Il vitreo
Il corpo vitreo è una struttura gelatinosa che occupa lo spazio tra la membrana limitante interna (ILM) sulla superficie della retina e la capsula del cristallino posteriore. È situato nel segmento posteriore dell’occhio e riempie la camera vitrea, che rappresenta circa l’80% del volume oculare. È una struttura complessa che ha molte caratteristiche anatomiche, tra cui la membrana ialoidea, lo spazio di Berger, lo spazio di Erggelet, il legamento di Wieger, il canale di Cloquet e lo spazio di Martegiani. Le fibrille di collagene attaccano il vitreo al disco del nervo ottico e all’ora serrata, al Wieger-band, al lato dorsale del cristallino. Il vitreo si attacca anche fermamente alla capsula del cristallino, ai vasi retinici e alla macula e la dimensione e la forma assicurano anche che rimanga attaccato alla retina. Essendo una sostanza trasparente, permette alla luce di passare attraverso e raggiungere la retina. Quando la luce viaggia attraverso il vitreo fino alla retina, viene poi tradotta in informazioni percepite come “visive” e trasmessa dal nervo ottico al cervello nella corteccia visiva occipitale.
Composto principalmente da acqua, il vitreo contiene anche una piccola percentuale di collagene, glicosaminoglicani, elettroliti e proteine. Questa composizione conferisce al vitreo le sue proprietà uniche di trasparenza e viscosità. Esso origina in parte dal mesoderma e in parte dal neuroectoderma, per cui il vitreo condivide proprietà biochimiche con le sinovie, e sia il liquido sinoviale che il vitreo sono tessuti viscoelastici.
La composizione vitreale umana analizzata da soggetto vivente del 2016 è risultata essere:
- sodio, 146,7 ± 3,3 (145,4-148,0) mmol/L;
- potassio, 5,73 ± 0,86 (5,39-6,08) mmol/L;
- cloruro, 121,6 ± 2,6 (120,6-122,7) mmol/L; calcio, 1,128 ± 0,518 (0,923-1,333) mmol/L;
- magnesio, 0,900 ± 0,158 (0,838-0,962) mmol/L;
- glucosio, 2,97 ± 0,98 (2,58-3,36) mmol/L;
- lattato, 3,97 ± 1,09 (3,54-4,40) mmol/L;
- osmolalità, 289,5 ± 6,9 (286,6-292,5) mOsm/kg; BOHB, 0,0937 ± 0,0472 (0,0750-0,1124) mmol/L;
- rame, 0,519 ± 0,269 (0,412-0,625) µmol/L;
- zinco, 1,95 ± 1,09 (1,52-2,38) µmol/L;
- selenio, 0,1035 ± 0,0276 (0,0923-0,1146) µmol/L;
- ferro, 3,11 ± 1,40 (2,56-3,66) µmol/L; ferritina, 19,5 ± 10,3 (15,5-23,6) µg/L;
- transferrina, 0,0878 ± 0,0526 (0,0670-0,1086) g/L.
La biochimica del vitreo non è stata trovata significativamente diversa tra i partecipanti maschi e femmine. Inoltre nel vitreo sono presenti numerosi antiossidanti, oggetto di questo articolo.
Funzioni del vitreo
Storicamente il vitreo è stato considerato solo come un cuscinetto inerte trasparente deputato al mantenimento della forma del globo oculare. Ultimamente le sue funzioni sono state approfondite e rivalutate. Il vitreo, infatti, può anche svolgere un ruolo nella fisiologia dell’ossigeno dell’occhio e funge da serbatoio per gli antiossidanti, cosa purtroppo non compresa e considerata approfonditamente dal mondo medico. Come è comprensibile questa caratteristica di serbatoio e riserva di antiossidanti ha implicazioni nella fisiopatologia delle malattie oculari e nella gestione nutrizionale preventiva e curativa di esse.
Corpi mobili vitreali e degenerazione del vitreo
La degenerazione vitrea è un processo naturale che si verifica con l’invecchiamento nella maggior parte delle persone. Alcuni dei fattori di rischio per la degenerazione vitrea sono:
- Invecchiamento. La degenerazione del gel vitreo inizia presto nella vita, con una piccola percentuale del gel vitreo che si liquefa e si restringe entro i 18 anni. Ma la maggior parte del gel vitreo manterrà quindi la consistenza gelatinosa fino all’età di 50 anni, quando riprende il processo di degenerazione, per cui i fenomeni di percezione di corpi mobili aumenta con il passare del tempo.
