Córnea

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La córnea es la parte frontal transparente del ojo que cubre el iris, la pupila y la cámara anterior. Junto con la cámara anterior y el cristalino, la córnea refracta la luz y representa aproximadamente dos tercios de la potencia óptica total del ojo. En humanos, el poder refractivo de la córnea es de aproximadamente 43 dioptrías. La córnea se puede remodelar mediante procedimientos quirúrgicos como LASIK.

Si bien la córnea aporta la mayor parte del poder de enfoque del ojo, su enfoque es fijo. La acomodación (el reenfoque de la luz para ver mejor los objetos cercanos) se logra cambiando la geometría de la lente. Los términos médicos relacionados con la córnea a menudo comienzan con el prefijo " kerat- " de la palabra griega κέρας, cuerno.

Estructura

La córnea tiene terminaciones nerviosas amielínicas sensibles al tacto, la temperatura y los productos químicos; un toque de la córnea provoca un reflejo involuntario para cerrar el párpado. Debido a que la transparencia es de suma importancia, la córnea sana no tiene ni necesita vasos sanguíneos en su interior. En cambio, el oxígeno se disuelve en las lágrimas y luego se difunde por toda la córnea para mantenerla saludable.De manera similar, los nutrientes se transportan por difusión desde el líquido lagrimal a través de la superficie exterior y el humor acuoso a través de la superficie interior. Los nutrientes también llegan a través de las neurotrofinas suministradas por los nervios de la córnea. En los seres humanos, la córnea tiene un diámetro de unos 11,5 mm y un grosor de 0,5 a 0,6 mm en el centro y de 0,6 a 0,8 mm en la periferia. La transparencia, la avascularidad, la presencia de células inmunitarias residentes inmaduras y el privilegio inmunológico hacen de la córnea un tejido muy especial.

La proteína soluble más abundante en la córnea de los mamíferos es la albúmina.

La córnea humana limita con la esclerótica en el limbo corneal. En las lampreas, la córnea es únicamente una extensión de la esclerótica y está separada de la piel que la cubre, pero en los vertebrados más avanzados siempre se fusiona con la piel para formar una sola estructura, aunque compuesta por múltiples capas. En los peces y en los vertebrados acuáticos en general, la córnea no juega ningún papel en el enfoque de la luz, ya que tiene prácticamente el mismo índice de refracción que el agua.

Microanatomía

La córnea humana tiene cinco capas (posiblemente seis, si se incluye la capa de Dua). Las córneas de otros primates tienen cinco capas conocidas. Las córneas de gatos, perros, lobos y otros carnívoros solo tienen cuatro. De anterior a posterior las capas de la córnea humana son:

