Anatomía y fisiología del cristalino

ANTOMIAY FISIOLOGIA DEL
CRISTALINO
MR1. LUCAS GONZALEZ R.
IPO 2015

VESÍCULA ÓPTICA
 Dos evaginaciones laterales (V.O.) surgen del
prosencéfalo o diencéfalo.
 Conforme se extienden a los lados, entran en
contacto íntimo y adherencia con el ectodermo
superficial (capa única de células cuboidales),
creando 2 placas.

PLACODA DEL CRISTALINO
 Las células ectodérmicas que cubren las
vesículas ópticas se vuelven cilíndricas
(placoda-27d).
 Fosita cristaliniana (29d): invaginación de la
placoda.
Proteína
morfogénica
ósea

VESÍCULA CRISTALINIANA
 Según se va invaginando la fosita, su tallo
de conexión al ectodermo superficial
degenera por apoptosis.

VESÍCULA CRISTALINIANA
 Esfera resultante (vesícula del cristalino)
posee una sola capa de células cuboidales
con sus vértices hacia la luz, rodeadas de
una membrana basal (cápsula del cristalino).
Cúpula
óptica

FIBRAS PRIMARIAS
 Células de la capa
posterior de la
vesícula dejan de
dividirse y empiezan
a alargarse,
rellenando la luz.
 Cuando maduran, sus
núcleos y otros
orgánulos se
degradan. (reduce la
dispersión de la luz)

NÚCLEO EMBRIONARIO
 Las fibras primarias
lenticulares componen el
núcleo embrionario.
 Las células de la parte
anterior permanecen
como una capa de
células cuboidales
(epitelio).
 El crecimiento ulterior
depende de la
proliferación epitelial.
 La cápsula lenticular es
una membrana basal
elaborada por el epitelio
(ant) y las fibras (post)

FIBRAS SECUNDARIAS
 Las células epiteliales
próximas al ecuador se
alargan para formar las
fibras lenticulares
secundarias.
 Su cara anterior se
extiende hacia adelante
debajo del epitelio, su
cara posterior se
extiende hacia atrás a
lo largo de la cápsula.

NÚCLEO FETAL
 A medida que cada
célula de la fibra
secundaria se despega
de la cápsula, pierde su
núcleo y las organelas
asociadas a
membranas.
 Las fibras secundarias
que se forman entre
los 2 y 8 meses de
gestación componen el
núcleo fetal.

SUTURAS DEL CRISTALINO
 Se interdigitan las
terminaciones de las
fibras opuestas y
forman patrones de
asociación celular
(suturas)- 8ss.
 Sutura “Y erecta”:
anterior
 Sutura “Y invertida”:
posterior

NUCLEO FETAL.
 Peso al nacer: 90mg
 Aumento de masa: 2mg/año según van apareciendo
nuevas fibras.
 Las fibras centrales, más antiguas son cada ves menos
maleables y el núcleo más rígido. (reducción paulatina
de amplitud de acomodación)

TÚNICAVASCULAR
 La art. hialoidea entra
por la pupila (4 ss.) y se
ramifica formando la
túnica vascular del
cristalino, en la cara post.
de la cápsula.
 Estos capilares crecen
hacia el ecuador donde
se anastomosan con otra
red llamada membrana
pupilar anterior (venas
ciliares) que cubre la cara
ant. del cristalino.
9º mes
Apoptosis
antes de
nacer

ZÓNULA
 Las fibras zonulares son secretadas por el
epitelio ciliar. (final del 3ºm)

AFAQUIA CONGÉNITA
 Rarísima.
 PRIMARIA: no se forma la placoda.
 SECUNDARIA: + fcte, se absorbe
espontáneamente el cristalino en
formación.
 Suelen acompañarse de otras
malformaciones oculares.

LENTICONOY LENTIGLOBO
 Los posteriores son más frecuentes y
suelen ser unilaterales y axiales.
 El lenticono anterior a menudo es
bilateral y puede asociarse al Sd. Alport.