- Miopia elevata. La miopia elevata è un fattore di rischio per il distacco del vitreo posteriore (PVD), una complicazione della degenerazione vitrea. Uno studio ha dimostrato che nel vitreo di persone affette da retinopatia miopica le proteine vitreali sono presenti in quantità modificate rispetto alla popolazione sana, evidenziando le bidirezionalità dell’interazione vitreo/retina.
- Chirurgia oculare: La chirurgia oculare può aumentare il rischio di alterazioni vitreali. Ad esempio la chirurgia della cataratta induce modificazioni nel proteoma vitreale.
I cambiamenti osservati supportano l’ipotesi che alterazioni nel proteoma dell’umor vitreo si verificano negli occhi pseudofachici con concomitanti alterazioni nella struttura dell’umor vitreo. Queste modifiche del microambiente della retina possono contribuire allo sviluppo di complicanze retiniche dopo l’intervento di cataratta.
- Trauma oculare e cranico. Il trauma oculare può portare a distacco di vitreo e formazione di floaters, ovvero corpi mobili, per effetto della trasmissione delle onde d’urto. In caso di disturbi acuti, infatti, si consiglia riposo per qualche settimana, per limitare le succussioni vitreali.
- Fumo, obesità, diabete e altre malattie metaboliche: Questi fattori possono aumentare il rischio di malattie retiniche, che possono essere associate alla degenerazione vitrea a causa di cambiamenti redox, degli alterati scambi tra circolo ematico, linfatico e strutture oculari. Nella retinopatia diabetica, ad esempio, è dimostrato come sia presente la deplezione dalla vitamina c nel vitreo.
- Storia familiare di malattie retiniche: Una storia familiare di malattie retiniche può aumentare il rischio di degenerazione vitrea. In questo senso si comprende l’importanza della azione sulla epigenetica degli alimenti assunti tramite la dieta.
Corpi mobili vitreali
I corpi mobili vitreali, noti anche come “floaters”, sono piccoli aggregati di sostanza gelatinosa che si formano all’interno del vitreo. Semplificando molto, possiamo affermare che questi aggregati sono costituiti da acqua e proteine alterate nella loro struttura terziaria e agglomerate. Con l’invecchiamento, il vitreo diventa più liquido, perdendo la sue proprietà viscoelastiche, e le piccole fibre disciolte in esso iniziano ad aggregarsi, causandone alterazioni della trasparenza. Questi aggregati, dunque, causano la proiezione di ombre sulla retina, interferendo con la luce incidente e causando i sintomi visivi associati ai floaters come visione di ombre mobili nel campo visivo, dalla forma più svariata (ragnatele, moscerini, filamenti, capelli, ecc). Se il processo di alterazione del vitreo avviene improvvisamente, come accade nel distacco di vitreo acuto, esso può determinare trazioni sulla retina, stimolando la retina elettro-meccanicamente, con conseguente invio di un segnale neurologico, nato dalla stimolazione dei recettori retinici, interpretato dal cervello come luce. Il distacco di vitreo acuto, infatti, si manifesta spesso con comparsa improvvisa di ombre nel campo visivo e lampi di luce ricorrenti. Si tratta il più delle volte di una entità benigna, ma con possibili complicanze gravi quali il distacco di retina a seguito di trazioni e rotture retiniche.
Antiossidanti e vitreo
Come prima accennato, il corpo vitreo contiene una serie di antiossidanti che svolgono un ruolo cruciale nel mantenere l’equilibrio ossidativo all’interno dell’occhio. Gli antiossidanti vitreali possono essere ampiamente classificati in antiossidanti enzimatici e non enzimatici. Passeremo rapidamente in rassegna i principali antiossidanti presenti nel vitreo non prima di ri-sottolineare quanto che lo stress ossidativo, definito come uno squilibrio tra pro-ossidanti e antiossidanti, sia un fattore chiave nella fisiopatologia di molte malattie vitreo-retiniche, come la retinopatia diabetica, la degenerazione maculare legata all’età, il distacco della retina e la vitreo-retinopatia proliferativa e, pertanto, la comprensione del ruolo degli antiossidanti nel vitreo è fondamentale per lo sviluppo di strategie preventive e terapeutiche per queste condizioni che, quando si manifestano, costituiscono problemi medici rilevanti.