  1. Epitelio corneal: una capa de tejido epitelial multicelular extremadamente delgada (epitelio escamoso estratificado no queratinizado) de células de rápido crecimiento y fácil regeneración, que se mantiene húmeda con lágrimas. La irregularidad o el edema del epitelio corneal interrumpe la suavidad de la interfaz aire/película lagrimal, el componente más importante del poder refractivo total del ojo, lo que reduce la agudeza visual. El epitelio corneal se continúa con el epitelio conjuntival y está compuesto por unas 6 capas de células que se desprenden constantemente sobre la capa expuesta y se regeneran por multiplicación en la capa basal.
  2. Capa de Bowman (también conocida como membrana limitante anterior): cuando se habla en lugar de una membrana basal subepitelial, la capa de Bowman es una capa resistente compuesta de colágeno (principalmente fibrillas de colágeno tipo I), laminina, nidogen, perlecan y otros HSPG que protegen el estroma corneal. Cuando se analiza como una entidad separada de la membrana basal subepitelial, la capa de Bowman se puede describir como una región condensada acelular del estroma apical, compuesta principalmente de fibrillas de colágeno organizadas al azar pero estrechamente tejidas. Estas fibrillas interactúan y se unen entre sí. Esta capa tiene un grosor de ocho a 14 micrómetros (μm) y está ausente o es muy delgada en los no primates.
  3. Estroma corneal (también sustancia propia): una capa intermedia gruesa y transparente, que consta de fibras de colágeno dispuestas regularmente junto con queratocitos interconectados escasamente distribuidos, que son las células para la reparación y el mantenimiento general. Son paralelas y se superponen como las páginas de un libro. El estroma corneal consta de aproximadamente 200 capas de fibrillas de colágeno principalmente tipo I. Cada capa es de 1,5-2,5 μm. Hasta el 90% del espesor corneal está compuesto por estroma. Hay 2 teorías de cómo se produce la transparencia en la córnea:
    1. Los arreglos reticulares de las fibrillas de colágeno en el estroma. La dispersión de la luz por las fibrillas individuales se cancela por la interferencia destructiva de la luz dispersada por otras fibrillas individuales.
    2. El espaciado de las fibrillas de colágeno vecinas en el estroma debe ser < 200 nm para que haya transparencia. (Goldman y Benedek)
  4. Membrana de Descemet (también membrana limitante posterior): una capa acelular delgada que sirve como la membrana basal modificada del endotelio corneal, de la cual se derivan las células. Esta capa está compuesta principalmente por fibrillas de colágeno tipo IV, menos rígidas que las fibrillas de colágeno tipo I, y tiene un grosor de entre 5 y 20 μm, según la edad del sujeto. Justo anterior a la membrana de Descemet, una capa muy delgada y fuerte, la capa de Dua, de 15 micras de espesor y capaz de soportar 1,5 a 2 bares de presión.
  5. Endotelio corneal: una monocapa escamosa simple o cuboide baja, de aproximadamente 5 μm de espesor, de células ricas en mitocondrias. Estas células son responsables de regular el transporte de fluidos y solutos entre los compartimentos estromal acuoso y corneal. (El término endotelioes un nombre inapropiado aquí. El endotelio corneal está bañado por humor acuoso, no por sangre o linfa, y tiene un origen, función y apariencia muy diferente del endotelio vascular). A diferencia del epitelio corneal, las células del endotelio no se regeneran. En cambio, se estiran para compensar las células muertas, lo que reduce la densidad celular general del endotelio, lo que afecta la regulación de fluidos. Si el endotelio ya no puede mantener un equilibrio de fluidos adecuado, se producirá una inflamación del estroma debido al exceso de fluidos y la subsiguiente pérdida de transparencia, lo que puede provocar edema corneal e interferencia con la transparencia de la córnea y, por lo tanto, perjudicar la imagen formada.Las células de pigmento del iris depositadas en el endotelio de la córnea a veces se pueden lavar en un patrón vertical distinto por las corrientes acuosas, esto se conoce como huso de Krukenberg.

Inervación

La córnea es uno de los tejidos más sensibles del cuerpo, ya que está densamente inervada con fibras nerviosas sensoriales a través de la división oftálmica del nervio trigémino a través de 70 a 80 nervios ciliares largos. Las investigaciones sugieren que la densidad de los receptores del dolor en la córnea es de 300 a 600 veces mayor que la de la piel y de 20 a 40 veces mayor que la de la pulpa dental, lo que hace que cualquier lesión en la estructura sea terriblemente dolorosa.

Los nervios ciliares corren debajo del endotelio y salen del ojo a través de orificios en la esclerótica aparte del nervio óptico (que transmite solo señales ópticas). Los nervios ingresan a la córnea a través de tres niveles; escleral, epiescleral y conjuntival. La mayoría de los haces dan lugar por subdivisión a una red en el estroma, desde la cual las fibras irrigan las diferentes regiones. Las tres redes son, medioestromal, subepitelial/subbasal y epitelial. Los campos receptivos de cada terminación nerviosa son muy grandes y pueden superponerse.

Los nervios corneales de la capa subepitelial terminan cerca de la capa epitelial superficial de la córnea en un patrón espiral logarítmico. La densidad de los nervios epiteliales disminuye con la edad, especialmente después de la séptima década.

Función

Refracción

El componente óptico se ocupa de producir una imagen invertida reducida en la retina. El sistema óptico del ojo consta no solo de dos, sino de cuatro superficies: dos en la córnea y dos en el cristalino. Los rayos se refractan hacia la línea media. Los rayos distantes, debido a su naturaleza paralela, convergen en un punto de la retina. La córnea admite luz en el mayor ángulo. Los humores acuoso y vítreo tienen un índice de refracción de 1,336-1,339, mientras que la córnea tiene un índice de refracción de 1,376. Debido a que el cambio en el índice de refracción entre la córnea y el humor acuoso es relativamente pequeño en comparación con el cambio en la interfase aire-córnea, tiene un efecto de refracción insignificante, típicamente -6 dioptrías. La córnea se considera una lente de menisco positivo.En algunos animales, como especies de aves, camaleones y una especie de pez, la córnea también puede enfocarse.

Transparencia

Tras la muerte o la extirpación de un ojo, la córnea absorbe el humor acuoso, se espesa y se vuelve borroso. La transparencia se puede restaurar colocándolo en una cámara tibia y bien ventilada a 31 °C (88 °F, la temperatura normal), permitiendo que el líquido salga de la córnea y se vuelva transparente. La córnea toma líquido del humor acuoso y de los pequeños vasos sanguíneos del limbo, pero una bomba expulsa el líquido inmediatamente después de entrar. Cuando la energía es deficiente, la bomba puede fallar o funcionar demasiado lentamente para compensar, lo que provoca una hinchazón. Esto surge con la muerte, pero un ojo muerto puede colocarse en una cámara caliente con una reserva de azúcar y glucógeno que generalmente mantiene la córnea transparente durante al menos 24 horas.