COLOBOMA
 Defecto cuneiforme o indentación en la
periferia del cristalino.
 PRIMARIO: anomalía aislada.
 SECUNARIO: motivado por la ausencia
del desarrollo del cuerpo ciliar o zónula.

MANCHA DE MITTENDORF
 Residuo de la túnica vascular posterior.

MEMBRANA PUPILAR PERSISTENTE
 Remanente de la túnica vascular anterior.

ESTRELLA EPICAPSULAR
 Vestigio frecuente de la túnica vascular del
cristalino.
 Diminutos puntos de color pardo o dorado,
distribuidos en forma de estrella sobre el centro
de la cápsula anterior,unilateral o bilateral.

ANOMALÍA DE PETERS
 Otro nombre: defecto corneal posterior.
 Forma parte de:
◦ Síndrome de disgenesia del segmento
anterior.
◦ Neurocristopatía o disgenesia mesodérmica.
 Leucoma central o paracentral asociado a
adelgazamiento o falta del endotelio y
membrana de Descemet adyacentes.

ANOMALÍA DE PETERS
 Falta de separación de la vesícula del
cristalino del ectodermo superficial
(futuro epitelio corneal)
• Adherencias entre el
cristalino y la córnea.
• Catara cortical
anterior o polar.
• Cristalino deforme
con desplazamiento
anterior hacia el
espacio pupilar y la
cámara anterior.
• Microesferofaquia.

MICROESFEROFAQUIA
 Cristalino de diámetro pequeño y esférico.
 La forma esférica aumenta el poder refractivo (miopía
considerable).
 Causado por un desarrollo defectuoso de las fibras
lenticulares secundarias.
 Asociado a Sd. de Weill Marchesani (talla baja, dedos
cortos y gruesos, manos anchas con menor
movilidad) suele heredarse. (autosómico recesivo)

CRISTALINO NORMAL
 Funciones
◦ Mantener su propia transparencia
◦ Refractar la luz
◦ Proporcionar acomodación.

CRISTALINO NORMAL
 No dispone de irrigación ni inervación
después del desarrollo fetal.
 Dependencia total del HA.

CRISTALINO NORMAL
 Grosor: 0.02mm/año
 Al nacer: 6.4mm (e),
3.5mm (ap), 90mg.
 Adulto: 9-10mm (e), 5-
6mm (ap), 255mg.
 Mujeres + gruesos.
 Varones + pesados.
 Radio curvatura ant: 8-
14mm (6mm acom)
 Radio curvatura post:
4.5-7.5mm (5.5mm)

CÁPSULA
 Membrana basal transparente y elástica.
 Colágeno IV (cel. ep), glucosaminoglucanos (10%)
 Se moldea (acomod)
 Lámina zonular.

CÁPSULA - MORFOLOGÍA
 La cápsula anterior tiene “laminina”
material fibro-granular ausente en la
cápsula posterior.

EPITELIO
 Debajo de la cápsula
anterior y ecuatorial.
 Ausente en cápsula
posterior.
 Caras basales, vértices y
bordes laterales (Na+,
K+- ATPasa), núcleo
prominente, pocas
organelas.
 Zonas: central (transp.
Solutos, #cel disminuye
con el envejecimiento),
intermedia, ecuatorial
o germinativa (forman
fibras celulares)

EPITELIO – ZONA GERMINATIVA
 Máxima actividad de síntesis premitótica de ADN.
 Elongación – pierden organelas, núcleo. (energía-
glucólisis)
 Incremento enorme en la masa de proteínas celulares
en las membranas de cada célula fibrosa.
 Ventajas ópticas (dism. absorción de luz)
 Fibras lenticulares
R.
arqueada.

