Se sabe que varias reacciones producen intermediarios altamente reactivos en el cristalino como el superóxido, hidroperóxidos o radicales hidroxilo y también de H2O2. Sin embargo estos compuestos son habitualmente mantenidos en niveles no dañinos por el sistema antioxidante del mismo. Los mecanismos defensivos incluyen al glutatión, el sistema de la peroxidasa, la superóxido dismutasa (SOD) y la catalasa. Cambios en los niveles de glutatión y de la actividad de estas enzimas en diferentes partes del ojo ocurren en el envejecimiento, diabetes, la irradiación y por el efecto de algunas drogas. En el caso de las cataratas, el menor nivel de protección antioxidante del humor acuoso en algunos tipos sugiere una mayor intensidad del estrés oxidativo en ellas, y se encuentra un nivel elevado de H2O2 en estos pacientes.
Aunque la mayor parte de las cataratas aparecen con la edad avanzada, hay otros factores de riesgo que aceleran su desarrollo, incluyendo la luz ultravioleta solar. De ellas las radiaciones ultravioletas del tipo A (UVA, 320 - 400 nm) son las de efectos más dañinos pues las defensas son poco activas contra ellas, favoreciendo el estrés fotooxidativo (9-10). La fotooxidación puede ocurrir a través de fotosensibilizadores o directamente por absorción de radiaciones por aminoácidos aromáticos como el triptófano o tirosina. En las reacciones de fotosensibilización una molécula absorbe luz de una longitud de onda dada, excitándose. Esta molécula excitada transfiere esa energía al oxígeno molecular, originando el oxígeno singlet, una de las especies reactivas de oxígeno (ERO) que puede atacar a otros compuestos celulares. Estrés fotooxidativo inducido por la radiación solar es hoy considerado crucial en la formación de cataratas seniles.
Las relaciones epidemiológicas entre el hábito de fumar y la aparición de cataratas han sido también bien estudiadas. Se estima que en cada bocanada de humo ingresa al organismo la impresionante cifra de 1 015 radicales libres, carga tan elevada que explica el estrés oxidativo a que se someten los fumadores. Hay una relación dosis respuesta dependiente entre el consumo de tabaco y el riesgo de desarrollar cataratas. Este riesgo está más frecuentemente asociado al hábito de fumar pipa (OR = 3,1; 95% CI 1,5 - 8,2) que a fumar cigarrillos (OR = 1,5; 95% CI 1,1),10 lo cual puede deberse a que los fumadores de pipa como acostumbrar a inhalar menos el humo que los de cigarrillo, provocan más corrientes laterales de humo, lo que resulta más dañino, ya sea por la entrada directa de productos de la combustión del tabaco a los ojos o por elevación de la temperatura del cristalino.
Un papel importante juega el glutatión reducido con su efecto antioxidante manteniendo los grupos tiol de forma reducida, lo que garantiza la transparencia del cristalino.
Por lo anterior actualmente se desarrollan tratamientos antioxidantes para la prevención y curación de esta patología. Ejemplo de esto es la N-acetilcarnosina que actúa a nivel molecular protegiendo al cristalino con su efecto antioxidante.
RETINOPATÍA DIABÉTICA Y ESTRÉS OXIDATIVO.
La retinopatía diabética es la complicación más frecuente de la diabetes mellitus, afectando al 90% de los diabéticos con más de un 5% de casos de ceguera legal, siendo la retinopatía diabética proliferante la primera causa de ceguera en adultos jóvenes en los países occidentales; hay pruebas evidentes de que la severidad y rapidez en el comienzo de la retinopatía diabética está influenciada por factores genéticos (9,10,11). En los diabéticos el cambio patológico más precoz, es un aumento del flujo circulatorio retiniano aparecen después los cambios histológicos evidenciables: pérdida de pericitos, engrosamiento de la membrana basal, pérdida de células endoteliales y oclusión de los capilares retinianos, con la consiguiente hipoxia y neovascularización de la retina: en este escenario la visión normal, e incluso útil, es imposible.
Ensayos clínicos a gran escala han identificado a la hiperglicemia como la clave para el incremento en la producción de especies reactivas de oxígeno a través de la activación de la proteinquinasa C, del aumento de la vía del poliol y de la glicosilación no enzimática de proteínas (13). Sin embargo a pesar del control de los niveles de glucosa sanguínea, la mayoría de los pacientes diabéticos son afectados por la retinopatía, la que puede progresar a formas severas.
La glicosilación avanzada de proteínas comienza con la reacción de Maillard, un proceso no enzimático que se inicia cuando las proteínas son expuestas a la glucosa u otro carbohidrato. Se generan primero bases de Schiff que conducen a los productos de Amadori, más estables. Los compuestos de Amadori tienen grupos cetoles que tienen la propiedad de reducir al oxígeno molecular y formar radicales superóxido capaces de degradar al colágeno, pero también pueden originar radicales hidroxilo, mucho más tóxicos y con ello originar la degradación de proteínas (12,13). Estas reacciones originan además centros reactivos en las proteínas modificadas capaces de catalizar reacciones redox que se convierten en sitios activos estables para la formación de radicales libres, lo que explica por qué se incrementa el daño oxidativo en lípidos, proteínas y el ADN.
