Ipossia, il grande ostacolo all'uso
contino
Il
meccanismo patogenetico implicato nella comparsa degli effetti
collaterali più importanti del segmento anteriore dell’occhio
è l’ipossia. La cornea, per svolgere le sue attività vitali,
ha bisogno di ossigeno, come ogni altro tessuto, ma non avendo
una vascolarizzazione propria soddisfa il suo fabbisogno di
ossigeno attingendolo da varie sorgenti.
Nella condizione di “occhio aperto” la
cornea soddisfa il proprio fabbisogno di ossigeno
dall’atmosfera (pO2=155 mmHg) tramite il film lacrimale e
dall’umor acqueo, che fornisce tale gas all’endotelio ed al
terzo basale dello stroma, cioè alla superficie posteriore
della cornea.
Nella condizione di “occhio chiuso” i
vasi della congiuntiva palpebrale apportano la maggior
quantità di ossigeno (pO2=55 mmHg) mentre una piccola quantità
è fornita dai vasi del limbus e dall’umor acqueo. Dunque, la
performance di ossigeno equivalente (EOP) raggiungibile ad
occhi chiusi, 75 mmHg, equivalente ad una concentrazione
atmosferica del 8,1%, è inferiore a quella ottenibile nella
condizione di occhi aperti 155 mmHg, corrispondenti al
20,9%.
Il
ridotto apporto di ossigeno comporta un’alterazione del
metabolismo dei cheratociti: il tasso del metabolismo aerobico
si riduce (ciclo di Krebs), dall’altissimo rendimento
energetico (da 1 mole di glucosio si ottengono 36 molecole
ATP), mentre aumenta quello anaerobico a bassa resa
energetica.
Come
risultato viene ad aversi una quantità eccessiva di acido
lattico che, accumulandosi nello stroma, induce un vigoroso
richiamo osmotico di acqua che comporta “edema corneale”. Lo
spessore medio del punto centrale della cornea si aggira sui
500-570 µm.
L’accumulo di lattato, inoltre, determina un’acidosi corneale
che è legata all’ipossia ed all’ipercapnia. L’elevata
concentrazione di anidride carbonica (CO2) ha un ruolo di
particolare interesse. Non appena la CO2 cerca di tornare
nell’atmosfera dalla cornea, si accumula dietro le lac
morbide. Questo porta ad un ulteriore abbassamento del pH
dello stroma e dell’epitelio.
Bonanno e Polse hanno dimostrato che il
pH dello stroma corneale allo stato normale è
approssimativamente 7,55 quando gli occhi sono aperti e 7,37
quando questi sono chiusi. Diminuendo la trasmissibilità ai
gas con lenti gas-impermeabili, diminuisce anche il pH
stremale ad un livello di 7,1. Tale cambiamento del pH produce
una reazione bollosa dell’endotelio (blebs) ed un’acidosi
corneale prolungata può essere responsabile del polimegatismo
endoteliale che si manifesta nei portatori di lac nel tempo, o
in un occhio chiuso, per esempio durante una ptosi
prolungata.
Anche l’integrità dell’epitelio, in tali
condizioni, viene meno in quanto si riduce la funzione della
pompa Na+/K+ ATPasi dipendente, che garantisce la
deturgescenza cioè la relativa disidratazione corneale
con conseguente edema stremale ed epiteliale che al rilievo
clinico si manifesta con strie e microcisti. L’edema
epiteliale è superficiale, mentre quello stremale è profondo e
può arrivare fino alla forma grave di cheratopatia
bollosa.
L’edema rappresenta un insulto tissutale
che, in aggiunta alla ridotta capacità riparativa
dell’epitelio, esita in soluzioni di continuo che offrono ai
batteri patogeni una possibile via d’invasione.
L’esame biomicroscopico permette di
evidenziare manifestazioni diverse in funzione degli strati
interessati. In superficie si osservano delle pieghe
epiteliali la cui origine è mista: meccanica ed edematosa;
esse possono raggiungere un aspetto a mosaico. Nell’epitelio
si hanno: microcisti e
vacuoli, neovascolarizzazioni,
colorazioni, pseudodentriti.
Nello stroma si hanno strie e
ripiegamenti (pliche),
dellen
(assottigliamenti localizzati dello stroma corneale legati
alla cattiva distribuzione lacrimale ed alla relativa comparsa
di un’area secca in corrispondenza di una zona di mancanza di
congruità tra palpebra e superficie oculare), opacità, infiltrati corneali sterili,
neovascolarizzazioni.
