contrariamente, surgiu recentemente uma série de trabalhos sobre os canais de Cl-. Outros demonstraram que esses canais são encontrados nas células fibrosas do cristalino. A denominada bomba de Na+/K+ é um exemplo que se encontra na membrana plasmática de quase todas células animais. Na realidade, nesse caso, a proteína de transporte é uma ATPase (enzima que rompe a molécula de ATP), denominada ATPase de Na+/K+. A bomba de Na+/K+ transporta de modo ativo o Na+ em direção ao exterior da célula, e o K+ em direção ao interior; em ambos os casos, o processo se realiza contra o gradiente de concentração eletroquímico. A energia é fornecida pela ruptura do ATP dentro da célula, catalisada pela bomba (i. e., a ATPase). Para cada molécula de ATP que se degrada, saem, por processo ativo, 3 Na+ e entram 2 K+. Isto ocorre porque se fixam 3 Na+ aos lugares de união da bomba de Na+/K+ que se encontram na face citoplasmática da membrana celular. A união dos 3 Na+ causa a fosforilação da bomba de sódio e potássio (Na+/K+) com degradação simultânea do ATP; em continuação, essa fosforilação produz uma modificação de configuração que transfere os sítios de união ao sódio até a superfície externa da célula e faz com que perca a tendência a se unir com o Na+. Em troca, agora fixam-se 2 K+ aos lugares de união, orientados em direção à superfície externa da membrana celular; essa união produz a desfosforilação da bomba de Na+/K+, que causa uma modificação da constituição da proteína, porque os sítios de união para o K+ (e o Na+) novamente tomam uma direção voltada para a superfície citoplasmática do plasmalema e, ao mesmo tempo, perdem sua afinidade pelo K+. Por conseguinte, o resultado nítido é o traslado de 3 Na+ em direção à parte externa da célula e de 2 K+ em direção ao interior, enquanto a bomba de Na+/K+ alterna entre as duas configurações. O componente funcional da bomba de Na/K é a subunidade alfa que liga Na+ e K+ e possui a atividade da enzima ATPase. No cristalino e na maioria dos órgãos, foram identificadas três isoformas da subunidade alfa. Existem diferentes isoformas que eram regionalmente expressas no epitélio do cristalino bovino, com a alfa-3 nas células anteriores e a alfa-1 nas células equatoriais. No caso dos canais de K+, a expressão isoforme da bomba de Na/K dependia das espécies, embora, em todas as espécies, a atividade da ATPase esteja na superfície do epitélio. Novamente, o propósito dessa variabilidade pode estar relacionado com o ambiente ou com a regulação. Foram isoladas as células epiteliais do cristalino da rã das regiões anterior e equatorial, e efetuaram-se estudos completos sobre o clampeamento da corrente da bomba de Na/K. Nessa espécie, eles demonstraram que as células anteriores expressam predominantemente a isoforma alfa-2, e as células equatoriais a alfa-1. Descobriu-se que a densidade da corrente da bomba é 2 vezes maior nas células equatoriais, que são também maiores que as células anteriores.


302  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Além disso, no polo posterior, as células são planas e largas; portanto, apresentam um valor relativamente pequeno da área total de membrana para uma área de superfície relativamente grande do cristalino, enquanto, no equador, elas são maiores e mais estreitas e apresentam um valor maior de área de membrana para uma área de superfície relativamente menor do cristalino. Consequentemente, a corrente total da bomba de Na/K por área de superfície do cristalino foi calculada como cerca de 20 vezes maior no equador do que no polo anterior. Descreveram-se resultados sobre as diferenças funcionais na ligação do nexo com as fibras maduras, e fibras diferenciadas estavam relacionadas com as modificações na transição de fibras diferenciais para a fibra madura. Dados sugerem que a função da conexina Cx46 específica do cristalino é fornecer canais únicos, que são capazes de sobreviver durante anos sem renovação de proteína, e esses canais permanecem abertos num ambiente ácido. Os cristalinos de ratos abatidos com Cx50 eram menores do que o normal, além de incapazes de regular sua condução de ligação. Portanto, as funções da conexina Cx50 específica do cristalino parecem estar relacionadas com a regulação, ao passarem os sinais bioquímicos que regulam o crescimento do cristalino e ao regularem o fechamento da condução da ligação na fibra diferenciada. Descobriu-se o primeiro canal transmembrana de água, que atualmente é denominado AQP1 e considerado membro de uma grande família de canais de água, denominados aquaporinas. Logo em seguida, descobriu-se que a principal proteína intrínseca das membranas celulares fibrosas do cristalino é um membro dessa família, denominada AQPO. Há uma velocidade significativa do fluxo de líquido para o cristalino ao longo das fendas extracelulares, e, devido ao volume muito maior do espaço intracelular, uma velocidade do fluxo intracelular muito menor em direção à superfície do cristalino. Se o volume do fluxo de água em cada compartimento estiver normalizado para a área de superfície do cristalino, calcula-se o padrão total de fluxo. Com todos esses dados, pode-se dizer que o cristalino é um órgão vivo.

Componentes estruturais Cápsula cristaliniana O principal componente estrutural da cápsula, estreitamente ligado ao epitélio, é o colágeno IV, e, mais acessoriamente, o colágeno V. A glicina representa 30% dos resíduos aminoácidos do colágeno IV, e os hidratos de carbono, 8%. Sua estrutura é uma tripla hélice. In vitro, as células epiteliais podem sintetizar colágeno do tipo IV (como do colágeno III e do I), assim como as glicoproteínas semelhantes àquelas encontradas na cápsula: fibronectina e laminina, em taxas variáveis. A deposição, pelas células epiteliais, de colágenos atípicos, na cápsula dos diabéticos, poderia explicar sua glicosilação mais importante. In vitro, foi posto em evidência um fator de crescimento capsular de origem retiniana, exercendo controle sobre a síntese de colágeno, de proteoglicana, de fibronectina pelas células epiteliais e sobre sua organização no interior da cápsula.

Sobre as zônulas As zônulas, ou fibras zonulares, são, estrutural e imunologicamente, diferentes das fibrilas de colágeno do vítreo. Elas são efetivamente resistentes à ação da colagenase, não contêm hidroxiprolina e seu conteúdo em cistina é bem mais importante que no colágeno.


303  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... As fibras zonulares e as microfibrilas de elastina presentes em outros órgãos têm forte semelhança antigênica. Estudos bioquímicos recentes mostram que as zônulas são essencialmente compostas de glicoproteínas ácidas, não colágenas, que contêm forte proporção de cistina. Essas proteínas seriam próximas de 2 tipos de proteínas: (1) uma, a MAGP, glicoproteína de 31 kDa; e (2) outra, a fibrilina, de 350 kDa. Até hoje sua presença não foi estabelecida formalmente. Elas seriam acompanhadas de uma proteína do tipo lisil oxidase e de uma proteína de 35 kDa que tem atividade amino oxidase. Parece que a fibronectina está ausente das zônulas.

Funções energéticas no interior do cristalino: função mitocondrial O aporte contínuo de glicose, de oxigênio e de diferentes nutrientes permite ao cristalino avascular produzir a energia (sob forma de ATP) necessária ao mecanismo de transporte ativo e à síntese proteica. O essencial do consumo energético acontece no epitélio, local de todos os transportes ativos. As diferentes vias do metabolismo dos hidratos de carbono permitem um aporte contínuo de energia. O metabolismo da glicose, por intermédio da glicólise anaeróbica, gera os 2/3 do ATP necessário ao cristalino. O restante é produzido pelo metabolismo oxidativo do ciclo dos ácidos tricarboxílicos (ou ciclo de Krebs). Esse metabolismo situa-se no epitélio, estando as fibras cristalinas desprovidas de mitocôndrias. A glicose penetra no cristalino por um mecanismo de transporte ativo, facilitado por um transportador de peso molecular 53 kDa que é uma glicoproteína intrínseca membranácea. Esse transporte é independente de insulina e estereoespecífico da glicose.

Glicólise As três cinases que desempenham um papel-chave no controle da glicólise e na geração de ATP no cristalino são: a hexocinase (de tipos I e II), a fosfoglicerato cinase e a piruvato cinase. As 5 formas enzimáticas do lactato desidrogenase que convertem o piruvato estão presentes no cristalino; o NADH é o cofator. Uma elevação de concentração intracitoplasmática de Ca++ poderia entravar especificamente a produção de lactato. Por esse caminho, 80% da glicose que penetra no caminho é convertida em lactato. Uma parte deste é metabolizada no ciclo de Krebs, mas a maior parte se difunde no humor aquoso. Esta glicólise anaeróbica permite a sobrevivência do cristalino em anaerobiose por tanto tempo que o aporte de glicose é suficiente; caso contrário, o cristalino começa a deteriorar, perdendo a transparência.

Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs ou ciclo dos ácidos tricarboxílicos) Todas as enzimas e mitocôndrias necessárias à via do ciclo dos ácidos tricarboxílicos estão presentes principalmente no epitélio, mas também no córtex externo. Essa via, muito eficaz, permite a produção de 30% das necessidades energéticas em ATP do cristalino.


304  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Via das pentoses fosfato A via das pentoses fosfato representa de 10 a 20% da glicose metabolizada no cristalino. O CO2 produzido por esta via se difunde no humor aquoso. Ela permite, igualmente, a importante produção de NADPH. Este é utilizado como cofator em muitos sistemas metabólicos-chave do cristalino, tais como na síntese redutora dos ácidos graxos, na via do sorbitol, na manutenção da glutationa (GSH) em estado reduzido e na síntese de ácidos nucleicos. Essa via do shunt das hexoses monofosfato pode ser ativada assim que as necessidades metabólicas em NADPH são elevadas, como durante a conversão da glicose e da galactose em seus respectivos álcoois açucarados, em caso de estresse oxidativo, para aumentar a taxa intracelular de glutação reduzida. Outra fonte de produção de NADPH foi recentemente evidenciada no epitélio do cristalino do coelho, pondo em jogo enzimas derivadas dos mitocôndrios por ocasião da proteção do cristalino ante os estresses oxidativos. Não há correlação entre o conteúdo em ATP e o aparecimento de uma catarata. A transparência do cristalino é diretamente ligada à natureza única e complexa de seu metabolismo energético.

A via do sorbitol Ela recebeu atenção particular por causa de sua implicação na catarata diabética. Menos de 5% da glicose cristaliniana é metabolizada por essa via, cuja significação em um cristalino normal permanece obscura. Essa via é ligada a 2 enzimas-chave: a poliol desidrogenase, de importância secundária, e a aldose redutase, monômero proteico de 37 kDa, situada principalmente no epitélio. Pensou-se que sua inibição poderia prevenir ou melhorar a catarata dos diabéticos. Estão em curso estudos relacionados.

Envelhecimento das estruturas cristalinianas Cristalino e radicais livres Os radicais livres são moléculas que apresentam um elétron não aparelhado na órbita externa, o que as torna muito reativas a qualquer outro tipo de moléculas, incluindo lípides. O cristalino absorve uma parte de UV-B e todos os UV-A. Reações fototóxicas e fotoalérgicas ligadas aos ultravioleta podem induzir reações radicais. O ânion superóxido O2 é o radical livre oxigenado mais abundantemente produzido. Sua formação habitual vem de mecanismos enzimáticos da cadeia mitocondrial de respiração celular e do ciclo de formação da ureia. Certos mecanismos não enzimáticos, como a ativação fotoquímica do oxigênio durante a oxidação dos grupos tiol na presença de UV, permitem igualmente sua formação. É o mesmo que acontece durante o ciclo redox de certas moléculas estranhas ou xenobióticas. A dismutação do ânion superóxido catalisado por superóxido dismutases conduz à formação de H2O2, igualmente muito ativo. O radical hidroxila OH é muito instável, bem mais reativo que o ânion superóxido O2. Sua difusão é fraca, por causa de uma meia-vida curta. Ele é produzido durante a reação de H2O2 por O2, no curso da reação de Haber-Weiss.