EPITELIO – ZONA GERMINATIVA
 Células germinativas post-Cx. Catarata.
 Opacidad capsular posterior

NUCLEOY CORTEZA
 Del cristalino no desaparece ninguna célula.
 Las células más viejas (núcleos fetal y
embrionario) persisten en el centro.

NUCLEOY CORTEZA
AL NACIMIENTO DESPUÉS DEL
NACIMIENTO

NUCLEOY CORTEZA
 Zonas de discontinuidad laminares permiten dividir la corteza
del adulto en regiones profunda y superficial.
 Proteínas cristalinas ɒ, ɓ, ɣ intracitoplastmáticas (alto índice
refractivo)
 Las suturas del cristalino se forman por las interdigitaciones de
las fibras fusiformes.

ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO)
 Mantiene en su posición al cristalino
 Origen:membranas basales del ENP de pars plana
y plicata del cuerpo ciliar.
 Inserción: 1.5mm (delante) y 1.25mm (detrás) del
ecuador.

ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO)
 Fibras (d: 5-30um)zonulares-filamentos de fibrilina. (Sd.
Marfan).
 Fibrillas: PAS positivo, 8-10nm diam, bandas 12-14nm.

ZÓNULA (LIGAMENTO
SUSPENSORIO)
 Fibras
◦ Orbiculocapsulares posteriores.
◦ Orbiculocapsulares anteriores.
◦ Ciliocapsulares posteriores
◦ Cilioecuatoriales
◦ Ciliociliares.

CITOESQUELETO
COMPONENTE
CITOESQUELÉTICO
PROTEINA
CITOESQUELÉTICA
Microfilamentos Actina
Filamentos de tamaño
intermedio
Vimentina
Microtúbulos Tubulina
Filamentos arrosariados Proteína exclusiva
Fibras deTension Miosina, alfa-actina,
tropomiosina
Esqueleto de membrana Espectrina

CITOESQUELETO
 Los microfilamentos de actina: contribuirían
a mantener la forma del cristalino durante
la acomodación.
 Las fibras de tensión: se ven en las células
que migran durante el proceso de
reparación del cristalino.
 Los filamentos intermedios de vimentina: no
se conoce su función, se encuentran sólo
en el epitelio y en la corteza externa.

CITOESQUELETO
 Los microtúbulos: limitados por el epitelio y la
corteza externa, implicados en fenómenos
del desarrollo y mantenimiento de la forma
celular.
 Filamentos en collar de cuentas: sólo en la
corteza y en núcleo. Asociados con la
integridad de la membrana celular.
 Importantes cambios del citoesqueleto se
producen con el desarrollo de catarata. Ej.:
Pérdida completa de los filamentos de
vimentina.

COMPOSICIÓN DEL CRISTALINO
 Contenido muy alto en proteínas (1/3) y
muy bajo en agua (2/3) y otros (1%)
 Alto índice de refracción gracias a las
proteínas.
 pH: 6,9 (tampón proteico)

COMPOSICIÓN DEL CRISTALINO
COMPOSICIÓN DEL
CRISTALINO
Agua 66% del peso húmedo
Proteínas 33% del peso húmedo
Sodio 17mEq x Kg de agua
Cloro 30mEq x Kg de agua
Potasio 125mEq x Kg de agua
Calcio 0.4mEq x Kg de agua
Glucosa 1.0 mM
Ácido láctico 14.0 mM
Glutation 12.0 mM
Ácido ascórbico 1.6 mM
Inositol 5.9 mM
Lípidos 28mg/g de peso húmedo

TRANSPARENCIA
 Benedek y Bettelheim:
◦ “La Transparencia del cristalino es el resultado de
una disposición muy ordenada de los
componentes macromoleculares de las células
que lo constituyen y de pequeñas diferencias en
el índice de refracción entre los componentes
que dispersan la luz.”

TRANSPARENCIA
 Kuszak y cols:
◦ “La disposición de las fibras depende en gran
medida de la capacidad de las células
neoformadas para alargarse según un patrón
que se corresponde con las células
subyacentes.”