El endotelio controla esta acción de bombeo y, como se ha comentado anteriormente, su daño es más grave y es causa de opacidad e hinchazón. Cuando se produce un daño en la córnea, como en una infección viral, el colágeno utilizado para reparar el proceso no se dispone de forma regular, lo que da lugar a una mancha opaca (leucoma).

Significación clínica

Los trastornos corneales más comunes son los siguientes:

Administración

Procedimientos quirúrgicos

Varias técnicas de cirugía ocular refractiva cambian la forma de la córnea para reducir la necesidad de lentes correctivos o mejorar el estado refractivo del ojo. En muchas de las técnicas utilizadas hoy en día, la remodelación de la córnea se realiza mediante fotoablación con el láser excimer.

También hay córneas sintéticas (queratoprótesis) en desarrollo. La mayoría son meras inserciones de plástico, pero también existen aquellas compuestas de materiales sintéticos biocompatibles que fomentan el crecimiento de tejido en la córnea sintética, promoviendo así la biointegración. Otros métodos, como las membranas magnéticas deformables y la estimulación magnética transcraneal ópticamente coherente de la retina humana, aún se encuentran en etapas muy tempranas de investigación.

Otros trámites

La ortoqueratología es un método que utiliza lentes de contacto especializados duros o rígidos permeables a los gases para remodelar transitoriamente la córnea a fin de mejorar el estado de refracción del ojo o reducir la necesidad de anteojos y lentes de contacto.

En 2009, investigadores del centro médico de la Universidad de Pittsburgh demostraron que las células madre recolectadas de córneas humanas pueden restaurar la transparencia sin provocar una respuesta de rechazo en ratones con daño corneal. Para las enfermedades epiteliales de la córnea como el síndrome de Stevens Johnson, la úlcera corneal persistente, etc., las células madre del limbo corneal expandidas in vitro derivadas del limbo suprabasal contralateral autólogo (normal) resultan eficaces, ya que la expansión basada en la membrana amniótica es controvertida.Para enfermedades endoteliales, como la queratopatía ampollosa, se ha demostrado que las células precursoras endoteliales de córnea de cadáver son eficaces. Se espera que las tecnologías de ingeniería tisular emergentes recientemente sean capaces de hacer que las células corneales de un donante cadavérico se expandan y sean utilizables en el ojo de más de un paciente.

Retención y permeabilidad corneal en la administración tópica de fármacos al ojo

La mayoría de los agentes terapéuticos oculares se administran al ojo por vía tópica. La córnea es una de las principales barreras para la difusión de fármacos debido a su naturaleza altamente impermeable. Su irrigación continua con un líquido lagrimal también da como resultado una mala retención de los agentes terapéuticos en la superficie ocular. La mala permeabilidad de la córnea y el rápido lavado de los agentes terapéuticos de la superficie ocular dan como resultado una biodisponibilidad muy baja de los fármacos administrados por vía tópica (típicamente menos del 5%). La retención deficiente de las formulaciones en las superficies oculares podría mejorar potencialmente con el uso de polímeros mucoadhesivos. La permeabilidad del fármaco a través de la córnea podría facilitarse con la adición de potenciadores de la penetración en las formulaciones tópicas.

Trasplante

Si el estroma corneal desarrolla opacidad, irregularidad o edema visualmente significativo, se puede trasplantar una córnea de un donante fallecido. Debido a que no hay vasos sanguíneos en la córnea, también hay pocos problemas de rechazo de la nueva córnea.

Cuando se necesita una córnea para trasplante, como de un banco de ojos, el mejor procedimiento es retirar la córnea del globo ocular, evitando que la córnea absorba el humor acuoso.

Hay una escasez mundial de donaciones de córnea, lo que limita gravemente la disponibilidad de trasplantes de córnea en la mayor parte del mundo. Un estudio de 2016 encontró que 12,7 millones de personas con discapacidad visual necesitaban un trasplante de córnea, con solo 1 córnea disponible por cada 70 necesarias. Muchos países tienen listas de espera de años para la cirugía de trasplante de córnea debido a la escasez de córneas donadas. Solo un puñado de países tiene un suministro lo suficientemente grande de córneas donadas para satisfacer la demanda local sin una lista de espera, incluidos Estados Unidos, Italia y Sri Lanka.