305  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... O oxigênio não emparelhado 1O2; produto da ação de H2O2 sobre o hipoclorito, é esse oxigênio é não radical, mas é agressivo. A geração, fora de todo controle, de um radical de oxigênio, em geral O2 (em proximidade imediata com um ácido graxo poli-insaturado dos fosfolípides membranáceos das fibras do cristalino, leva à formação de um radical livre oxigenado hidroperóxido R-OO•, ativo por sua vez, podendo iniciar uma reação membranácea em cadeia e, portanto, importantes modificações das membranas dentro do cristalino. Trata-se, pois, de uma peroxidação dos lipídios membranáceos. A exposição contínua do cristalino a radiações da luz gera uma predisposição particular a um estresse fotoquímico. A absorção pelo cristalino de radiações de 295 a 400 nm provoca foto-oxidações e fotossensibilizações de certas estruturas, potencialmente prejudiciais e que parecem implicadas na caractogênese. Certas biomoléculas endógenas do cristalino podem absorver a luz próxima dos UV: os fotossensibilizadores, como ácidos aminados livres ou ligados aromáticos (triptofano, principalmente), ou numerosos pigmentos e cromóforos fluorescentes. A glutationa, as vitaminas C e E podem, em certos casos, comportar-se como inibidores. A exposição de fotossensibilizadores endo ou exógenos às radiações próximas dos UV conduz à produção de radicais livres e de outras estruturas reativas. Assim, o triptofano, fotossensibilizador, absorve 95% da energia radiante. Seus produtos oxidativos, 3 hidroxil-cinurenina (3-OH-Cin) e N formil-cinurenina, que são fotossenbilizadores, provocam a formação de oxigênio singular. Dois mecanismos de foto-oxidação intervêm então: (1) tipo I, um sensibilizador reage diretamente com um substrato para iniciar a produção de radicais livres; e (2) tipo II, o sensibilizador reage diretamente com o oxigênio para produzir o oxigênio singular. Entre os fotossensibilizadores, a riboflavina intrínseca age diretamente sobre a cisteína e o triptofano das proteínas. Os produtos do triptofano agem como fotossensibilizadores, implicados, por intermédio do oxigênio singular e/ou do peróxido de hidrogênio, na agregação das proteínas e na pigmentação escura. Numerosas enzimas podem ser desativadas pelos produtos de foto-oxidação do triptofano, e a fotólise dos cristalinos conduz à sua supra-agregação. A ação de ultravioleta na presença de fotossensibilizadores cristalinianos presentes no lugar pode gerar radicais livres que afetam a estrutura das fibras e interferem em muitas vias metabólicas, principalmente: (1) uma alteração do colágeno (hidroxilações); (2) uma alteração das proteínas não membranáceas (fragmentações, modificações de aminoácidos enzimáticos); (3) uma alteração dos ácidos nucleicos do epitélio; (4) uma diminuição da capacidade de transporte ativo de certos cátions e aminoácidos; (5) uma oxidação de proteínas enzimáticas; (6) uma oxidação de proteínas e lípides membranários; (7) uma aceleração da via das hexoses monofosfato; (8) uma queda da glutationa reduzida; e (9) uma insolubilização de lípides e de proteínas por sua gregação. A inevitável presença de radicais livres impõe ao cristalino um estresse constante. Os sistemas de proteção cristaliniana ante o estresse oxidativo são muitos. As superóxidos dismutases (SODs) são as primeiras linhas de defesa e repousam em metaloproteínas presentes essencialmente no epitélio. A SOD de manganês encontra-se nas mitocôndrias. A SOD em cobre e zinco, citoplasmática, é mais ativa.


306  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Elas transformam o ânion superóxido em peróxido de hidrogênio, evitando a formação de radical hidróxilo e de oxigênio singular, mais ativos. A segunda linha de defesa é a catalase, que catalisa, a transformação de H2O2. Seu papel é limitado no cristalino. A glutationa peroxidase é a segunda linha de defesa, e se une ao selênio (Se–GPx), permitindo a destruição de H2O2 e de hidroperóxidos orgânicos livres. Ela utiliza o GSH como doador de hidrogênio. Essa via, contrariamente à dos SODs energeticamente neutros, é, portanto, custosa no plano energético. A glutationa, presente em fortes concentrações no cristalino, principalmente no epitélio, é um tripeptídeo: g-glutamil-cisteinil-glicina. Entre suas mais importantes funções, destacamos: (1) a manutenção de numerosos grupos sulfidrilos proteicos em sua forma reduzida; (2) a proteção diante de danos oxidativos; (3) a ablação de xenobióticos; (4) a participação no transporte de aminoácidos como doadores de g-glutamil; e (5) um papel indireto no transporte iônico, protegendo os grupos sulfidrilos do Na+/K+ ATPase de oxidação. O essencial da glutationa encontra-se no cristalino sob forma reduzida (GSH). Apenas 7% estão sob forma oxidada, GSSG. A produção constante de GSH por intermédio do ciclo gglutamil necessita de Mg2+ e de 12% do ATP produzido no cristalino. Sua síntese põe em jogo: (1) a glutationa sintetase; e (2) a g-glutamil cisteína sintetase, cuja atividade decresce na maior parte das formas de catarata. Duas enzimas estão implicadas na sua degradação: (1) a g-glutamil transferase; e (2) a 5-oxopralinase. O ciclo de oxidorredução do GSH exerce um papel importante (ciclo redox) no cristalino. Realmente, a ressíntese de GSH a partir de GSSG necessita do NADPH proveniente da via das hexoses monofosfato; por outro lado, entre as enzimas do metabolismo da glutationa, a glutationa peroxidase, em presença de GSH, catalisa a decomposição de H2O2, reação atrelada com a glutationa redutase, enzima limitante do ciclo redox. Outros meios de defesa são: (1) os antioxidantes naturais do cristalino: esse grupo compreende caçadores de radicais livres (scavengers); (2) vitamina E (a-tocoferol): sua lipofilia lhe permite aderir à cadeia de lipoperoxidação membranácea; (3) vitamina C (ácido L-ascórbico), hidrossolúvel, permite a regeneração da vitamina E, e tem uma atividade de neutralizar própria para OH• ; O2•– e 1O2• . Em certas circunstâncias, ela parece agir como substância próoxidativa; (4) o ácido úrico e a taurina são inibidores do radical hidroxila; (5) o b-caroteno, ou provitamina A, é uma substância que desativa a oxigênio singular; e (6) os flavonoides têm ação similar à da vitamina E. A ação primária específica de H2O2 é uma modificação dos grupos sulfidrilos do ATPase Na+/K+ membranário, que permite uma alteração do seu funcionamento ligada à luz e uma alteração das membranas das células epiteliais. O núcleo que apresenta taxas fracas de GSH, de superóxidos dismutases, de glutationa peroxidase e de catalase parece suscetível de sofrer, mais rapidamente, danos ligados à luz.

Destoxificação de xenobióticos Fármacos, poluentes atmosféricos e outras substâncias potencialmente tóxicas são destoxificados no cristalino por glutationa-S-transferases (GST). Trata-se de um grupo de enzimas que


307  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... apresentam três formas principais, segundo o tecido, que catalisa a conjugação de grupos de xenobióticos eletrófilos com a glutationa reduzida GSH. Todas as etapas enzimáticas conduzem à formação do ácido mercaptúrico.

Envelhecimento dos cristalinos No centro dos cristalinos, constata-se a perda de grupos sulfidrilos, a formação de pontes dissulfúreas e de ligações cruzadas. No homem, constata-se uma queda ligada à idade dos g-cristalinos, uma elevação de sua heterogeneidade e de seu caráter ácido, no núcleo e no córtex. A principal b-cristalina, b Bp, sofre uma proteólise durante as mudanças pós-translacionais, passando seu peso molecular de 26 a 23 kDa. A repartição de diferentes b-cristalinas no centro do cristalino se modifica depois da idade de 5 anos. Diferente de b e de g-cristalinas, a estrutura terciária da a-cristalina sofre modificações. Embora sua síntese permaneça constante, sua proporção no núcleo diminui com a idade. Por outro lado, uma polimerização ligada à idade de polipeptídeos degradados de a-cristalinas no centro de agregados HMW conduz à sua insolubilização progressiva. Além disso, a fotólise do triptofano de a-cristalino conduz à formação de fotossensibilizadores com produção de intermediários reativos de oxigênio.

Envelhecimento das membranas plasmáticas e do citoesqueleto A clivagem proteolítica da extremidade N-terminal da proteína membranácea MP 26 produz polipeptídeos de 15 e 20 kDa, enquanto a clivagem da extremidade C-terminal leva à formação de MP 22 com a idade. Destruições proteolíticas ligadas à idade, no núcleo e no córtex, afetam proteínas membranáceas de alto PM, principalmente a proteína extrínseca de 115 kDa ligada aos filamentos perolados. Constata-se igualmente uma elevação contínua, segundo as regiões do cristalino e em função da idade, da relação colesterol/fosfolipídeos das membranas, o que produz uma rigidez crescente das membranas das fibras nos núcleos. A degradação das proteínas citoesqueléticas se inicia na fibrogênese secundária, com o desaparecimento gradual, no córtex profundo e no núcleo, da expectrina, da vimentina e da actina. A vimentina permanece nas células epiteliais além dos 80 anos.

Modificações das atividades enzimáticas com a idade Mesmo se a atividade catalítica de numerosas enzimas diminui com a idade, as atividades específicas de um mesmo grupo enzimático frequentemente perduram. Entretanto, a atividade da superóxido dismutase diminui no córtex e no núcleo. A atividade das enzimas implicadas na síntese da glutationa diminui com a idade; as células velhas tornam-se menos tolerantes diante do estresse oxidativo.

Modificações da glicosilação proteica com a idade A glicosilação não enzimática proteica (reação de Maillard) resulta da condensação de açúcares com um grupo aminoproteico; em seguida, o conjunto forma uma cetoamina implicada na ca-


308  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... taratogênese. A glicosilação das cristalinas aumenta linearmente com a idade. O ácido ascórbico favorece, sob forma oxidada, a glicosilação das proteínas. O declínio da atividade, ligado à idade da glutationa, que mantém o ascorbato em estado reduzido, favorece secundariamente a glicosilação não enzimática de numerosas proteínas do cristalino, aceleração acentuada por implicação de radicais livres de oxigênio.

Formação ligada à idade de pigmentos e substâncias fluorescentes Com a idade, a exposição progressiva às radiações UV do espectro visível do cristalino provoca a gênese de cromóforos fluorescentes como o triptofano, a acentuação da cor amarela do núcleo e a sobrevinda progressiva de ligações cruzadas entre proteínas, bem como uma insolubilização das cristalinas. Os pigmentos fluorescentes desempenham um papel importante. A quantidade de fluorogenes (cromóforos que absorvem as UV) é baixa antes dos 10 anos; em seguida, o triptofano parece ser o mais ativo sobre a agregação das cristalinas por intermédio de radicais livres. Cromóforos endógenos e exógenos se acumulam no curso da existência, conferindo ao cristalino idoso sua coloração amarela. A alteração das proteínas de estrutura e a queda de atividade enzimática conjugam-se para conduzir à opacificação progressiva do cristalino. Conclusão: a lente é um órgão transparente e moderadamente deformável, cuja principal função é focalizar a luz na retina. Um problema duradouro na fisiologia da lente é a descrição de como o transporte vetorial de eletrólitos e água mantém o volume e a transparência do órgão. Esta revisão propõe que a solução do problema requer uma compreensão detalhada das relativas contribuições das vias usadas por íons, não eletrólitos e água para se difundirem dentro e fora da lente (Zampighi, Simon e Hall, 1992). Eletrólitos e água se movem em toda a lente, atravessando as membranas celulares das células lenticulares (a via “transcelular”), ou difundindo-se através das fendas extracelulares entre as células (a via “paracelular”). A via transcelular é mediada e regulada pelos canais de íon, como os canais de potássio ou sódio, e pela Na,K-ATPase, a resposta enzimática para o transporte de sódio e potássio contra seus gradientes eletroquímicos. O movimento vetorial de sódio, potássio e água através da lente pode ser o responsável, em grande parte, pela distribuição assimétrica da Na,K-ATPase no epitélio da lente (Palva e Palkama, 1976; Unakar e Tsui, 1980; Kobatashi, Roy e Spector, 1982; Alvarez, Candia e Grillone, 1985). A via transcelular também depende da presença de regiões específicas de contato da membrana celular, denominadas “junções comunicantes” (Revel e Karnovsky, 1967). Essas junções são compostas de canais “comunicantes” que são intermediários e regulam a difusão de íons e de pequenas moléculas entre o citoplasma de células adjacentes sem permitir que vazem para o espaço extracelular. Na lente, os canais da junção comunicante ligam as células epiteliais, as células da fibra e, também, as células epiteliais às células da fibra. Essa extensa rede de comunicação célula a célula transforma a lente em um sincício funcional (Mathias, Rae e Eisenberg, 1981). A especialização mais importante da membrana celular que regula a permeabilidade da via paracelular para íons e não eletrólitos é a zônula de oclusão. Na lente, as zônulas de oclusão são encontradas apenas no epitélio. Essa localização assimétrica das zônulas de oclusão transforma as fendas extracelulares no polo posterior na via de pouca resistência à difusão de moléculas na lente.