TRANSPARENCIA
 Trokel
◦ “La distribución de las proteínas y la
regularidad de la estructura del cristalino son
fundamentales para la trasparencia.”

TRANSPARENCIA
 El cristalino normal NO es perfectamente
transparente sino que dispersa aproximadamente
el 5% de la luz que incide sobre él.
 La mitad causada por las membranas cristalinianas
y la otra mitad por los componentes
citoplasmáticos y citoesqueleto.

TRANSPARENCIA AFECTADA
 POR CAMBIOS EN EL CRISTALINO:
◦ Agregación
◦ Cambios en la hidratación de tejidos.
◦ Separación de fase de los componentes moleculares.
◦ Destrucción de membranas celulares.
◦ Cambios en la estructura del citoesqueleto.
◦ La mayoría durante el envejecimiento y el desarrollo
de Cataratas.

METABOLISMO DEL CRISTALINO
 Está dirigido a mantener su transparencia:
◦ División celular.
◦ Metabolismo proteico.
◦ Diferenciación celular.
◦ Mantenimiento de la homeostasis celular.
◦ Regulación del equilibrio hidro-electrolítico.
◦ Protección de daños oxidativos.

 El equilibrio hidro-electrolítico se mantiene
gracias a la permeabilidad de membranas
celulares, junto con los mecanismos de
transporte activo.
 Sofisticada serie de vías bioquímicas para
conservar el estado oxidativo.

 La principal localización del metabolismo
es el EPITELIO.
 Elaborado sistema de “uniones tipo
hendidura” permite comunicación entre
células internas y capas más externas.

CARBOHIDRATOSY
METABOLISMO ENERGÉTICO
 La síntesis de los componentes estructurales
y el transporte activo dependen de una
fuente continua de energía metabólica.
 La producción de energía del cristalino
depende casi por completo del metabolismo
de la glucosa.

CARBOHIDRATOSY
 La glucosa atraviesa por difusión simple
ayudada también por difusión facilitada.
 No se sabe si el sistema de transporte de
la glucosa se ve afectado por la insulina o
no.
 Transportador específico de glucosa.

CARBOHIDRATOSY
 La glucosa que penetra en el cristalino es
rápidamente metabolizada de forma que
el nivel de glucosa libre en el cristalino es
menor a una décima parte del presente
en el humor acuoso.

CARBOHIDRATOSY
 El cristalino se ubica en una posición
privilegiada para el aporte de glucosa, ya
que el recién formado humor acuoso
fluye inmediatamente a través de la
superficie anterior del cristalino.

CARBOHIDRATOSY
 El cristalino obtiene más del 70% de su
energía a través de la glucólisis anaerobia.
 El metabolismo aerobio del ciclo de
Krebs se limita al epitelio cristaliniano.

GLUCÓLISIS ANAEROBIA
 Aunque no es tan eficaz como el metabolismo
aerobio, su preponderancia en el cristalino evita el
problema de la privación de O2. (avascular y HA
bajo en 02).
 El cristalino es incapaz de sobrevivir sin glucosa.
 Un mol de Glucosa se metaboliza para generar 2
moles de ATP.

 Parte del ácido láctico generado por la
glucólisis anaerobia se metaboliza en el ciclo
de Krebs.
 Sin embargo la mayor parte del ácido láctico
difunde desde el cristalino al humor acuoso
y abandona el ojo por vías convencionales.

 Vía regulada por: hexoquinasa,
fosfofructoquinasa y la piruvatoquinasa.
 La hexoquinasa (1º enzima de la vía) se
encuentra sólo a bajos niveles.
 Cuando hay un exceso de glucosa se
activa la vía del sorbitol con sus
consecuencias patológicas.
 Hay pérdida sustancial de hexoquinasa en
los cristalinos envejecidos.