L’endotelio è un tessuto monostratificato dello spessore di
circa 5 µm. La
combinazione dei fenomeni legati all’ipossia ed all’acidosi,
seguenti all’uso di lac, è alla base delle alterazioni del
mosaico endoteliale e sono: blebs o bolle endoteliali, pleomorfismo
endoteliale, alterazioni della densità.
Misure fisiche e fisiologiche della
permeabilità all’ossigeno
I
due parametri chimico-fisici che in modo incontrovertibile
qualificano il passaggio di ossigeno attraverso una lac
sono:
·
La permeabilità: DK
è il prodotto tra D che è il coefficiente di diffusione di un
gas e K che è quello della solubilità dell’ossigeno attraverso
un biomateriale dato in funzione della temperatura. Esiste una
relazione logaritmica tra il contenuto in acqua e l’ossigeno
permeabilità dovuta al fatto che l’ossigeno diffonde
attraverso l’acqua contenuta nei polimeri idrogel. Così più
alto è il contenuto di acqua più alta è la permeabilità
all’ossigeno. Però le lac con alto contenuto di acqua sono più
fragili e più spesse. Il maggiore spessore determina una
trasmissibilità inferiore nonché un minor comfort.
·
La trasmissibilità:
Dk/t è il prodotto della permeabilità per lo spessore (t)
della lac. Questo parametro tiene conto dello spessore che
varia dal centro alla periferia della lac. Il valore dello
spessore centrale è usualmente specificato, mentre il reale
spessore dell’intera superficie di una lac non lo è perché è
variabile nei diversi punti.
La
permeabilità e la trasmissibilità sono i due parametri che
predicono la biocompatibilità di una lac, infatti una lac è
biocompatibile se è ossigeno permeabile.
Lac in silicone idrogel
Da
quanto detto risulta chiaro che il grande ostacolo all’uso
continuo sia il ridotto apporto di ossigeno e per questo sono
stati compiuti numerosi sforzi per arrivare alla produzione di
“nuove” lac che superassero il grande limite delle lac idrogel
della vecchia generazione con copolimeri di Hema che non
permettono un adeguato flusso di ossigeno.
In
particolare le lac in PolyHema al 40% di idratazione
consentono un flusso di 2,64 µl/Cm²/h,
quelle al 70% di idratazione del
4,41 2,64 µl/Cm²/h
nella condizione di occhi aperti, in quella ad occhi chiusi
rispettivamente di 0,736 µl/Cm²/h e
1,22 µl/Cm²/h.
Questi valori sono inferiori sia al fabbisogno di ossigeno
corneale “normale” che è stato fissato a 5 µl/Cm²/h da
Hill e Fatt nel 1964 e poi a 7 µl/Cm²/h da
Larke et al. Nel 1981, sia a quello minimo di 3,5 µl/Cm²/h.
L’ossigeno ha un’alta solubilità (elevato k) nella gomma di
silicone grazie ai legami silicone-ossigeno e
silicone-carbonio.
Formare un copolimero che unisca le
proprietà idrofiliche dell’idrogel con
quelle idrofobiche del silicone è
stato possibile con l’introduzione di un gruppo idrossile. Si
ottiene così un copolimero con un’eccellente
ossigeno-permeabilità nonostante abbia un basso contenuto di
acqua e che permette la realizzazione di lac che possono
essere usate “a lungo”, senza provocare la sensazione di corpo
estraneo o di dolore.
Risiede proprio nella struttura bifasica
la grande innovazione di queste lenti: la fase idrofoba
ossigeno-permeabile è composta da monomeri e macro-monomeri
che contengono silossano, fluorosilossano o tripli legami di
carbonio, mentre la fase ione-permeabile contiene monomeri di
idrogel, insieme al polietilene. Normalmente due materiali che
si trovano in diverse fasi hanno diversi indici rifrattivi, ma
la scoperta chiave di questi nuovi materiali è la presenza di
due fasi continue che garantiscono una visione
nitida.
In conclusione,
conoscendo il limite della quantità di ossigeno necessario
alla cornea per evitare l’anossia e quindi l’edema stabilito
da Harwitt e Bonanno in 125 unità (DK), alcuni produttori
hanno sviluppato materiali altamente biocompatibili in grado
di fornire una grande trasmissione di ossigeno sia durante la
fase di “occhi aperti” che durante quella ad “occhi chiusi”.
Oggi, queste lenti sono disponibili sul mercato e un
Optometrista preparato saprà dare le indicazioni migliori
sull'uso di tali lenti e sulla loro gestione nel
tempo.
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