309  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... Além das junções comunicantes e das zônulas de oclusão, as células da fibra são ligadas por outro tipo de junção, composta de uma proteína designada como o principal polipeptídeo intrínseco (MIP). Embora as junções da MIP estejam envolvidas na comunicação célula a célula entre as fibras da lente, recentes estudos lançam dúvidas em relação à habilidade da MIP em produzir canais com variedade de junções “comunicantes”. Esta revisão compara a estrutura e a composição química de diferentes tipos de junções na lente e tenta distinguir entre os possíveis papéis funcionais dessas junções no transporte de íon e a manutenção do equilíbrio do líquido da lente. As informações morfológicas, bioquímicas e fisiológicas indicam que as células na lente estão ligadas por, pelo menos, quatro tipos de contatos da membrana celular: as zônulas de oclusão, as junções comunicantes, as junções de 18 a 20 nm, e as junções de 11 a 13 nm. Essas junções parecem mediar e controlar as diferentes vias para a difusão de íons e pequenos não eletrólitos dentro e fora da lente e, portanto, desempenham papéis fundamentais no equilíbrio do líquido e na transparência da lente (Zampighi, Simon e Hall, 1992). As zônulas de oclusão são encontradas apenas entre as células epiteliais no polo anterior da lente. As zônulas de oclusão devem funcionar como barreiras à difusão de grandes moléculas da câmara anterior do olho para o espaço extracelular da lente. Sua função é indispensável para a fisiologia da lente porque, se os eletrólitos osmoticamente ativos (exceto o sal) ou os não eletrólitos conseguem penetrar no espaço extracelular da lente, eles podem levar um tempo considerável nesse espaço, devido à sua grande resistência à difusão. Essas moléculas osmoticamente ativas levariam a água para o espaço extracelular e aumentariam o seu volume, uma situação que pode causar a opacificação da lente e formação de catarata. As zônulas de oclusão no epitélio também podem produzir uma via regular para a difusão de cátions, como o sódio, e ânions, como o cloreto, no espaço extracelular da lente. A magnitude da contribuição dessa via para as correntes de recirculação na lente é desconhecida. Os canais de junções comunicantes mediam e regulam a difusão de íons e de pequenas moléculas entre o citoplasma de células adjacentes. Na lente, as junções comunicantes existem entre as células epiteliais, as células da fibra e o epitélio e a primeira camada de células da fibra. As junções comunicantes entre as células epiteliais contêm conexina 43, a proteína da junção comunicante do miócito cardíaco. As proteínas que formam as junções comunicantes entre as células da fibra parecem ser dois novos membros da família da conexina, MP70 e conexina 46. Essas conexinas podem formar canais de junções comunicantes por si próprias, ou em associação entre si ou com as proteínas não conexinas como MIP e/ou MP19. A proteína que forma a junção comunicante que liga as células epiteliais às da fibra ainda não foi identificada. A principal proteína intrínseca (MIP) compreende cerca de 50% da proteína total da membrana da lente. A MIP é expressa exclusivamente nas células da fibra e está localizada apenas na membrana e nas junções. As junções são formadas de tetrâmeros da MIP limitados à membrana celular livre de proteína justaposta. A estrutura das junções da MIP contrasta nitidamente com a estrutura das junções comunicantes que são formadas de hexâmeros unidos através de seus domínios externos. A análise da sequência dos aminoácidos mostra que a MIP não é uma conexina, porém exibe uma sequência de homologia à proteína encontrada nas plantas, E. coli e o cérebro da Drosophila. Quando reconstituída nas bicamadas planares, a MIP forma canais dependentes de voltagem de grande condutibilidade unitária. Embora a função da MIP


310  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ... na lente ainda não esteja resolvida, acumulam-se evidências de que a proteína possa ter uma função na regulação da resistência paracelular da lente. As altas concentrações incomuns de colesterol e SPH predizem que esses lípides podem formar fases separadas na membrana celular das células da fibra, particularmente no núcleo. Esse prognóstico é significativo porque as fases constituídas de colesterol ou SPH não exibem uma organização de bicamada de líquido das membranas celulares normais. Além disso, as membranas compostas de combinações de SPH e colesterol podem formar estruturas juncionais que devem ter uma espessura total prevista de 12,5 nm. A baixa concentração de glicolípides e glicoproteínas para o núcleo da lente ajudará a formação de junções compostas exclusivamente de lípides. Essas junções “lipídicas” previstas também terão uma pequena camada de líquido, e também podem aumentar a resistência da via paracelular da lente. As junções da MIP e também, talvez, as junções “lipídicas” previstas podem fornecer, pelo menos, uma explanação parcial da queda potencial em toda a lente, que é considerada como o mecanismo básico que conduz o fluxo de água vetorial que transporta os nutrientes para dentro e os metabólitos para fora da lente. A via de alta resistência produzida pelas junções da MIP é uma série com um espaço extracelular de resistência mais baixa, contida nas linhas de sutura. Os íons e as pequenas moléculas que entram na lente ou a deixam através do espaço extracelular deveriam difundir-se mais rapidamente através da rede formada pelas suturas do que através das fendas entre as células fibrosas. Na biologia molecular do cristalino, deveremos ter sempre em mente: ƒƒ As cristalinas são as proteínas solúveis encontradas nas células do cristalino. São elas: a, b e ∂. ƒƒ As cristalinas servem para manter a forma alongada das células fibrosas do cristalino e, por último, a própria estrutura do cristalino. ƒƒ A função das proteínas chaperonas é particularmente importante no cristalino para prevenção da integração da cristalina, que é considerada um acontecimento químico-físico que leva à fomação de cataratas senis. ƒƒ O papel do cristalino é focalizar a luz sobre a retina. Para tal, ele tem que ser transparente. ƒƒ O colapso nuclear (desnucleação) leva a uma rápida perda de todas as organelas. Assim, o eixo visual do cristalino é totalmente transparente. ƒƒ A substância do cristalino é transparente porque não absorve nem dispersa a luz. ƒƒ As células fibrosas do cristalino da zona livre de organelas formam uma bolsa de proteínas, com uma breve semelhança com hemácias cheias de hemoglobina. ƒƒ Enquanto os indivíduos envelhecem, observa-se que as cristalinas sofrem várias transformações bioquimícas: yy Fosforilação – adição de grupos fosfatos yy Formação de ligações dissulfídicas ou ligações cruzadas (cross linking) yy Deaminação – perda de um grupo amino da asparagina e da glutamina yy Rompimento de ligação peptídica ƒƒ A glutationa reduzida, um tripeptídeo tiobólico (γ-glutamilcisteinilglicina) presente na maioria das moléculas, pode destoxificar, quimicamente, o peróxido de hidrogênio. Essa reação, catalisada pela glutationa peroxidase, depende de selênio, forma glutationa oxi-


311  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Cristalino ...

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dada a qual não mais apresenta propriedades protetoras. A célula regenera a glutationa reduzida em uma reação catalisada pela glutationa redutase, usando NADPH como fonte de elétrons redutores. O principal antioxidante intracelular do cristalino é a glutationa reduzida (GSH), um tripeptídeo (γ-Glu-Cys-Gly) contendo uma sulfidrile livre (γ-glutamilcisteinilglicina) que protege as cristalinas da formação de ligações cruzadas e também do dano oxidativo. Remoção de xenobióticos: quando um organismo estranho ou uma macromolécula entra no corpo, nosso sistema imunológico pode produzir anticorpos que interagem com ele e o destroem. Entretanto, algumas moléculas estranhas, chamadas de “xenobióticos”, não deflagam uma resposta mediada por anticorpos. Em vez disso, inúmeras enzimas do corpo metabolizam moléculas estranhas e toxinas, transformando-as em metabólitos menos reativos que podem ser prontamente excretados na urina. Esse método de desintoxicação de xenobiótico e eliminação é muito importante no manejo de uma variedade de materiais estranhos aos quais estamos expostos. O corpo trata o fármaco como xenobiótico e usa as mesmas enzimas para metabolizar e eliminar fármacos assim que for possível. Normalmente, há um aumento na coloração amarela do cristalino, que aumenta com a idade e está relacionada com o metabolismo do triptofano dos cristalinos. Cataratas flava, rubra e brunecens. A luz ultravioleta oxida o triptofano para N’-formilcinucorenina nas proteínas. A cinurenina é uma substância que atua como filtro ultravioleta.

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Harley E. A. Bicas

C a p í t u l o  |  7

Fisiologia dos Músculos Oculares Externos

A função principal dos músculos oculares externos é a de produzir movimentos. Estes são de duas ordens, rotações e translações, de acordo com possível deslocamento, ou não, de um dos pontos do olho, o chamado centro de rotação ocular, tomado como fixo em referência à órbita e seu conteúdo. Esse ponto é atravessado por linhas imaginárias, mas fixas, umas relativamente às outras, constituindo um sistema ortogonal de eixos, em torno dos quais as rotações são definidas. Em torno do eixo vertical, ou superoinferior, dão-se as rotações do plano horizontal, a de adução (quando o polo anterior do olho se aproxima do lado medial da órbita) e o de abdução (quando o polo anterior do olho se aproxima do lado temporal, ou lateral da órbita). Em torno do eixo transversal, ou lateromedial, que atravessa o olho de seu polo medial ao lateral, dão-se as rotações do plano sagital, sursundução (ou elevação), quando o polo anterior do olho se aproxima do lado superior da órbita e deorsundução (ou abaixamento), quando o polo anterior do olho se aproxima do lado inferior da órbita. Finalmente, em torno do eixo longitudinal do olho, ou anteroposterior, definem-se as rotações de inciclodução, quando o polo superior do olho se aproxima do lado medial da órbita, e exciclodução, quando o polo superior do olho se aproxima do lado lateral da órbita (Fig. 1). Movimentos ao longo dos eixos são definidos como translações. Mas, enquanto as rotações, medidas em unidades angulares, alcançam amplitudes relativamente amplas (aproximadamente 50º), as translações, medidas em milímetros, são muito reduzidas, praticamente nulas, apenas observadas em casos excepcionais (fratura do assoalho da órbita, tireotoxicose, tumores intraorbitários) e raríssimamente produzidas pela vontade. Aliás, nem mesmo as rotações do plano frontal (em torno do eixo longitudinal do olho) são voluntárias, mas dependentes de reações reflexas, como a da inclinação de cabeça para um dos ombros. Assim, os movimentos oculares voluntários ficam, quase que exclusivamente, limitados às rotações no plano horizontal e no sagital.

313


314  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... S S

ad P L

M

L

ab

A

A ab

I

S

S in

ex

L ss

M ds

ds A

ss

ds

ex

b

P

in

M

L

in

I

M

ad

a

ss

P

ad

I

P

ab

A

ex

I

c

Fig. 1  Planos e eixos referenciais para definição e medidas dos movimentos oculares: (a) plano horizontal, contendo os eixos transversal (ML) e longitudinal (AP), atravessado pelo vertical (SI), em torno do qual são definidas as rotações de adução (ad) e de abdução (ab); (b): plano sagital, contendo os eixos vertical (SI) e longitudinal (AP), atravessado pelo transversal (ML), em torno do qual são definidas as rotações de elevação ou sursundução (ss) e de abaixamento, ou deorsundução (ds); (c): plano frontal, contendo os eixos vertical (SI) e transversal (ML), atravessado pelo longitudinal (AP), em torno do qual são definidas as rotações de exciclodução (ex) e inciclodução (in).

Movimentos binoculares Rotações dos dois olhos simultaneamente considerados são chamadas binoculares, podendo ocorrer de modo conjugado, em um mesmo sentido em um plano corporal (p. ex., ambos para o lado direito), ou como disjuntivas, quando em sentidos opostos. Rotações oculares conjugadas num mesmo sentido são chamadas versões: dextroversão, quando os dois olhos giram para a direita (abdução do olho direito e adução do esquerdo); levoversão, quando ambos giram para a esquerda (adução do olho direito, abdução do esquerdo); sursunversão (ou elevação binocular), quando as rotações se dão para cima; deorsunversão (ou abaixamento binocular), quando para baixo. Como será visto a seguir, as cicloversões são também possíveis, mas têm origem reflexa, não sendo possível comandá-las volitivamente.


315  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... Há uma rica nomenclatura para movimentos binoculares disjuntivos, ou vergenciais, isto é, para aqueles que se dariam quando os eixos visuais se dirigissem em diferentes sentidos. Mas, deles, apenas a convergência (adução de cada um dos olhos) tem propósito, a fixação binocular de um objeto “próximo” (i. e., a distância finita) dos olhos. Todos os demais não passam de movimentos desnecessários e até, ao contrário, inconvenientes, por gerarem diplopia: divergência (abdução simultânea dos olhos), divergência vertical D/E (sursundução do olho direito, deorsundução do esquerdo) ou E/D, inciclovergência (inciclodução de cada um dos olhos) e exciclovergência (exciclodução de cada um dos olhos). Claro que se pode observar uma divergência relativa, a partir de uma posição de convergência, o que não significa que esse mecanismo efetivamente requeira um centro específico para comandá-lo, apenas significando um relaxamento da convergência (uma “desconvergência”). Uma divergência absoluta, verificada a partir do paralelismo dos eixos visuais, ocorrendo em exotropias intermitentes, obedeceria à mesma explicação: os olhos “desconvergem” a uma posição de equilíbrio de forças em divergência, não sendo também necessário assumir esse movimento como originado por um centro que o suscite. Ao contrário, a razão dos movimentos vergenciais seria a de evitar os desvios dos eixos visuais e, consequentemente, a diplopia e a confusão. Ou seja, as vergências são, caracteristicamente, movimentos fusionais, de natureza reflexa, mantenedoras de um estado de funcionamento binocular em que os eixos (e planos) visuais ajustam-se a um conjunto de pontos visados.

Centros de comando e distribuição de sinais para as rotações oculares Com referência ao comando com que são produzidos, os movimentos oculares são ou de natureza voluntária ou automática (reflexa). Versões horizontais e verticais, assim como a convergência, podem ser voluntárias (originadas de centros oculogíricos no lobo frontal), ou reflexas (originadas de centros oculogíricos no lobo occipital). Os estímulos para rotações volitivamente demandadas nascem no córtex frontal e seguem por tratos oculogíricos frontais a núcleos oculomotores e centros de redistribuição de sinais neurais para coordenação dos movimentos desejados. Os movimentos involuntários são originados do córtex occipital e, através de tratos oculogíricos próprios, demandam àqueles núcleos e centros. Há, portanto, condições em que, por exemplo, pode faltar a capacidade para o exercício voluntário da convergência, enquanto mecanismos fusionais (automáticos) para essa função continuam a ocorrer; ou vice-versa. Ou que movimentos persecutórios automáticos permaneçam, mas não os de versões voluntárias; ou vice-versa. A dextrocicloversão (exciclodução do olho direito e inciclodução do olho esquerdo) é suscitada reflexamente quando se inclina a cabeça para o ombro esquerdo. A levocicloversão ocorre quando se inclina a cabeça para o lado direito. Porém, esses movimentos involuntários são apenas parciais, cerca de 10% da amplitude angular da inclinação cefálica. O estímulo nasce da excitação de células ciliadas na mácula do sáculo e no utrículo do aparato vestibular no ouvido interno, mas também por estímulos aferentes provindos de mús-


316  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... culos da cabeça e do pescoço. Assim, dependem da integridade do labirinto, respondendo a mudanças na posição da cabeça.