METABOLISMOAERÓBICO DE LA
GLUCOSA
 La producción de ATP a través del Ciclo de
Krebs (3%) se limita al epitelio.
 Mucho más eficaz que la glucólisis (38 moles
de ATP x c/mol de glucosa)
 Genera hasta el 20% del total del ATP que
necesita el cristalino.

DESVIACIÓN DE LOS
MONOFOSFATOS DE HEXOSA
 Es una fuente importante de NADPH a partir de
NADP, fundamental para un gran número de
otras vías metabólicas, incluida la del sorbitol y la
de la enzima glutatión reductasa.
 Las pentosas generadas se emplean en la síntesis
de ácidos nucleicos.
 Está ligada a la catarata producida por azúcar y el
estado oxidativo del cristalino por medio del
glutatión.

VÍA DEL SORBITOL
 Convierte a la glucosa en sorbitol usando
la enzima aldosa reductasa, y después a
fructuosa por medio de la poliol
deshidrogenasa.
 Representa el 5% del metabolismo.
 Metabolismo secundario o terciario.

VÍA DEL SORBITOL
 Van Heyningen (1959): “Los polioles
generados por la vía del sorbitol pueden
producir daños en el cristalino”
 Cuando los niveles de glucosa son elevados
entra en la vía del sorbitol.

VÍA DEL SORBITOL
 El sorbitol no puede difundir fuera de la célula
pero se transforma lentamente en fructuosa
quien si puede difundir lentamente.
 Cuando la galactosa entra en la vía de la
aldosa reductasa se convierte en dulcitol, que
no puede ser metabolizado por la
polioldeshidrogenasa, por tanto, se produce
un edema más rápido de las células del
cristalino.

EQUILIBRIO
HIDROELECTROLÍTICO
 El mantenimiento de la hidratación del
cristalino es crítico para la transparencia.
 Las propiedades de permeabilidad de las
membranas acopladas a los mecanismos de
transporte activo, mantienen las
concentraciones iónicas intracelulares en
contra de la tendencia natural del agua a
entrar al epitelio y en las células fibrosas.

AGUA
 65% del cristalino es agua.
 En la cápsula un 80% es agua.
 No existe ninguna alteración significativa con el
envejecimiento, pero en muchas formas de
catarata la hidratación del cristalino aumenta de
forma considerable.
 Gran parte del agua está asociada con otras
moléculas como las proteínas(50%) y por lo tanto
no difunde libremente.

AGUA
 Volumen extracelular de agua: 5% (pequeños
espacios extracelulares)
 Espacio de la cápsula representa la1/4 parte
del volumen extracelular.
 La regulación del agua intracelular está
determinada por la distribución de cationes
monovalentes.

EQUILIBRIO DE CATIONES
MONOVALENTES
 La cantidad de Na y K de todo el
cristalino equivale al de una célula.
 K+, Na+, Cl, difunden libremente.
 La Na,K-ATPasa es la más importante:
bombea 3 mol de Na+ hacia afuera y 2
mol de K+ hacia adentro.

MONOVALENTES
 Gradientes electrolíticos: más K+ en la
zona anterior y más Na+ posterior.

MONOVALENTES
 Estudios convincentes han demostrado
que la ATPasa N-K no se ve
sustancialmente reducida en la catarata.
 Sin embargo aumenta la permeabilidad
innata iónica de la membrana.

PERMEABILIDAD DE MEMBRANA,
CANALES IÓNICOS
 Las membranas celulares del cristalino
son más permeables al K+ que al Na+.
 Diferencia de potencial: 70mV negativo.

HOMEOSTÁSIS DEL CALCIO
 Catión divalente
 Concentración: 0.3mEq/Kg de agua del
cristalino. (50 veces menos que en HA).
 Mayores concentraciones son citotóxicas
para el cristalino. (catarata)

TRANSPORTE NO
ELECTROLITICO
 AMINOÁCIDOS: Alanina, leucina, glicina y
taurina. Se reduce con el envejecimiento
 AC. ASCÓRBICO: Ác. Deshidro-L-
Ascórbico (L-Ascorbato).
◦ Modulación de la desviación de las hexosas
monofosfato.
◦ Depósito de radicales libres.
◦ Pro-oxidante; junto con la luz + iones
metálicos produce peróxido de hidrógeno.