Uno degli antiossidanti più noti presenti nel vitreo è l’acido ascorbico, o vitamina C3. L’acido ascorbico ha tre diversi meccanismi protettivi nell’umore acqueo: spegnimento o blocco della fluorescenza delle biomolecole, controllo della biotrasformazione generata dalla stessa fluorescenza e l’assorbimento diretto dei raggi ultravioletti. Anche la vitamina B2 è stata rilevata nel vitreo umano e animale, e pare svolga un ruolo essenziale nel ciclo redox del glutatione, oltre che costituire un precursore di coenzimi coinvolti nel metabolismo energetico.
L’analisi proteomica del vitreo umano ha rivelato proteine e diversi costituenti di amminoacidi che svolgono un ruolo importante nello sviluppo oculare e funzionano come antiossidanti come taurina, cisteina, acido urico, tirosina e altri.
Queste proteine aiutano a neutralizzare i radicali liberi e a prevenire il danno ossidativo alle strutture oculari. Accenneremo solo alcuni concetti inerenti a questo tema, per esigenze di spazio.
Il glutatione può contribuire alla rimozione dei radicali liberi, proteggendo dalla perossidazione lipidica, mentre la Taurina potrebbe essere coinvolta negli scambi ionici tra vitreo, retina e segmento anteriore. La cristallina, un proteina dello stress che si accumula all’interno del cristallino, pare svolga una funziona anti apoptotica, inibendo la formazione di ROS, mentre la cisteina, un aminoacido non essenziale, aiuta a mantenere l’equilibrio redox all’interno dei tessuti, insieme alla tirosina, dalle funzioni antiossidanti.
Nel vitreo è presente anche albumina sierica dalle proprietà antiossidanti, e la transferrina che potrebbe ridurre la tossicità del ferro in caso di emorragia vitreale, frequente nei traumi, nelle rotture retiniche e nei diabetici. A questo proposito, alcuni studiosi hanno rilevato livelli significativamente aumentati dell’antiossidante peroxiredoxin-1 (PRDX1) nel vitreo affetto da retinopatia diabetica proliferativa.
Sali minerali e vitreo
I sali minerali sono nutrienti inorganici essenziali per il funzionamento dell’organismo umano. Sono suddivisi in macroelementi, presenti in quantità maggiori nel corpo umano, e microelementi o oligoelementi, presenti in piccole quantità.
• Macroelementi come calcio, fosforo, magnesio, potassio, sodio, sono presenti in quantità maggiori nel corpo umano, con un fabbisogno giornaliero superiore ai 100 mg. Ad esempio, il calcio e il fosforo sono componenti fondamentali delle ossa e dei denti, mentre il calcio partecipa alla coagulazione del sangue, alla conduzione degli impulsi nervosi, interviene nella contrazione muscolare e regola la permeabilità dei vasi.
• Gli oligoelementi o microelementi, come ferro, rame, zinco, iodio, selenio, sono presenti in piccole quantità, con un fabbisogno non superiore ai 100 mg al giorno. Questi elementi svolgono un ruolo essenziale nella regolazione delle funzioni dell’organismo poiché sono coinvolti nella produzione di enzimi, ormoni e altre sostanze che aiutano a regolare il metabolismo, la crescita, l’attività, lo sviluppo e il funzionamento di organi e sistemi.
I principali oligoelementi importanti per il vitreo sono selenio e zinco che hanno proprietà antiossidanti.
Il selenio si trova curiosamente in concentrazioni maggiori nel vitreo maschile che femminile e viene incorporato in enzimi antiossidanti (i selenio-enzimi). Le fonti ricche di selenio includono frutti di mare, prodotti a base di carne e cereali. Le fonti a bassi livelli includono latte, frutta e verdura.
Lo zinco è il secondo metallo più essenziale nel corpo e il più abbondante nell’occhio, ed è presente già nel vitreo dei neonati. Non sono chiare le sue funzioni nel corpo vitreo, mentre i ruoli antiossidanti sono noti.