Núcleos oculomotores O III nervo (motor ocular comum) dirige informações aos músculos retos medial, superior e inferior e ao oblíquo inferior, além de estímulos ao esfínter da pupila, ao levantador da pálpebra superior e ao músculo ciliar. A proximidade dos neurônios específicos a cada músculo do olho e a dificuldade de condução de experimentos em pessoas tornam ainda hoje discutível a lateralidade de suas inervações (homo, contra ou bilateral). O IV nervo (troclear) supre o músculo oblíquo superior, contralateralmente. O VI nervo (motor ocular externo, ou abducente) aciona o músculo reto lateral, homo (ipso) lateralmente.

Músculos e suas funções Pode-se conceituar que um músculo ocular externo, enquanto considerado como estrutura viscoelástica, tem um comprimento “normal” quando o olho estiver em posição primária. Ele pode ser distendido (ao se lhe aplicar uma força que o alongue), ou se encurtar (se a admitida tensão que o mantém com tal comprimento for liberada). No primeiro, caso ele acumula forças (originadas das que se aplicam para alongá-lo); no segundo, libera-as.(*) Esse comportamento puramente dependente da distensibilidade ou compressibilidade de suas estruturas é definido como passivo. Por outro lado, ao receber o sinal neural, o músculo reage por elementos que o compõem, seus sarcômeros, que se encurtam, dando como efeito a diminuição do comprimento (longitudinal) do conjunto. Esse fenômeno, conhecido como contração, pode transferir a energia então resultante ao olho, produzindo-lhe rotação. Nesse caso, a contração é conhecida como isotônica. A maior parte das contrações dos músculos oculares externos se dão dessa forma. Quando se contrapõem forças às originadas pela contração muscular, o músculo permanece com seu comprimento original, definindo-se então a contração como isométrica. O método de impedir o encurtamento muscular durante uma contração, isto é, o de lhe contrapor a resistência de um dinamômetro, permite que se meça naquela circunstância (contração isométrica) a força então gerada. Obviamente, a contração isotônica, como acompanhada de variação do comprimento muscular (encurtamento), corresponde a uma força gerada diferente da produzida na contração isométrica: além da gerada pelo estímulo inervacional (Cm), a contração isotônica (Ct) agrega a liberada pelo encolhimento passivo do músculo (Fe): Ct = Cm + Fe.

(*) Essa proposição de tensão “zero” do músculo em posição primária é apenas convencional. Sabe-se que a desinserção de um reto medial nessa posição faz com que ele “afunde” na órbita, enquanto igual procedimento no reto lateral não produz o mesmo efeito. De fato, reconhece-se que, na ausência de tonicidade muscular (p. ex., sob anestesia geral profunda), há tendência à divergência (por provável redução de maior tensão “elástica” dos retos mediais).


317  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... Reversamente, a diminuição do estímulo neural para a contração muscular se dá como relaxamento, que se expressa por um alongamento do músculo (relaxamento isotônico, Rt) ou liberando forças sem que ele ocorra (relaxamento isométrico, Rm). Então: Rt = Rm+ Fa.

Plano de ação muscular O efeito rotacional ocasionado por contração (ou por relaxamento) de um músculo ocular externo em termos do sentido do movimento, isto é, para onde ele ocorre, é dependente de um plano, determinado por três pontos: o centro de rotação ocular (comum a todo e qualquer plano de ação muscular), a inserção funcional do músculo sobre a esclera (o ponto a partir do qual o músculo deixa de tangenciar o olho) e a origem funcional do músculo, isto é, o ponto ao qual a força aplicada estaria dirigida. Considerava-se que esse ponto de origem funcional fosse tomado como o de origem anatômica dos quatro músculos retos (medial, lateral, superior e inferior) no fundo da órbita, na estrutura fibroeslástica conhecida como anel de Zinn, enquanto o do oblíquo inferior também coincidia com sua inserção anatômica na parede medial da órbita, só discrepando no caso do músculo oblíquo superior a origem funcional (a tróclea, no canto superomedial da órbita) da anatômica (também no anel de Zinn). Hoje, todavia, há evidências de que os quatro músculos retos agem como se estivessem fixados por um cinturão que passa pelo equador do plano frontal do olho, isto é, como se polias estivessem nesses pontos. Na verdade, não há diferenças substanciais entre a assunção das origens musculares dos músculos retos em suas origens anatômicas, ou nessas polias junto ao plano frontal do olho, para a determinação do plano de ação muscular e, consequentemente, das ações resultantes, quando tomadas a partir da posição primária do olhar. As diferenças apenas apareceriam quando se fosse considerar o plano de ação muscular em outras posições, secundárias (em adução ou abdução, sursundução ou deorsundução), ou terciárias (combinações das anteriores). De qualquer modo, pelo plano de ação muscular são determinadas as angulações que ele faz com os outros três planos referenciais em que as rotações são definidas (horizontal, sagital e frontal), possibilitando que cada uma delas seja prevista quanto ao sentido da ação originada e quantitativamente relativizada. Assim, por exemplo, determina-se que, teoricamente, a força de contração do oblíquo superior a partir da posição primária se distribua pelos planos (frontal, sagital e horizontal) para produzir inciclodução (52,2%), deorsundução (36,9%) e abdução (10,9%).

Momento de uma força (M) A proporção com que a força gerada por um músculo se efetiva em um dado plano referencial é determinada por seu momento de ação. Este, por sua vez, depende: a) Da distância entre o centro de rotação ocular e a projeção do ponto de inserção funcional sobre aquele plano (o braço do momento da força); e da angulação com que a direção da aplicação da força faz com esse braço do momento. Assim, pela Fig. 2:


318  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... S

F S

O

O

a

A

M

L

I

I

A

S E

C F

L

L

P

C

O

M

E

F O

a

M

C

a E P

I

Fig. 2  A quantificação da força muscular num determinado plano depende da distância EC (braço do momento) e do ângulo a. E é a projeção da inserção funcional do músculo naquele plano, C é o centro de rotação ocular e F é a projeção sobre aquele plano da direção da força aplicada. Vista frontal (acima, à esquerda) e esquemas de relações nos planos sagital (acima, à direita), horizontal (abaixo, à esquerda) e frontal (abaixo, à direita).

M = F ⋅ d ⋅ sen a De acordo com cálculos teóricos clássicos, os componentes vetoriais de cada músculo se distribuem pelos três planos referenciais, conforme valores expressos na Tabela I. TABELA I  Componentes de distribuição relativa da força em contrações a partir da posição primária do olhar

Plano/Músculo

H

V

T

RM

+97,5%

+1,2%

+1,3%

RL

–96,3%

+1,4%

–2,3%

RS

+18,8%

+55,4%

–25,8%

RI

+20,2%

–54,1%

+25,7%

OI

+7,2%

+41,9%

+50,9%

OS

–10,9%

–36,9%

–52,2%

Obviamente, com a mudança da posição da inserção funcional do músculo no olho relativamente aos planos referenciais (fixos), quando o olho passa a uma outra posição, nova distribuição de ações é obtida, algumas reduzindo, outras aumentando.


319  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... Embora com mudanças de ação (p. ex., em elevação o reto medial age como elevador e exciclodutor, enquanto o lateral é elevador e inciclodutor; em abaixamento, o reto medial age como depressor e inciclodutor, enquanto o reto lateral é depressor e exciclodutor; em abdução, os retos verticais aumentam suas ações verticais, reduzindo ___ e até podendo inverter ___ as horizontais e torcionais, enquanto em adução reduzem as verticais, aumentando as horizontais e torcionais; por outro lado, os componentes vetoriais das ações dos músculos oblíquos discrepariam: em adução o oblíquo superior aumentaria a vertical, diminuindo a horizontal (podendo até invertê-la) e a torcional; enquanto o oblíquo inferior aumentaria a horizontal, diminuindo a vertical e a torcional. De qualquer modo, há predominâncias que permitem classificar os músculos oculares externos em três pares: 1. Os retos horizontais, dominantemente de ação horizontal (o reto medial como adutor e o lateral como abdutor). 2. Os retos verticais, dominantemente de ação vertical (o reto superior como elevador e o inferior como abaixador). 3. Os oblíquos, dominantemente de ação torcional (o superior como inciclodutor, o inferior como exciclodutor). Essa divisão de trabalho permite que o sistema oculomotor preencha as várias necessidades de posicionamento ocular em cada um dos planos fundamentais em que eles possam ser avaliados.

Lei de Sherrington Outro ponto importante a ressaltar é a forma coordenada com que trabalham um músculo (agonista) e seu respectivo contrário (o antagonista). Quando um músculo (p. ex., o reto medial) é acionado para uma contração, o antagonista (no caso, o reto lateral) é respectiva e simultaneamente acionado para um relaxamento. Essa fundamentação da ação muscular, conhecida como lei de Sherrington, é genérica para o organismo (e não válida apenas para o sistema oculomotor), permitindo que o correspondente movimento requerido seja facilitado e ocorra suavemente (Fig. 3).

Fig. 3 Tonicidades musculares (representadas por +) dos retos medial esquerdo (RME) e lateral esquerdo (RLE) em posição primária do olhar (a), e no olhar à direita (b).  

RLE

+ +

+ RME + A

RLE + B

+ RME + +


320  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... Lei de Hering Para explicação de movimentos binoculares versionais, é proposta uma outra relação de estímulos inervacionais, conhecida como lei de Hering. Por ela, a inervação se distribui entre os músculos conjugados para determinada versão (p. ex., o reto lateral direito e o reto medial esquerdo) de modo que ela ocorra simetricamente (Fig. 4).

+ + + + +

+ + +

+

C

+ +

+ +

+ +

+

+

R

R

+ + +

+

+ + +

C

Fig. 4 Esquema de distribuição de inervações (no caso, tomadas como proporcionais à amplitude de movimento) conforme a lei de Hering, em posição primária (centro), em dextroversão (à direita) e em levoversão (à esquerda). Nota-se que, enquanto um par de músculos (conjugados) se contrai (C), seus antagonistas se relaxam (R).

As leis de Sherrington e de Hering são, normalmente, sempre obedecidas, mesmo no caso em que, por uma superposição de estímulos contrários, seus efeitos não se manifestem. Por exemplo, quando uma versão se soma à convergência, em uma convergência assimétrica (Fig. 5).

A T

RL

RM T

B T

RM

RL T

T

RL

RM T T

C T

RL

RM T T

RM

RL T

RL

RM T

T

D T T

RM

RL

RL

RM

T T T T

T T

T

Fig. 5 Tonicidades musculares (representadas por T) dos retos mediais (RM) e laterais (RL) em posição primária do olhar (a), dextroversão (b), convergência simétrica (c) e convergência assimétrica (d). Nota-se a obediência à lei de Sherrington em cada movimento a partir da posição primária (aumento da tonicidade de um músculo e correspondente decréscimo da de seu antagonista), exceto no caso das tonicidades dos músculos do olho direito em d, pela soma das de c e b.


321  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... Amplitude da rotação Em um sistema ideal, sem dissipação de forças e no qual apenas atuassem as aplicadas para a produção de um movimento, como sugerido pelas Figs. 3 e 4, este não seria limitado, nem temporalmente, nem em deslocamento (angular ou linear). Para que uma rotação ocular, então iniciada, tenha uma amplitude finita, as forças que a evocam precisam ser contrabalançadas por outras de igual valor, mas sentido contrário. Essa reação poderia, em princípio, ser também mediada pelo sistema nervoso central, ativando a contração do músculo antagonista ao movimento (que, como se viu, está, ao contrário, relaxando). Um comando complexo, relacionando amplitude do descolamento ao tempo e ao próprio ponto de estacionamento requerido, deveria então estar disponibilizado para poder prover esse controle. Na verdade, a limitação da amplitude de uma rotação ocular é regulada por um mecanismo muito mais simples, o de forças passivas, que aumentam proporcionalmente à medida que o movimento (inervacionalmente ativado) se faz. Desse modo, quanto maiores forem as forças “ativas” resultantes de um estímulo neural (para contração de um músculo agonista e relaxamento recíproco de seu antagonista), também maiores deverão ser as forças contrárias, originadas da viscoelasticidade das estruturas perioculares em distensão. O resultado é um movimento cuja amplitude se dá até o ponto em que as (crescentes) forças de sua contenção (passivas) se igualem às geradas (ativas) pelo estímulo inervacional (Figs. 6 e 7). Nota-se a simetria com que se distribuem as resultantes das forças ativas e passivas, necessariamente iguais e contrárias, para que equilíbrios normais ocorram em cada uma das posições oculares para as quais o movimento é desejado.

R + R +

+ R + R A

R R + R B

+ + R +  

Fig. 6 Representação de forças ativas, originadas da inervação aos músculos oculares externos (+) e das passivas (R) nas posições de equilíbrio no olhar em frente (à esquerda) e em dextroversão (à direita). Nota-se o equilíbrio na soma de R e + nos dois músculos que se antagonizam.