Las mitocondrias retinianas son tanto fuente como blanco de las ERO, pues se ha demostrado que el estrés oxidativo induce muerte apoptótica de las células de los capilares de la retina por ataque directo a las mitocondrias. La apoptosis por daño mitocondrial requiere de la liberación del citocromo c de las mismas y la activación de una clase específica de proteasas citoplasmáticas conocidas como caspasas. También hay mecanismos de protección como la existencia de la Bcl-2, proteína antiapoptótica localizada en la mitocondria que inhibe la liberación del citocromo c y protege contra la apoptosis inducida por estrés oxidativo.
No obstante, los altos valores de superóxido en la retina, pueden hacer a la mitocondria disfuncional, con translocación desde el citoplasma a la mitocondria de la proteína proapoptótica Bax y pérdida del citocromo c fuera de ella (14,15). El origen radicálico se comprueba porque la inhibición de la producción de superóxido impide la disfunción mitocondrial inducida por la glucosa, la activación de la caspasa-3 y la muerte celular en las células de los capilares.
Las alteraciones microvasculares en la retina del diabético se han estudiado mucho, pero poco se sabe de los cambios que se producen en las neuronas retinianas; Barber et al demostraron que la degeneración neurorretiniana (glial y neuronas) ocurre de forma precoz en el curso de la diabetes y es considerada un componente de primer orden en la patología de la retinopatía diabética, además la muerte neuronal ocurre por apoptosis (16,18). El vítreo del diabético es especial con una concentración 20 veces mayor de productos finales de la glicoxilación (glicoxilación no enzimática) en comparación del vítreo de un control, favoreciendo la progresión de la retinopatía diabética, ya que los cambios glicoxilativos en la interfase vítreo-retiniana estimulan la migración celular y la proliferación desde la retina al cortex vítreo.
El ácido glutámico es el neurotransmisor excitador fundamental del sistema nervioso central, recientemente se ha concedido gran importancia al glutámico como mediador de procesos isquémicos en la retina y en el nervio óptico (5-17,18). Estudios de microdiálisis han demostrado que las elevaciones de glutámico en vítreo reflejan las elevaciones del mismo en el espacio extracelular de la retina. Igualmente, el bloqueo de los receptores del glutámico (NMDA= N-methyl-D-aspatate) confiere protección a la retina en fenómenos isquémicos y en presencia de células de Müller el glutámico es retirado eficientemente (19). En los procesos isquémicos agudos se produce un aumento del glutámico en vítreo que induce una modificación histológica, mayor cuanto más largo sea el proceso de isquemia-reperfusión (20), en los procesos de isquemia crónica el aumento de glutámico induce una alteración de las células ganglionares de la retina con una reducción del 42%; por tanto este aminoácido es tóxico para las células retinianas, aumentando su estrés oxidativo (21). Estudios en experimentación humana y animal (22) demuestran un incremento en la concentración de glutámico en el vítreo de retinas diabéticas y este aumento no es sino expresión de una elevación en la concentración de este aminoácido en la retina.
GLAUCOMA Y ESTRÉS OXIDATIVO.
El humor acuoso se genera y evacua de forma constante y equilibrada en las estructuras del segmento anterior del ojo para su propia nutrición y el mantenimiento del tono ocular (23). La regulación de la presión intraocular (PIO) depende del equilibrio de complejos mecanismos implicados en la producción y drenaje del humor acuoso, entre ellos la estabilidad y supervivencia de los fenotipos celulares implicados y el mantenimiento de la homeostasis. Existe evidencia de que las especies reactivas de oxígeno juegan papel importante en el glaucoma primario de ángulo abierto. Se ha comprobado daño oxidativo en el ADN de estos pacientes. También avalan la hipótesis del daño oxidativo en pacientes glaucomatosos el incremento a la resistencia del flujo en la cámara anterior del ojo en presencia de altos niveles de peróxido de hidrógeno, la abundante actividad antioxidante de la malla trabecular, el incremento significativo en la actividad de enzimas en el humor acuoso de estos pacientes y la afectación que produce el H2O2 a la malla trabecular (2).
El óxido nítrico (ON) es un gas hidrofóbico de vida corta, producido endógenamente y que posee una estructura química relativamente sencilla. El óxido nítrico (ON) se sintetiza de forma endógena a partir de la L-arginina, el oxígeno y la NADPH, según aparece en las reacciones siguientes mediadas por las enzimas óxido nítrico sintasas (ONSs), y de las cuales se han identificando tres isoformas: NOS1 (también llamada NOS neuronal, nNOS o NOS I), NOS2 (NOS inducible, iNOS ó NOS II) y NOS3 (NOS endotelial, eNOS o NOS III). Todos los subtipos producen óxido nítrico (ON), L-citrulina y NADP+ precisando también el grupo hemo y el Ca2+/calmodulina como cofactores, A finales de los años 70 se demostró que los efectos vasodilatadores de la nitroglicerina y otros nitratos estaban mediados por el óxido nítrico (ON) y que éste último podía activar la enzima guanilil ciclasa soluble en las células musculares lisas de los vasos sanguíneos. Esto permitió conocer los mecanismos de síntesis de GMP cíclico por parte del enzima específico.