Acido urico e vitreo
A concentrazioni normali l’acido urico si comporta come antiossidante, mentre in presenza di forti stress ossidativi lo squilibrio redox fa sì che diventi ossidante. Nel vitreo bovino, la concentrazione di UA è 170 µM [ 160 ]. Livelli di UA intravitreale di 156–170 µmol/L sono stati riportati in soggetti con edema maculare diabetico, 3 volte superiori rispetto ai controlli non diabetici (52–70 µmol/L).
Antiossidanti enzimatici nel vitreo.
Gli enzimi antiossidanti rilevati nel vitreo sono superossido dismutasi, glutatione perossidasi e catalasi.
- Superossido dismutasi (SOD): la SOD è un enzima metallo-proteico che catalizza i radicali superossido in perossido di idrogeno e ossigeno molecolare. La SOD interagisce con specifici proteoglicani alla base e alla corteccia del vitreo e funziona per regolare la risposta allo stress ossidativo nel vitreo e per prevenire il danno ossidativo alla retina neurale adiacente.
- Glutatione perossidasi (GPX): dei cinque isoenzimi appartenenti a questa famiglia di selenio-enzimi, il GPX extracellulare e il fosfolipide GPx4 si trovano all’interno del corpo vitreo. Le prove provenienti da studi bioanalitici su questo enzima indicano che meno del 50% del GPX è attivo nel vitreo. Inoltre, l’attività enzimatica antiossidante del GPX è stata attribuita alla forma tetramerica e non a quella monomerica e questa attività antiossidante dipende dalla disponibilità di GSH ridotto.
- Catalasi: la catalasi è un’emoproteina tetraedrica che protegge i tessuti dagli effetti tossici del perossido convertendo i perossidi in acqua e ossigeno. Il corpo vitreo umano ha una concentrazione media di 58 µl di O 2 per mg di proteina solubile della catalasi.
Considerazioni
Dunque gli antiossidanti presenti nel vitreo, come l’acido ascorbico e gli inibitori della glicazione delle fibre di collagene come la L-lisina e il procianidina, sono fondamentali nell’equilibrio della salute oculare e possono ridurre i disturbi visivi associati alle opacità vitreali.
Uno studio recente ha dimostrato che la supplementazione con un complesso di micronutrienti con proprietà antiossidanti e antiglicanti, composto da 125 mg di L-lisina, 40 mg di vitamina C, 26,3 mg di estratto di semi d’uva, 5 mg di zinco e 60 mg di flavonoidi di agrumi ha portato a un miglioramento significativo dei sintomi visivi soggettivi (67%), a una diminuzione significativa dell’opacità vitrea (tasso di successo del 76,9%) e a un miglioramento significativo della sensibilità al contrasto rispetto al placebo. Da sottolineare che la complessità di una valutazione oggettiva delle opacità vitreali e la soggettività della loro percezione rende difficoltoso capire l’efficacia dei surplus nutrizionali.
È comunque verosimile che livelli adeguati di tutti gli antiossidanti intravitreali possono essere protettivi contro la degenerazione vitrea, prevenendo e persino migliorando la percezione delle miodesopsie, così come mitigando varie altre vitreo-retinopatie. La deplezione degli antiossidanti vitreali potrebbe essere causa o concausa della degenerazione vitreale, mentre la stessa carenza potrebbe contribuire a malattie quali cataratta, glaucoma, retinopatie in genere, come la degenerazione maculare.
Nutrizione, dieta e vitreo
Gli antiossidanti assunti con la dieta svolgono un ruolo cruciale nel mantenimento della salute oculare (oltre che generale) e nella prevenzione delle malattie oculari degenerative, inclusa la degenerazione vitrea e le malattie retiniche. Questi composti possono neutralizzare i radicali liberi e ridurre lo stress ossidativo, che è un fattore chiave nella patogenesi di molte malattie oculari.
Tra i principali componenti da assumere costantemente con una dieta a fini protettivi e, per quanto possibile curativi, del vitreo troviamo:
- Vitamine liposolubili: Le vitamine liposolubili come la vitamina A (retinolo) e la vitamina E (α-tocoferolo) sono potenti antiossidanti che possono proteggere la retina dal danno ossidativo. La vitamina A è essenziale per la funzione dei fotorecettori nella retina, mentre la vitamina E può proteggere le membrane cellulari dal danno ossidativo.