322  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... FAD

∆F2 ∆F1

∆S2 Pc ∆S1 Pb

AB

∆R1

Pa

AD

∆R2

FAB Pa ∆S1 = ∆F1

Pa

Pb

∆F2

Pb ∆F2 − ∆F1

∆R1

Pc

∆R2 ∆F1

A

∆F2

B

Fig. 7  Gráfico explicativo da amplitude de movimento rotacional ∆S1 (de Pa a Pb) e ∆S2 (até Pc) em razão do estímulo para produção de forças (∆F1 e ∆F2) e das que passivamente a elas se opõem (∆R1 e ∆R2). Em ordenadas, forças para adução (FAD) e para abdução (FAB). Em abscissas, posições oculares de adução (AD) e de abdução (AB). As forças ativas são representadas pela curva A e as passivas pela P.

Velocidade de um movimento Quanto à velocidade, as rotações oculares podem ser bem rápidas, da ordem de 500 a 800º de arco por segundo (º/s), ou relativamente lentas (menores do que 100º/s). Os primeiros aparecem como movimentos bruscos, em sacudida, os sacádicos, enquanto os mais lentos são os de seguimento, ou persecutórios, ao deslocamento de um ponto de fixação. Diferentes áreas de comando são responsáveis por esses dois tipos de movimento, também relacionados a diferentes tipos de fibras musculares. Os sacádicos são de natureza voluntária (movimentos vergenciais) ou reflexa (sacádicos de correção aos movimentos voluntários, área 8 do córtex frontal), enquanto os persecutórios só se dão automaticamente (áreas 17, 18 e 19 do córtex occipital). Para evitar o fenômeno da adaptação sensorial visual à continuidade de estímulos visuais sobre os mesmos fotorreceptores, os olhos não mantêm a fovéola fixamente posicionada a um ponto do espaço, mas em permanente instabilidade, com micromovimentos de várias amplitudes e características, como que escrutinizando a área ao redor do ponto a ser atentamente visado. São descritos como:


323  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia dos Músculos ... 1. Tremores de alta frequência. São movimentos oscilatórios rápidos (30 a 100 Hz), pequena amplitude (5 a 60″) e velocidade de cerca de 20′/s. 2. Lentos deslocamentos, com amplitudes de aproximadamente 5′, frequências superiores a 5 Hz e velocidades angulares de 1′/s. 3. Em “repelões”, ou sacudida, com amplitudes de 1 a 20′ (média em torno de 5,6′, embora raramente maiores do que 10′), com velocidades relativamente grandes (10º/s) e com frequência de 0,3 a 5 Hz. 4. Movimentos irregulares. Aleatórios em frequência e extensão (a amplitude variaria de 1 a 5′ e a frequência de 2 a 5 Hz) muito variáveis entre pessoas e mesmo para uma, em diferentes ocasiões. Como consequência, a imagem de um ponto objeto a ser fixada pelo centro da fovéola forma-se em diferentes pontos ao redor dela, em um círculo de aproximadamente 100 µm de diâmetro, o que corresponde a um ângulo de cerca de 20′. A consequência prática é que posicionamentos dos eixos visuais em uma direção do espaço não podem ser mais precisos do que tal valor (que corresponde a 0,58∆) e diferenças de direcionamento dos eixos visuais (medidas do desvio) devem admitir o dobro desse valor como limite técnico de seus valores.


Antonio Augusto V. Cruz

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Fisiologia do Filme Lacrimal

Introdução Nunca é demais enfatizar a importância do filme lacrimal. Película líquida que reveste a superfície da córnea e do saco conjuntival, o filme umedece essas estruturas, mantém uma superfície refrativa homogênea sobre a córnea, possui propriedades bactericidas, transporta e elimina metabólitos epiteliais e age como uma barreira física de defesa ao eliminar agentes nocivos à superfície ocular. O filme lacrimal não é uma camada estacionária. Ao contrário, existe um movimento lacrimal permanente, pois, à medida que ocorre produção lacrimal, há também drenagem para o meato inferior da cavidade nasal através das vias de excreção ou vias lacrimais. O presente capítulo tem como objetivo descrever os principais aspectos da fisiologia da cinética do filme lacrimal.

Secreção e volume do filme lacrimal A secreção lacrimal é dividida em dois componentes distintos: a secreção básica e a reflexa. A secreção reflexa resulta principalmente da atividade da glândula lacrimal principal e depende de uma ampla variedade de fatores, que incluem desde estimulações sensitivas em qualquer parte do território do trigêmeo e da cadeia simpática cervical, até estímulos psíquicos, retinianos (luz) e ações fisiológicas como riso, bocejo ou vômito. A secreção básica também depende, em parte, da glândula lacrimal principal (a exérese da glândula induz ceratite seca em 100% dos casos) e, sobretudo, da atividade das glândulas lacrimais acessórias de Krause e Wolfring. O volume basal do filme lacrimal evidentemente depende da relação entre as taxas de produção e de drenagem da película. Por taxa entende-se o quociente de certo volume

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325  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Filme ... produzido (secreção) ou drenado (eliminação) por unidade de tempo. Na cinética lacrimal, as taxas são comumente expressas em microlitros/minuto (µl/min). Desequilíbrios entre as taxas de secreção e drenagem lacrimal podem ser evidenciados clinicamente, como lacrimejamento ou epífora. Na epífora, a taxa de drenagem está diminuída em relação à de secreção. Consequentemente, há acúmulo crescente de líquido no saco conjuntival e, quando esse acúmulo ultrapassa a capacidade volumétrica da fenda palpebral, ocorre extravasamento (epífora). No lacrimejamento, o acúmulo lacrimal e consequente extravasamento ocorrem porque a taxa de secreção ultrapassa o valor máximo de drenagem. No estado de equilíbrio, a taxa de drenagem é igual à da secreção e o volume lacrimal no saco conjuntival é constante. Levando-se em conta a enorme complexidade do controle neural da secreção lacrimal, parece lógico aceitar-se que a taxa de produção lacrimal, e, por conseguinte, o volume do filme, esteja constantemente variando. Em condições basais, o volume do filme lacrimal é em torno de 7 microlitros (µl). A medida da de taxa de secreção lacrimal tem sido investigada de diferentes modos desde o século XIX. Nesse ponto vale dizer que o teste de Schirmer não é um procedimento cientificamente válido para a medida fina da cinética lacrimal. Métodos colorimétricos (fluorofotometria) e, mais recentemente, a cintigrafia lacrimal têm sido usados para a estimação do fluxo basal do filme lacrimal que, teoricamente, exprime o equilíbrio entre as taxas de secreção e drenagem. Quando se instila 1 gota de um marcador, como o tecnécio, na fenda palpebral, obtém-se uma curva de decaimento como a mostrada na Fig. 1. A curva pode ser interpretada como tendo dois componentes. O primeiro é caracterizado por um decaimento rápido no qual cerca de 60% do marcador desaparecem até 1 min após a sua instilação. O segundo componente é o representado pela parte mais horizontal da função e corresponde ao fluxo basal. Os dois segmentos podem ser ajustados por exponenciais caracterizados por constantes de decaimento do tipo Q(t) = Q0.e –c.t, onde Q(t) é a quantidade de marcador em função do tempo, Q0 a quantidade de marcador presente no saco lacrimal no tempo 0 e c é a constante que expressa taxa de decaimento (na língua inglesa: fractional turnover rate). As Figs. 2 e 3 mostram exemplos de curvas de drenagem normais com diferentes valores dos coeficientes iniciais (β) e basais (k) de drenagem. A taxa de variação lacrimal é obtida multiplicando-se a constante K pelo volume do filme lacrimal. Trabalhos experimentais têm mostrado que K situa-se em torno de 0,083 min–1, o que permite estimar a taxa de secreção (e drenagem) do filme lacrimal em torno de 7 × 0,083 = 0,6 µl/min.


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Fig. 1 Típica curva de decaimento de um corante ou marcador instilado na fenda palpebral de um indivíduo normal.

Fig. 2  Curva de decaimento normal obtida com cintigrafia lacrimal. Note o alto valor de β refletido graficamente pela grande inclinação da fase inicial da curva.


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Fig. 3  Curva de decaimento normal obtida com cintigrafia lacrimal. Note o baixo valor de b refletido graficamente pela reduzida inclinação da fase inicial da curva.

Evaporação e reabsorção Nem todo o filme lacrimal secretado chega às vias de drenagem. A evaporação é um fator importante no balanço hídrico lacrimal. Estima-se que cerca de 33% da secreção basal seja evaporada. No entanto, a magnitude da evaporação depende de uma série de fatores, tais como temperatura, umidade do ar, qualidade da camada lipídica do filme, presença de contaminantes na película e descontinuidades da superfície ocular. Vários desses fatores têm importância clínica. Por exemplo, as meibomites provocam deficiências da camada lipídica que, por sua vez, aumentam a evaporação lacrimal. O simples tratamento da condição de base (meibomite) melhora os sintomas de olho seco associados a essa condição. De maneira similar, defeitos da superfície ocular também aumentam a evaporação e acabam provocando lacrimejamentos reflexos induzidos pela deficiência lacrimal. Essa é a explicação por que alguns tipos de lacrimejamento são controlados com o uso de colírios lubrificantes. Além da evaporação, parte da película lacrimal é também absorvida na conjuntiva.

Drenagem O filme lacrimal não é drenado de maneira passiva. Ao contrário, a permanente saída do filme lacrimal da fenda palpebral deve-se a um complexo mecanismo ativo. O termo “bomba lacrimal” é empregado para designar a parte desse processo que ocorre entre os pontos lacrimais e o saco lacrimal. Na verdade, a parte ativa da drenagem lacrimal já ocorre antes dos pontos lacrimais com o movimento constante de fluido ao longo das margens palpebrais. Esquematicamente, o mecanismo de drenagem lacrimal pode ser dividido nas seguintes porções: (a)


328  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Filme ... margens palpebrais (b) lago lacrimal (c) pontos lacrimais (d) canalículos lacrimais, (e) saco lacrimal, ducto lacrimonasal.

Corrente lacrimal ao longo das margens palpebrais Na pálpebra superior, o piscar é dividido em uma fase descendente (contração rápida do músculo orbicular e relaxamento do músculo elevador palpebral) e outra ascendente (contração do elevador). Na pálpebra inferior, o piscar praticamente não induz movimentos verticais. Devido à relativa mobilidade do canto lateral, o piscar induz nessa pálpebra um deslocamento horizontal de sentido lateromedial. A ação combinada do piscar nas pálpebras superior e inferior faz com que o filme lacrimal secretado seja distribuído na fenda palpebral, induzindo uma corrente permanente de líquido nas margens palpebrais. Essa corrente pode ser observada clinicamente como um menisco cuja altura e qualidade são facilmente observáveis à biomicroscopia. O conceito de uma corrente lacrimal ativa ao longo das margens palpebrais é importante porque permite a compreensão do papel da aposição palpebral ao globo na fisiologia da dinâmica lacrimal. De fato, qualquer atonia ou ectrópio inferior induz uma perturbação mecânica nessa corrente e constitui um fator de insuficiência de drenagem.

Lago lacrimal As correntes lacrimais ao longo das margens palpebrais deságuam no espaço triangular compreendido entre o canto medial e os pontos lacrimais. Esse espaço que contém a prega semilunar e a carúncula funciona como um verdadeiro lago lacrimal. Nessa estação é possível que a carúncula tenha um papel de retenção de impurezas e também mecânico, diminuindo a profundidade do canto medial e facilitando a entrada do fluido nos pontos lacrimais.

Pontos lacrimais Os pontos lacrimais constituem a porta de entrada do fluido lacrimal nos canalículos. Permanentemente abertos em direção ao lago lacrimal, os pontos lacrimais são ativamente mobilizados durante o piscar. Quando o olho está aberto, o ponto inferior é um pouco mais lateralizado que o superior. Na fase descendente do piscar, o ponto inferior move-se no sentido medial, de modo que, quando há oclusão da fenda, os dois pontos se justapõem, o que impede refluxo da lágrima impelida para dentro dos canalículos.

Canalículos lacrimais Nos canalículos lacrimais, o fluxo lacrimal é impelido em direção ao saco lacrimal de maneira extremamente rápida. Nessa fase, dois elementos são extremamente importantes. O primeiro é o músculo de Duverney-Horner; o outro é o parede elástica interna dos canalículos. O músculo de Duverney-Horner envolve os canalículos e atapeta a face posterior do saco lacrimal, inserindo-se na crista lacrimal posterior. Inervado pelo VII nervo, o músculo de Horner exerce uma função primordial na manutenção do vetor correto do ângulo medial e na drenagem lacrimal durante o piscar. Quando esse músculo se contrai, as paredes dos canalículos são com-


329  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Fisiologia do Filme ... primidas em todas as dimensões. Como elas são elásticas, assim que o músculo se relaxa elas voltam a adotar a forma inicial. Essa característica que alguns corpos têm de voltar à forma inicial após uma deformação é denominada de resiliência; isso que faz com que os canalículos se fechem e abram constantemente, sugando ativamente o filme lacrimal para o saco lacrimal.