PROTEINAS DEL CRISTALINO
 CRISTALINA ALFA
◦ 1x10 al cubo kDa.
◦ Es la mayor de las cristalinas (35%)
◦ Tiene 4 subunidades polipeptídicas.
◦ Con el envejecimiento: mayores agregados-
50 x 10 al cubo kDa. (insolubles en agua y
aumentan la dispersión de la luz)

PROTEINAS DEL CRISTALINO
80%
•1/3
•600kDa
•Evitan
desnaturazilación e
insolubilidad de otras
proteínas
55%

Catarata Senil
 Las cristalininas son muy estables, pero se
convierten progresivamente en
estructuras fribrilares, alterando la
transparencia
 Pigment epithelium-derived factor
(Factor derivado del epitelio pigmentario)
parece ser protector contra la
opacificacion del núcleo.

Catarata Senil
 Factor transformador del crecimiento Beta
(TGFbeta) desarrollo de fibrosis, opacidades
subcapsulares anteriores (ASCs) por transición
eopitelial-mesenquimatosa de las células
epiteliales..
 Fibronectina,fibrilina-1, factores de crecimiento
TGFbeta1-LAP,TGFbeta2,TGFbeta3,FGF-2, y
HGF-alfa se han detectado en ASC.

Catarata Senil
 En diabéticos el desequilibrio inducido
por el TGF-beta(1) entre MMP-2 y
(Tissue inhibitors of metalloproteinase)
TIMP-2 = fibrosis
 Mayores niveles de nitritos en cataratas
subcapsulares posteriores.

 Papel de la apoptosis/Actividad de la
caspasa-3 (proteasas citodestructoras):
 Subcapsular posterior menor actividad
 Diabéticos menor actividad

DAÑO OXIDATIVO
 Menor glutation reducido
 Mayor disulfido de glutation
 Oxidacion metionina y cisteina
relacionadas con membrana

 Cristalininas con mutaciones (R116C
alphaA-crystallin) inducen catarata
experimentalmente.
 El Amiloride previno la formación de
catarata en un modelo con selenito de
sodio. Mas altos niveles de glutation y
menores de malondialdehido . Efecto anti-
oxidante.

 Teoría oxidativa:
 En un modelo murino sin el gen del
antioxidante glutation peroxidasa-1
(GPX1) hay más catarata.

 Un ambiente antioxidante se requiere
para mantener estabilidad-solubilidad de
cristalininas.
 Después de los 40, se limita el
movimiento de moléculas al núcleo.
Ocurren uniones covalentes a las
moléculas reactivas (como los filtros UV
(3-hidroxiquinurenina ) y ocurre
oxidación.

 Los radicales libres se generan de la
actividad normal de las mitocondrias
 A pesar que la mayor parte del
metabolismo cristaliniano es anaeróbico,
estos se producen
 Las células epiteliales y las fibras
superficiales sintetizan glutatión o es
transportado desde el H Acuoso

 Pérdida de los grupos sulfidrilo en las Pr y
oxidación de los residuos de metionina
son progresivos. El factor clave en
prevención oxidación: concentración de
glutation nuclear (GSH).

 Es vital un intercambio adecuado entre
núcleo y corteza. La barrera entre ellos
estimularía la formación de especies
reactivas de oxígeno u otras moléculas
dentro del núcleo.

 Pigmentación del núcleo: . 3-
hidroxiquinurenina metabolito endógeno del
triptófano, relacionado con la coloración de
los capullos de polilla y los ojos de las
mariposas, es componente de los filtros UV
de los primates y al oxidarse se pigmenta

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