- Vitamina C (acido ascorbico): La vitamina C è un potente antiossidante idrosolubile che può neutralizzare i radicali liberi nell’umor acqueo e nel vitreo. Può anche rigenerare la forma attiva della vitamina E, potenziando ulteriormente la capacità antiossidante dell’occhio. Sebbene la vitamina C (acido ascorbico) sia nota come un antiossidante vitale nell’umor vitreo, la sua concentrazione fisiologica (1-2 mM) ha dimostrato di essere tossica per le cellule epiteliali della retina e del cristallino in colture cellulari in vitro. Tuttavia, la vitamina C si degrada rapidamente anche se caricata ad alte concentrazioni, limitandone l’efficacia a lungo termine.
- Minerali: Il selenio e lo zinco sono co-fattori per gli enzimi antiossidanti come la glutatione perossidasi e la superossido dismutasi, rispettivamente. Questi enzimi, come detto, possono neutralizzare i radicali liberi e prevenire il danno ossidativo alla retina.
- Fitonutrienti: I fitonutrienti come i carotenoidi (luteina e zeaxantina) e i polifenoli (resveratrolo, curcumina) hanno proprietà antiossidanti e anti-infiammatorie. Questi composti possono proteggere la retina dal danno ossidativo e dall’infiammazione, che sono fattori chiave nella patogenesi delle malattie oculari degenerative.
- Acidi grassi omega-3: Gli acidi grassi omega-3, in particolare l’acido docosaesaenoico(DHA), sono componenti cruciali delle membrane dei fotorecettori nella retina. Il DHA ha proprietà antiossidanti e può proteggere la retina dal danno ossidativo.
Ulteriori ricerche sono necessarie per comprendere appieno il ruolo degli antiossidanti dietetici nella salute del vitreo e nella prevenzione delle malattie oculari.
L’integrazione di questi nutrienti dovrebbe essere effettuata in dosi moderate seguendo i dosaggi raccomandati e le assunzioni di riferimento basate sull’evidenza ed è consigliabile assumerli come integratore alimentare solo sotto controllo medico specialistico. Gli studi futuri dovrebbero concentrarsi sulla determinazione delle dosi ottimali di antociani e carotenoidi per ridurre il rischio di AMD, nonché sulle dosi tossiche di questi fitochimici naturali. A causa dell’effetto potenzialmente tossico dei composti sintetici, riteniamo che gli integratori alimentari provenienti da fonti naturali garantiscano maggiore efficacia e sicurezza rispetto a quelli di sintesi, anche per le interazioni con il microbiota intestinale, fattore implicato nella genesi delle malattie oculari, del quale speriamo di parlare approfonditamente in futuro.
Resta infine da considerare quanto lo scambio tra circolazione ematica e vitreo sia limitata, essendo mediata da gradienti di pressione idrostatica e osmotica, dalla convezione e dal trasporto attivo, attraverso le barriere come la barriera emato-retinica; non sono stati isolati, infatti, canali di trasporto per le sostanze che si accumulano nel vitreo, e pertanto il raggiungimento di dosaggi efficaci terapeutici di assunzione probabilmente richiede somministrazioni ripetute nel tempo e lungo termine. Infine non ci si dovrebbe affidare solo a trattamenti nel momento in cui si sono innescati processi di degenerazione vitreale importanti, ma mantenere una dieta equilibrata costantemente ricca di antiossidanti naturalmente disponibili nei prodotti naturali.
Bibliografia essenziale di riferimento
• Antioxidants Importance of the Use of Oxidative …
• Antioxidants Vitreous Humor Proteome: Targeting …
• Vitreous Antioxidants, Degeneration, and Vitreo-Retinopathy: Exploring …
• Antioxidants in the retina and vitreous — current state of knowledge …
• Vitreous floaters – etiology, diagnostics and treatment …
• Nutrients for Prevention of Macular Degeneration and Eye-Related Diseases …
• Pathological myopia-induced antioxidative proteins in the vitreous humor …
• Alterations in human vitreous humour following cataract extraction …