Canalículo comum, saco lacrimal e ducto lacrimonasal Em cerca de 90% das pessoas, os dois canalículos se abrem em um canalículo comum. Esse canalículo difere completamente dos canalículos superior e inferior, pois não possui as características elásticas desses últimos, funcionando como uma evaginação do saco lacrimal. Um aspecto importante do canalículo comum é o seu ângulo de entrada no saco, que, ao criar uma prega mucosa, funciona como uma verdadeira válvula antirrefluxo (válvula de Rosenmüller). Nos casos de dilatação do saco, essa função antirrefluxo pode se exacerbar e bloquear completamente a possibilidade de refluxo, mesmo à compressão, do saco em direção à fenda palpebral, criando uma via de único sentido que aumenta ainda mais o volume e dilatação do saco em um verdadeiro ciclo vicioso. O papel do saco lacrimal no processo da cinética lacrimal é menos compreendido que o dos canalículos. Modelos diferentes têm sido propostos sobre a ação do orbicular sobre o saco lacrimal durante o piscar. Vale lembrar que a cinética do saco conjuntival é pouquíssimo afetada após dacriocistorrinostomia via externa, na qual a parede medial do saco é excisada. Seja como for, a maioria dos autores admite também um papel ativo do saco lacrimal na drenagem. O que ainda não está perfeitamente consolidado é como isso ocorre. A partir do saco, o fluxo lacrimal continua pelo ducto lacrimonasal. Nessa fase, admite-se que a drenagem seja basicamente passiva até o meato inferior, onde outra prega mucosa antirrefluxo, a válvula de Hassner, é sede frequente de anomalias congênitas.

BIBLIOGRAFIA Becker BB. Tricompartment model of the lacrimal pump mechanism. Opthalmol, 1992; 99:1139-45. Doane MG Blinking and the mechanics of the lacrimal drainage system. Opthalmol, 1981; 88:844-52. Malbouisson JM, Bittar MD, Obeid HN, Guimaraes FC, Velasco e Cruz AA. Quantitative study of the effect of dacryocystorhinostomy on lacrimal drainage. Acta Ophthalmol Scand, 1997; 75:290-4. Sorensen T, Jensen FT. Tear flow in normal human eyes. Determination by means of a radioisotope and gamma camera. Acta Opthalmol, 1977; 55:564-81.


P A R T Eâ&#x20AC;&#x192; II

Farmacologia do Aparelho Visual


Acácio Alves de Souza Lima Filho • Anselmo Gomes de Oliveira Arnóbio Antonio da Silva Júnior • José Augusto Cardillo

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Conceitos Gerais, Farmacocinética Ocular, Vias de Administração, Biodisponibilidade e Formulação

Conceitos Gerais As doenças do segmento anterior do olho podem ser tratadas com medicação tópica, como os colírios, os quais podem ser instilados na forma de gotas, os mais comumente usados na rotina. Entretanto, os colírios são rapidamente drenados da superfície dos olhos e, assim, o tempo de absorção fica substancialmente reduzido, proporcionando biodisponibilidade muito baixa, tipicamente menor que 5%. A biodisponibilidade e a duração do efeito terapêutico podem ser aumentadas através de sistemas especiais de administração, mas sem ampla aceitação por parte dos pacientes. Mesmo nas fórmulas de liberação modificadas, a absorção é limitada pelas barreiras dos epitélios corneano e conjuntival dos olhos. Medicamentos oftálmicos administrados por via tópica não conseguem atingir o segmento posterior dos olhos (retina, vítreo e coroide). As doenças do segmento posterior dos olhos podem ser tratadas mediante administração de altas doses de medicamentos por via endovenosa ou intravítrea. Muitas doenças do segmento posterior dos olhos não podem ser tratadas eficientemente com as formas farmacêuticas convencionais. Essas doenças incluem degeneração macular relacionada à idade, retinose pigmentária, retinopatia diabética e glaucoma. A liberação de compostos de baixa massa molecular e grandes biomoléculas, como proteínas e DNA, têm sido problemáticas. Apenas medicamentos com amplo índice terapêutico, como os antibióticos e anti-inflamatórios, podem ser administrados em altas doses através da corrente circulatória para atingir concentrações terapêuticas no segmento posterior dos olhos. Por outro lado, injeção intravítrea é um método invasivo, que pode causar endoftalmite, e não pode ser considerado um método ideal para medicamentos com meia-vida curta e pacientes com doenças crônicas, pela necessidade de administrações frequentes. A pesquisa na área biológica tem introduzido um número crescente de possibilidades terapêuticas para uso médico. Elas incluem fatores de crescimento, anticorpos monoclonais, métodos de tecnologia reversa em genética, terapia gênica, transplantes cirúrgicos e engenha-

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332  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... ria de tecidos. A aplicação ocular dessas possibilidades envolve liberação de medicamentos de diversas formas. A liberação ocular é extremamente dificultada pelas barreiras de proteção dos olhos. Essas descobertas devem permitir tratar pacientes com doenças do segmento posterior dos olhos de forma mais segura e eficiente. Mesmo que a ênfase principal da pesquisa em oftalmologia esteja no direcionamento de medicamentos para o segmento posterior dos olhos, ainda existem grandes desafios para se concretizar esse objetivo. Revisões detalhadas sobre liberação e farmacocinética de medicamentos oculares foram publicadas anteriormente.

Farmacocinética ocular As principais vias de administração ocular e eliminação de medicamentos dos olhos estão apresentadas esquematicamente na Fig. 1 (1. permeação do medicamento pela via transcorneana a partir do fluido lacrimal no interior do segmento anterior dos olhos; 2. permeação do medicamento pela via não corneana através da conjuntiva e esclera no interior da úvea; 3. distribuição do medicamento a partir da corrente circulatória via barreira hematoaquosa no interior do segmento anterior dos olhos; 4. eliminação do medicamento do segmento anterior dos olhos pelo humor aquoso para a malha de trabalho trabecular e canal de Schlemm; 5. eliminação do medicamento do humor aquoso para a circulação sistêmica através da barreira hematoaquosa; 6. distribuição do medicamento do segmento posterior dos olhos através da barreira hematorretiniana; 7. administração intravítrea do medicamento; 8. eliminação do medicamento do vítreo via rota posterior através da barreira hematorretiniana; 9. eliminação do medicamento do vítreo via rota anterior para o segmento posterior).

Barreiras oculares Variação da concentração de medicamento na superfície dos olhos Após a instilação, a perda de medicamento da superfície ocular está relacionada com a lavagem da superfície dos olhos pelo fluxo de lágrima, o qual remove rapidamente os compostos instilados. Mesmo que a velocidade de renovação lacrimal seja de aproximadamente 1 µl/min, o volume de líquido instilado é rapidamente direcionado para o ducto nasolacrimal em alguns minutos. Outra fonte de remoção do medicamento é a absorção sistêmica em vez de absorção ocular. A absorção sistêmica pode acontecer pelo saco conjuntival via capilares sanguíneos locais ou após o fluxo de solução para a cavidade nasal. Em todo caso, a maioria da dose de medicamentos de pequena massa molecular é absorvida rapidamente através na circulação sistêmica em poucos minutos. Isso contrasta com a baixa biodisponibilidade ocular, geralmente menor que 5%. A absorção do medicamento para a circulação sistêmica diminui significativamente a concentração deste no fluido lacrimal. Assim, a constante de liberação do medicamento para o fluido lacrimal, a partir de dispositivos de liberação sólidos, pode proporcionar uma biodisponibilidade ocular de cerca de 10%, porque a maior parte dele é removida através da absorção sistêmica local.

Barreiras oculares fluidas O epitélio da córnea limita a absorção de medicamentos do fluido lacrimal no interior dos olhos. A barreira da córnea é formada em cima das células epiteliais em maturação. Elas migram da re-


333  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... gião de limbo em direção ao centro da córnea e para a região apical. As células corneais mais apicais dão forma às junções apertadas que limitam a permeação intercelular do medicamento. Assim, os medicamentos lipofílicos possuem permeabilidade tipicamente pelo menos uma ordem de magnitude maior que os hidrofílicos. Apesar da tensão da camada epitelial da córnea, a permeação transcorneal constitui a rota principal da entrada de medicamento do líquido lacrimal para o humor aquoso (Fig. 1). Em geral, a conjuntiva é mais permeável que a córnea e sua área de superfície é quase 20 vezes maior do que a córnea. A absorção de medicamento através da conjuntiva bulbar tem recebido atenção crescente, porque a conjuntiva também é razoavelmente permeável a moléculas hidrofílicas e maiores. Assim, pode servir de rota para a absorção de compostos biorgânicos, como as proteínas e peptídeos. Os medicamentos usados clinicamente em geral são lipofílicos e de pequena massa molecular, fazendo com que a rota transcorneal domine atualmente. Tanto para córnea como para a conjuntiva, os princípios da difusão passiva têm sido extensivamente investigados, mas o estudo do papel dos transportadores ativos ainda é escasso. 7 Corpo ciliar

Barreira hematorretiniana

2

6 Retina

Íris

8

3

1

5

Lentes

4 Humor aquoso

9

Epitélio corneal

Humor vítreo

Epitélio conjuntival Barreira hematoaquosa

Nervo óptico Esclera

Coroide

Fig. 1 Representação esquemática da estrutura ocular com as principais rotas cinéticas dos medicamentos.

Barreira hemato-ocular Os olhos são protegidos dos xenobióticos na corrente circulatória pelas barreiras hemato-oculares. Essas barreiras são divididas em: barreira hematoaquosa e barreira hematorretinal (Fig. 1). A barreira hemato-ocular anterior é formada pelas células endoteliais na úvea. Essa barreira previne o acesso de albumina plasmática no interior do humor aquoso e limita também o acesso de medicamentos hidrofílicos do plasma para o humor aquoso. Situações de inflamações podem romper a integridade dessa barreira, causando a distribuição ilimitada de medicamento para o interior do compartimento. A barreira hemato-ocular posterior entre a corrente circulatória e os olhos é compreendida do pigmento do epitélio retinal (EPR) e as paredes apertadas


334  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... dos capilares retinais. Ao contrário dos capilares da retina, os vasos da coroide possuem um extensivo fluxo de sangue e paredes permeáveis. Os medicamentos podem facilmente ter acesso ao espaço extracelular da coroide, mas a distribuição na retina é limitada pelo EPR e endotélio retiniano. Apesar do alto fluxo de sangue, o fluxo coroidal de sangue constitui somente uma fração menor do fluxo global de sangue no organismo. Consequentemente, sem sistemas específicos de direcionamento somente uma fração diminuta do medicamento administrado por via endovenosa ou oral poderia ter acesso à retina e à coroide.

Liberação ocular de medicamentos Existem várias rotas para a liberação de medicamentos nos tecidos oculares (Fig. 1). A escolha da via de administração vai depender principalmente do tecido-alvo. Tradicionalmente, as administrações pelas vias tópica e subconjuntival são utilizadas quando o direcionamento é para o segmento anterior, e intravítrea para os tecidos do segmento posterior dos olhos. O desenvolvimento do sistema de circulação do medicamento exerce um efeito extremamente importante no perfil das concentrações liberadas do medicamento e na duração do efeito terapêutico.

Administração tópica ocular A administração tópica ocular do medicamento geralmente é realizada através de gotas, mas somente proporciona um contato muito curto com a superfície dos olhos. O contato e a duração do efeito do medicamento podem ser aumentados através de formulações diferenciadas, como géis bioadesivos, formulações gelificantes, pomadas etc.) Durante o curto contato dos medicamentos lipofílicos com a superfície da córnea, a partição para o epitélio faz com que o medicamento aí permaneça, sendo lentamente liberado para o estroma corneal e mais para a câmara anterior. Depois da instilação da gota no olho, mesmo para compostos lipofílicos, um pico de concentração do medicamento é obtido depois de 20 a 30 min, mas tipicamente a concentração é de cerca de duas ordens de magnitude menor do que a concentração administrada. O medicamento é eliminado do humor aquoso através do retorno aquoso pelo canal de Schlemm e pelo fluxo de sangue venoso da úvea anterior (Fig. 1). No primeiro mecanismo, a velocidade é cerca de 3 µl/min e o fluxo é independente do medicamento. Por outro lado, a eliminação do medicamento pelo fluxo de sangue uveal depende da habilidade em penetrar através das paredes dos vasos endoteliais. Por essa razão, a eliminação pela câmara anterior é mais rápida para medicamentos lipofílicos do que para medicamentos hidrofílicos. A remoção de medicamentos lipofílicos se dá uma velocidade em torno de 20 a 30 µl/min, e a eliminação ocorre através do fluxo sanguíneo uveal. A meia- vida dos medicamentos na câmara anterior geralmente é pequena, de cerca de 1 h, e os volumes de distribuição são muito difíceis de serem determinados devido ao equilíbrio lento do medicamento nos tecidos oculares. As estimativas do volume do humor aquoso em coelhos variam de 250 µl até 2 ml. No último caso, a distribuição lenta do medicamento para o vítreo está incluída no volume de distribuição. O fluxo do humor aquoso da câmara posterior para a câmara anterior é outro fator limitante. Uma parte do medicamento administrado topicamente pode ser absorvida através da conjuntiva bulbar para a esclera e mais para a úvea e o segmento posterior (Fig. 1). Esse processo é ineficiente, mas pode ser melhorado pelos sistemas de liberação controlada na superfície conjuntival.


335  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... Administração subconjuntival Atualmente, as injeções subconjuntivais vêm ganhando importância por várias razões. A rápida evolução da ciência relacionada com as formulações farmacêuticas tem proporcionado novas perspectivas no desenvolvimento de sistemas capazes de liberar medicamentos para o segmento posterior e controlar as situações pós-cirúrgicas, como, por exemplo, na cirurgia do glaucoma. Além disso, novas terapias para a degeneração macular, envolvendo anticorpos e oligonucleotídeos, os quais podem ser liberados diretamente na retina e na coroide, necessitam de sistemas de targeting para esse objetivo. Depois da administração, o medicamento penetra através da esclera, que é mais permeável do que a córnea, e essa penetração não depende da lipofilia do medicamento. Esse aspecto é claramente diferenciado entre a conjuntiva e a córnea. Mais interessante é a alta permeabilidade da esclera para grandes moléculas, mesmo do tamanho de proteínas. Assim, parece que seria praticável liberar medicamentos através da esclera para a coroide. Entretanto, a liberação para a retina parece ser mais complicada, porque nesse caso o medicamento deve passar através da coroide e epitélio pigmentado da retina. O papel do fluxo sanguíneo pode ser bem caracterizado cineticamente, mas existem boas razões para acreditar que os medicamentos podem ser removidos para a corrente circulatória através da coroide. Um entendimento mais completo sobre a cinética na esclera, coroide e EPR pemitirá auxiliar bastante o desenvolvimento de novos medicamentos aplicáveis ao segmento posterior dos olhos.

Administração intravítrea A administração direta do medicamento no vítreo oferece a vantagem particular do acesso mais direto ao vítreo e à retina (Fig. 1). Entretanto, é bom salientar que a liberação a partir do vítreo, para a coroide, parece ser mais complicada devido ao impedimento causado pela barreira do epitélio pigmentoso. Pequenas moléculas podem difundir rapidamente, mas moléculas maiores, principalmente as positivamente carregadas, podem sofrer restrições. Da mesma forma, a mobilidade de nanopartículas é altamente dependente da estrutura do sistema. Além do movimento difuso, o movimento de convecção dos olhos também possui um papel importante. Depois da injeção intravítrea, o medicamento é eliminado através de duas rotas principais, a anterior e a posterior. Todos os compostos possuem habilidade para serem eliminados através da rota anterior. Isso significa que o medicamento difunde através do vítreo para o compartimento posterior e depois disso é eliminado através do fluxo de retorno aquoso e fluxo de sangue uveal. A eliminação posterior ocorre pela permeação da barreira sanguínea posterior dos olhos. Todos esses aspectos envolvem transporte passivo e, por essa razão, moléculas de alta massa molecular tendem a prolongar sua permanência no vítreo.

Formulação Oftálmica Prolongamento do tempo de residência do medicamento ocular Entre os fatores relacionados com a fórmula farmacêutica, além do medicamento, a preparação oftálmica contém adjuvantes, tais como conservantes antimicrobianos, compostos tensoativos,


336  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... agentes molhantes, suspensores, viscosificantes etc. É bem conhecido o fato de que altas concentrações de medicamentos são irritantes para os olhos, e desde que os processos de transferência entre os compartimentos dos olhos e de eliminação envolvem processos de difusão passiva, então baixas concentrações são eliminadas mais lentamente. Portanto, recomenda-se que a formulação deva conter a menor concentração possível de medicamento, porque nessas condições a distribuição sistêmica seria mínima, evitando os potenciais efeitos colaterais do medicamento.

Conservantes Como a maioria das fórmulas oftalmológicas são soluções multidoses, elas devem conter conservantes antimicrobianos em concentrações adequadas. Esses compostos, em altas concentrações, são irritantes e seu efeito pode causar lacrimejamento, provocando a rápida remoção do medicamento dos olhos.

Tensoativos Podem ser usados nas formulações oftálmicas como agentes molhantes para melhorar a dispersão de medicamentos e aumentar a absorção através do aumento da permeabilidade da membrana. Tensoativos catiônicos derivados de amônio quaternário, como cloreto de benzalcônio, aniônicos, laurilssulfato de sódio e não iônicos, como polissorbato 20, são irritantes para a mucosa dos olhos, causando lacrimejamento com aumento da eliminação do medicamento. O efeito irritante depende diretamente da concentração do tensoativo em solução.

Agentes viscosificantes São normalmente usados para aumentar o tempo de residência da formulação oftálmica na superfície dos olhos e aumentar a biodisponibilidade do medicamento. O fundamento da metodologia está relacionado ao fato de que soluções dispersas mais viscosas possuem maior poder de bioadesão o que facilita a permeação do medicamento através da córnea. A associação de viscosificantes com compostos tensoativos parece ser mais eficiente, pois, além da viscosidade, o aumento de permeabilidade da membrana causado pelo tensoativo também pode auxiliar no aumento da disponibilidade do medicamento.

Volume instilado O volume instilado do medicamento oftálmico deve ser limitado, pois deve permanecer na superfície dos olhos após a administração. O volume aceitável é de cerca de 30 µl, para que não seja lavado imediatamente.

Sistemas de liberação ocular Líquidos Os líquidos são as formas farmacêuticas mais populares de liberação ocular de medicamentos, é a forma mais rápida de absorção destes. Se o medicamento for insolúvel, proporcionando a obtenção de suspensões, um efeito mais duradouro que o da solução pode ser obtido.


337  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... Soluções e suspensões As soluções são as formas farmacêuticas mais usadas em oftalmologia, em razão de que os medicamentos podem ser veiculados para atividade tanto na superfície dos olhos quanto depois de passarem através da córnea ou da conjuntiva, além do que, dissolvido, possui efeito terapêutico imediato. Entretanto, como vimos, algumas devantagens são evidentes, como a baixa biodisponibilidade devido à significante perda através de drenagem pelo ducto nasolacrimal. Essa velocidade de eliminação pode, em parte, ser influenciada pela composição da solução. Alguns parâmetros da formulação podem alterar a retenção do medicamento na superfície dos olhos, tais como viscosidade, pH, osmolaridade e volume instilado. Vários pesquisadores têm se dedicado ao estudo do aumento da retenção ocular de medicamentos em solução, pelo aumento da bioadesão, da viscosidade ou alterando o pH da solução.

Sistemas gelificantes locais “sol-gel” O conceito de obtenção de sistemas gelificados diretamente na mucosa do globo ocular foi sugerido pela primeira vez por volta de 1980. Atualmente, é bastante conhecido que o aumento da viscosidade da preparação oftálmica na região pré-corneal provoca um aumento da biodisponibilidade, porque a eliminação do medicamento através da drenagem depende da difusão da molécula no meio e, como o aumento da viscosidade restringe o movimento da molécula, então a drenagem é diminuída, fazendo com que o medicamento permaneça no local. Outros mecanismos de gelificação aplicáveis podem ser provocados pela variação do pH, variação da temperatura, ou pela ativação através de íons. Dispersões aquosas de polímero carboxivinílico a 0,5% (CarbopolTM) possuem pH de 2,7 a 3,5 e apresentam-se como líquidos próprios para instilação ocular, mas que, em contato com o fluido lacrimal, gelifica devido ao tamponamento provocado pelo CO2/HCO3–, o qual eleva o pH para 7,2 a 7,4. Outro mecanismo viável é a obtenção de géis baseados em polímeros termossensíveis, cuja dispersão possui baixa viscosidade à temperatura ambiente, mas que gelifica quando em contato com a temperatura de 37°C da mucosa ocular. A temperatura de gelificação de copolímeros PolaxamerTM foi determinada como sendo dependente do conteúdo de ácido hialurônico (AH) e da concentração de polímero, provocando liberação prolongada para o ciprofloxacino pelo efeito do aumento da viscosidade. A gelificação por ativação iônica da dispersão polimérica ocorre em razão da presença de cátions no fluido lacrimal. Por exemplo, o Gelrite™ forma um gel aquoso límpido e claro em sais solúveis presentes no fluido lacrimal. As propriedades mucoadesivas desse tipo de gel foram demonstradas na liberação ocular do esteroide fluorometolona e do maleato de timolol.

Sólidos Inserts oculares A base da utilização dos inserts oculares é a obtenção de ação prolongada. A utilização desse tipo de dispositivo é uma tentativa de contornar os problemas já descritos para os sistemas convencionais de administração de medicamentos. Mas qualquer forma de administração tópica de medicamento proporciona um pulso de concentração que se perde rapidamente com o tempo após a administração. A Fig. 2 mostra o perfil farmacocinético de aumento e perda do


338  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... nível de medicamento, o qual ultrapassa e rapidamente fica abaixo do nível terapêutico após a administração de doses sucessivas de medicamento. A Fig. 2B mostra o perfil ideal de liberação de um dispositivo de liberação prolongada, mantendo a concentração do medicamento em um nível terapêutico por um amplo espaço de tempo. Por exemplo, a instilação de colírio nos olhos leva a um pico de concentração transiente que caracteriza superdosagem em um período de tempo muito curto, seguido de uma diminuição rápida, para concentrações que caracterizam subdosagem (Fig. 2A). Esses inconvenientes podem ser contornados com a utilização dos inserts oculares, os quais controlam a liberação do medicamento mantendo os níveis terapêuticos por tempo prolongado, o que vai diminuir a frequência das aplicações consoante à doença a ser tratada e o dispositivo que está sendo utilizado (Fig. 2B). Nível máximo

Nível de droga

Nível terapêutico

Tempo

Nível terapêutico

Nível de droga

A

Nível mínimo

B

Tempo

Figs. 2 (A e B)  Perfil farmacocinético de um medicamento hipotético. A. Administrações sucessivas de medicamento contido em formulação convencional. B. Administração de medicamento contido em formulação de liberação prolongada.

Como exemplo, podemos citar as lentes de contato, que são capazes de absorver medicamentos hidrossolúveis quando embebidas na solução do fármaco. As lentes, saturadas de medicamento, são colocadas no olho para liberação por “tempo prolongado”. Lentes também podem ser obtidas pela mistura em combinações adequadas de água, óleos monoméricos e tensoativos polimerizados. Esses componentes juntos formam uma mistura. Como novidade introduzida atualmente, a lente possui canais nanométricos por onde o medicamento flui para a superfície do olho. Esse é o aspecto inovador que, provavelmente, resolve o problema do controle da liberação observado com as lentes de contato no passado. Outro exemplo atual é o sistema implantável elicoidal I-vation™ Sustained Drug Delivery System, o qual é de propriedade da SurModics. É um implante metálico, revestido com um polímero biocompatível não biodegradável, contendo o medicamento, destinado à liberação controlada e prolongada de triancinolona no interior do vítreo. Apesar de seu objetivo ser diminuir a frequência de injeções intraoculares do medicamento, para o implante é necessário procedimento cirúrgico descomplicado e outro para retirada no final do descarregamento do medicamento. A Fig. 3 mostra o implante elicoidal, esquema da implantação e detalhes da superfície polimérica.


339  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ...

Fig. 3 Esquema de implante não biodegradável intravítreo.

Particulas poliméricas Partículas poliméricas de liberação de medicamentos incluem as nanopartículas e micropartículas. Na área farmacêutica, partículas com dimensões acima de 1 µm são classificadas como micropartículas, e as menores que 1 µm como nanopartículas. As designações nano e microesferas dizem respeito apenas à forma esférica das partículas. Para aplicação ocular, é desejável que os tamanhos das partículas não ultrapassem a 5 µm, no máximo 10 µm. Para partículas maiores que 5 a 10 µm, começa a haver problemas de rejeição pelo paciente, em razão da sensação de “olho raspando” pelo efeito abrasivo das partículas provocado pelo movimento das pálpebras que as comprimem sobre mucosa. Em micro e nanopartículas, a ligação do medicamento depende das propridades físico-químicas dele, assim como do material polimérico estrutural da partícula. A administração local do medicamento contido em uma micro ou nanopartícula proporciona uma alta concentração local dele, que é liberado da estrutura de partícula em uma velocidade muito pequena, proporcionando tratamento por tempo bastante prolongado. Na Fig. 4, são apresentadas micropartículas de PLGA triancinolona, com tamanhos médios de 1,1 µm, adequadas para aplicação ocular. Essas partículas foram desenvolvidas no Laboratório de Sistemas Biomiméticos da Faculdade de Ciências Farmacêuticas da Unesp de Araraquara (LaSBi), para administração intravítrea e liberação prolongada. As micropartículas, denominadas de RETAAC, demonstraram melhor efeito prolongado in vitro e in vivo que o medicamento não encapsulado. Conjuntamente, os aspectos de invasão mínima e de liberação prolongada nesse sistema caracterizam uma nova abordagem, a qual pode contornar as barreiras das cirurgias de implantação dos pelets e dos dispositivos elicoidais. Clinicamente, o RETAAC suporta o uso para edema macular diabético; esse sistema é bastante biocompatível e representa um dispositivo promissor para a liberação intraocular de medicamentos.

100

Frequência %

25

80

20 15

60

10

40

5

20

0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Tamanho de partícula µm

2,5

3,0

Frequência acumulada %

120

30

0

Fig. 4 Micropartículas de PLGA contendo triancinolona e determinação dos respectivos tamanhos médios. Micropartículas produzidas no LaSBi-FCF-Unesp, Araraquara, São Paulo.


340  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... Semissólidos Geralmente, as formas de aplicação baseadas em semissólidos são para administração ocular tópica. Uma variedade de veículos, que incluem compostos lipofílicos e também hidrofílicos envolvendo parafina pastosa, lanolina e géis viscosos preparados à base de metilcelulose, carboximetilcelulose, álcool polivinílico, tem sido utilizada. Além disso, excipientes bifásicos emulsionados contendo água emulsionada em óleo ou óleo emulsionado em água também são usuais. Uma das bases semissólidas oculares mais comuns são as pomadas simples, de caráter oleoso, constituídas por cerca de 70% de parafina semissólida e 30% de lanolina, na qual o fármaco pode ser dissolvido ou dispersado. O principal objetivo do veículo oftálmico oleoso é prolongar o tempo de contato do medicamento com a superfície dos olhos. Entretanto, esse tipo de veículo pode causar problemas ao proporcionar visão borrada e o sintoma dos olhos tapados.

Sistemas Coloidais Lipossomos Lipossomos são estruturas contendo uma ou mais camadas concêntricas de bicamadas lipídicas, separadas por fases aquosas, contendo um compartimento aquoso central (Fig. 5). Em razão de sua estrutura, os lipossomos são capazes de incorporar fármacos de diferentes graus de hidro e lipofilia. Fármacos hidrofílicos podem ser encapsulados na fase aquosa e os lipofílicos na bicamada lipídica. Os lipossomos podem proporcionar liberação controlada, e o potencial no controle da liberação de fármacos lipofílicos parece ser melhor que com as hidrofílicos.

Fig. 5 Representação esquemática de um monômero anfifílico, de uma bicamada lipídica e de um lipossomo unilamelar, respectivamente.

Devido à natureza de seus componentes estruturais, os lipossomos são biocompatíveis e podem proporcionar redução da toxicidade potencial do medicamento, como aumentar sua eficiência terapêutica. Uma desvantagem evidente dos lipossomos é sua menor estabilidade em relação às partículas poliméricas. O tamanho das estruturas depende diretamente da técnica de obtenção, mas geralmente são da ordem de 80 a 100 nm, aumentando para 280 a 320, dependendo do fármaco encapsulado.


341  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... Estudos atuais têm mostrado que os lipossomos associados aos polímeros termossensíveis, como o Pluronic® F-127, favorecem a absorção de antibióticos derivados de quinolonas. A administração subconjuntival do ciprofloxacino encapsulado em lipossomos associados ao Pluronic® (Figs. 6A e B), mostrou que, embora não tenha ocorrido efeito prolongado, a concentração do fármaco no vítreo foi mais intensa quando comparada com aquele não lipossomado e o perfil no vítreo um pouco superior.

4

falta distico

3

2

1

0

0

4

8

12

16

24

20

Time (s)

A 0,6

falta distico

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Figs. 6 (A e B)  Administração subconjuntival de ciprofloxacino 1 mg/0,2 ml. Legenda: (O) Lipossomos () Solução. A. Humor aquoso B. Humor vítreo.  

0,0

0

4

8

12

16

20

24

Time (s)

B

Emulsões e microemulsões Emulsões são dispersões de dois líquidos imiscíveis entre si; um deles se dispersa no interior do outro, formando sistemas de água dispersa em óleo (A/O) ou óleo disperso em água (O/A). Essas dispersões são estabilizadas por agente emulsivo, o qual forma um filme monomolecular na interface óleo-água, e diminui a tensão interfacial óleo-água, facilitando a divisão de um dos líquidos no interior do outro. A eficácia e segurança da ciclosporina A em emulsão oftálmica foi avaliada em dois estudos multicêntricos aleatórios de fase III, com cerca de 877 pacientes. As concentrações de ciclosporina de 0,05 e 0,1% mostraram-se eficazes e seguras no veículo proposto para o uso tópico. Estudo de fase II para a ciclosporina a 0,05, 0,1, 0,2 e 0,4%, conduzido anteriormente, já havia demonstrado benefícios semelhantes para um grupo de 90 pacientes. As microemulsões diferem das emulsões por apresentarem as dispersões de gotículas extremamente menores que as emulsões, a ponto de se tornarem opticamente transparentes (Fig. 7). Assim, óleo ou fármaco lipofílico podem ser dispersos em meio aquoso (ou vice-versa), contendo tensoativo, geralmente associado a um cotensoativo apropriado, gerando um sistema termodinamicamente estável (Fig. 8).


342  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ...

Fig. 7  Fotografia mostrando os aspectos opacos de uma emulsão óleo em água e de transparência da correspondente microemulsão óleo em água.

Fig. 8  Esquema de microemulsão óleo em água (O/A), mostrando a gotícula de óleo contendo o tensoativo e o cotensoativo ancorados na gotícula de óleo, com as cabeças polares voltadas para a fase aquosa. Legenda: () Tensoativo: () Cotensoativo.

Óleo

Água

A principal característica do sistema é a formação espontânea da fase interna, por homogeneização suave dos componentes da fórmula. Sua estabilidade termodinâmica oferece vantagens sobre as dispersões instáveis, como as suspensões e emulsões, porque pode ser utilizada por tempo muito mais amplo. As microemulsões apresentam grande potencial para uso como sistemas de administração de medicamentos porque podem funcionar como sistemas reservatórios e aumentar a permeabilidade da membrana, favorecendo a absorção local de medicamentos. Um exemplo clássico do uso das microemulsões como veículo de preparações oculares tópicas foi a microemulsão de timolol tendo como fase interna o miristato de isopropila, estabilizada por lecitina de ovo e 1-butanol como cotensoativo. A formulação final tinha aspecto translúcido, com média de diâmetro das gotículas da fase interna de 15 nm próprias para aplicação ocular. Estudo clínico comparando a atividade da pilocarpina formulada em microemulsão com a de um colírio foi desenvolvido administrando-se aleatoriamente, 2x/dia durante 7 dias, o medicamento formulado em microemulsão e 4x/dia o medicamento formulado em colírio convencional. Em ambos os casos, a PIO foi reduzida em cerca de 25% e não houve efeitos colaterais. Além disso, verificou-se que a administração da pilocarpina em microemulsão pela metade da dose relativa ao colírio comum foi suficiente para manter o mesmo efeito observado com o medicamento veiculada no colírio comum. A experiência com o antifúngico anfotericina B a 0,5%, veiculada na microemulsão de nutrição parenteral Intralipid a 20%, mostrou que o medicamento foi melhor tolerado em olhos de coelhos do que os colírios extemporâneos de referência. Mas, não houve melhora na pene-


343  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... tração ocular da anfotericina B em relação ao colírio referência, preparado com desoxicolato de sódio, para torná-la mais solúvel. Considerando que o desoxicolato é um composto tensoativo, pode ter havido aumento da permeabilidade da membrana com intensidade semelhante à que ocorreu com a microemulsão, explicando, dessa forma, a ausência de efeito. Trabalhos desenvolvidos no LaSBio-FCF-Unesp de Araraquara mostram que as microemulsões aumentam significativamente a solubilidade de anti-inflamatórios não esteroides e antibióticos e funcionam como sistemas reservatórios, os quais proporcionam atividade terapêutica mais intensa e por tempo prolongado. O moxifloxacino a 0,5% é formulado em microemulsão de dicaprilato/dicaprato de propilenoglicol estabililizada com fosfatidilcolina de soja e tween 20. A fórmula foi ajustada com concentração adequada de polímero termossensível Pluronic F-127 para melhorar a bioadesividade, e estearilamina para conferir caráter catiônico à microemulsão e proporcionar melhor adesão por atração eletrostática com a superfície negativamente carregada da córnea. O uso de moxifloxacino a 0,5% em dose única de 1 gota de microemulsão ou de colírio comercial, em concentrações idênticas, mostrou que o fármaco atinge concentrações idênticas (Fig. 9A) no humor aquoso depois de 30 min da instilação. Entretanto, depois de 6 h, o fármaco veiculado na microemulsão catiônica mantinha no humor aquoso concentração cerca de 10 vezes maior do que a do colírio comercial, sugerindo um possível efeito prolongado (Fig. 9A). Por outro lado, as concentrações medidas no vítreo (Fig. 9B) permaneceram praticamente constantes durante as 6 h após a instilação.

(MOX) µm/gl

2,0 1,6 1,2 0,8 0,4 0,0 0

A

1

2

3 4 Tempo (h)

5

6

(MOX) µm/gl

1,2

Figs. 9 (A e B)  Administração tópica de cloridrato de moxifloxacino a 0,5%. A. Humor aquoso, B. Humor vítreo. Legenda: () Microemulsão, () Colírio comercial.  

R

0,8 0,4 0,0

B

0

1

2

3 4 Tempo (h)

5

6

Facilitadores de penetração ocular Alguns compostos para facilitar a penetração ocular de fármacos podem ser usados como adjuvantes adicionados diretamente em formulações de vários tipos de medicamentos oftálmicos.


344  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... Ácido hialurônico O AH é um polímero biológico de alta massa molecular, constituído por repetidas unidades de dissacarídeo de ácido glicurônico e N-acetil-β-glicosamina. Está presente no vítreo e em pequenas concentrações no aquoso. O AH tem sido utilizado em diversas terapias oftálmicas, inclusive como agente protetor do endotélio corneano na cirurgia de substituição do vítreo, como lágrimas no tratamento de olho seco e aumento do tempo de residência pré-corneal de vários fármacos.

Ciclodextrinas Estruturalmente, as ciclodextrinas consistem em 6 a 8 unidades de D-glicopiranosil conectadas através de ligações glicosídicas α-1,4, gerando a α, β e γ-ciclodextrinas, respectivamente (Fig. 10). A configuração molecular mais estável para esses oligossacarídeos cíclicos não redutores é a forma de toroide, com a parte superior mais larga e a inferior mais estreita abrindo a estrutura. H2O H2O H2O

0 0 0

H2O

H2O

0

0 0

H2O

H2O

H2O

0 0 0

H2O

0

H2O H2O

H2O

H2O

0

7,9 A

H2O

H2O

H2O

0 0 0

H2O

H2O

H2O H2O H2O

6 CA-5 CA

54 A

Fig. 10 Estrutura química da molécula de HP-b-CD com o esquema da estrutura de toroide. http://www.cyclodex.com

Essa estrutura química é orientada de modo que os grupos hidroxila livres (ou substituídos) ficam expostos na superfície externa voltados para o solvente do meio, enquanto o interior do toroide é hidrofóbico, como resultado de um ambiente rico em elétrons proporcionado, em grande parte, pelos átomos de oxigênio glicosídicos. As principais aplicações oculares das ciclodextrinas é em preparações e uso tópico, incluindo aumento de solubilidade, estabilização química de fármacos, redução de irritação ocular e aumento da absorção local de fármaco. As ciclodextrinas hidrossolúveis, especialmente a hidropropil-β-ciclodextrina (HPβ-CD) e a sulfobutileter-β-ciclodextrina (SBE-β-CD), não apresentam toxicidade para os olhos e são muito bem toleradas em formulações tópicas para uso na forma de gotas. Por exemplo, a pilocarpina formulada em SBE-β-CD tem sua absorção ocular e sua meia-vida ocular aumentadas, enquanto a irritação ocular da profármaco lipofílico da pilocarpina é bastante diminuída pela HP-β-CD e SBE-β-CD. A ordem de toxicidade das ciclodextrinas para a córnea humana foi determinada como sendo: α-CD > DM-β-CD > SBE-β-CD = HP-β-CD > γ-CD. A HP-β-CD aumenta a permeabilidade ocular do acetato de dexametazona e inibe a conversão do sal acetato para a dexametazona, menos permeável. Considerando que somente o fármaco não ionizado é capaz de permear membranas, a liberação de medicamentos oculares complexados com ciclodextrinas pode ser limitada pelo passo da dissociação do complexo


345  |  Fisiologia, Farmacologia e Patologia Ocular - Conceitos Gerais, ... fármaco-CD na região pré-corneal, devido à limitada diluição das substâncias nessa área. A dissociação do complexo fármaco-CD depende fundamentalmente da ligação do fármaco com as proteínas pré-corneais, absorção pelos tecidos pré-corneais e do deslocamento do fármaco para fora dos complexos.

Conclusões As doenças oculares podem ser tratadas, dependendo de seu estímulo, por medicamentos contidos em sistemas de administração extremamente diversificados, os quais podem modificar significativamente tanto a biodisponibilidade quanto o tempo de duração do medicamento. De um lado, a concepção dos sistemas de liberação deve estar baseada no estímulo da doença a ser tratada: por exemplo, para uma doença crônica, ele deve envolver liberação programada para longo tempo. De outro lado, a estrutura do sistema de liberação condiciona a via a particularidades da administração, de forma que algumas vantagens e desvantagens podem ser ressaltadas (Tabela I). Ainda existe a necessidade do desenvolvimento de sistemas de liberação ocular, nos quais o medicamento seja administrado de modo minimamente invasivo, para preservar as estruturas anatômicas e fisiológicas dos olhos e diminuir problemas traumáticos advindos de cirurgias necessárias ao implante de dispositivos de liberação controlada para tratamento de doenças crônicas do segmento posterior dos olhos.

TABELA I  Vantagens e desvantagens dos sistemas de liberação ocular de medicamentos

Sistemas de liberação

Vantagens

Desvantagens

Sistemas biodegradáveis semissólidos: géis, pomadas oftálmicas etc.

Podem ser injetáveis Não necessitam ser retirados São flexíveis e móveis Possibilitam liberação controlada Adequados para tratamentos de curta e média durações

Possibilidade de atrapalhar a visão Opacidade local

Dispersões líquidas nanoparticuladas e microparticuladas

Injetáveis com agulha de fino calibre A liberação pode ser previsível Bom controle da liberação Possibilidade de targeting cellular Adaptável à terapia gênica

Podem apresentar burst inicial e final

Dispersões emulsionadas, microemulsionadas e lipossomos

Injetáveis com agulha de fino calibre Podem favorecer a absorção local

Meia-vida curta Dificuldade de controle da liberação

Dispositivos implantáveis biodegradáveis

Não precisam ser necessariamente retirados Adaptáveis a tratamentos

Podem deixar resíduos após esgotamento do medicamento

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