Misurare il deflusso dell’umore acqueo

La produzione, la circolazione e il drenaggio dell’umore acqueo dentro e fuori dalla camera anteriore dell’occhio mantengono la PIO a un livello relativamente costante (dinamica dell’umore acqueo) (Figura 1). Quando la pressione è superiore al normale, il problema di solito risiede nei tessuti delle vie di drenaggio, un’area presa di mira da molti farmaci IOP-abbassamento, procedure chirurgiche e dispositivi di drenaggio. Il drenaggio dell’umore acqueo viene misurato con diversi metodi, ciascuno con vantaggi e debolezze intrinseche. Comprendere i limiti di ciascun metodo garantisce una corretta interpretazione dei risultati degli studi clinici e degli studi sugli animali.

TRABECULAR OUTFLOW FACILITY
Overview
La rete trabecolare offre una certa resistenza al deflusso dell’umore acqueo necessaria per mantenere un IOP allo stato stazionario. L’inverso di questa resistenza è trabecolare impianto di deflusso, una misura della conformità della rete trabecolare.

Tecniche per misurare l’impianto di deflusso
Tonografia
I ricercatori utilizzano un tonometro Schiotz (Figura 2) o l’impostazione tonografia su un pneumotonometro per determinare l’impianto di deflusso in modo non invasivo. La tonografia è stata sviluppata originalmente nel 1940s1 per valutare la funzione di deflusso in pazienti ed assistere nella diagnosi di glaucoma. Un valore inferiore a 0,2 µL/min per mm Hg è stato generalmente considerato nell’intervallo glaucomatoso. Anche se impiegato in tutto il 1960 e 1970, il metodo è usato raramente oggi nella pratica clinica di routine a causa della sua scarsa precisione nell’identificare i casi di glaucoma. La tonografia mostra un’ampia variazione tra soggetti sani e nello stesso paziente nel corso di diverse visite. Tuttavia, continua ad essere un prezioso strumento di ricerca negli studi sulle dinamiche dell’umore acqueo negli occhi umani e animali.

La procedura di tonografia prevede il posizionamento della sonda di un tonometro con un peso calibrato sulla cornea anestetizzata del soggetto supino per 2 o 4 minuti. Il peso fa aumentare inizialmente la IOP, ma, nel tempo, la pressione diminuisce lentamente, perché l’umore acqueo drena ad una velocità maggiore dalla camera anteriore nelle vie di drenaggio. Si presume che il calo di IOP durante la misurazione sia causato esclusivamente dall’aumento del drenaggio dell’umore acqueo dalla rete trabecolare, la via dipendente dalla pressione. La velocità di deflusso del fluido dall’occhio durante il tempo del test è determinata dalle tabelle di riferimento.1 Impianto di deflusso è il rapporto tra la portata (dalle tabelle) e la variazione di pressione (determinata dalla tonometria). Se la IOP diminuisce poco durante la prova, la portata del fluido dalle tabelle sarebbe piccola e l’impianto di deflusso trabecolare sarebbe calcolato come basso. Ciò è atteso negli occhi con ipertensione oculare con o senza glaucoma.

Un fattore importante che influenza la misurazione della tonografia è la rigidità oculare. Questo fattore è una misura della resistenza che l’occhio esercita alle forze di distensione. Più rigido è l’occhio, maggiore è la rigidità oculare, con più forza necessaria per indentare la cornea. La rigidità oculare aumenta del 25% negli anziani rispetto ai più giovani.2,3 Poiché gli occhi anziani sono quindi meno conformi rispetto agli occhi più giovani, le misurazioni dell’impianto di deflusso valutate mediante tonometria sono inferiori negli individui anziani sulla base di una maggiore rigidità oculare piuttosto che di una vera riduzione dell’impianto di deflusso. La tonografia eseguita con un tonometro di indentazione (Schiotz) (Figura 2) presuppone che la variazione di pressione, in funzione del tempo, si basi sull’accuratezza del coefficiente di rigidità oculare durante la misurazione. La tonografia di rientro non compensa le variazioni individuali della rigidità oculare. La tonografia valutata con un’unità tonografica pneumatica è meno influenzata dalla rigidità oculare rispetto all’unità Schiotz, perché la sonda posizionata sull’occhio crea una rientranza corneale relativamente più piccola. Entrambi gli strumenti derivano un cambiamento nel flusso dalle tabelle standard.

La funzione di deflusso misurata dalla tonografia (Cton) include la pseudofacilità (Cps) e la funzione di deflusso uveosclerale (Cfu) oltre alla funzione di deflusso trabecolare (Ctrab), come nell’equazione n.1:

Cton = Ctrab + Cfu + Cps.

Cfu è la facilità di flusso di fluido attraverso il muscolo ciliare. Questa struttura è circa 10 volte meno di trabecolare impianto di deflusso. Pseudofacility è la facilità del flusso di umore acqueo dalla camera posteriore nella camera anteriore risultante dall’aumento indotto dalla sonda in IOP. Un’ipotesi in tonografia è che il tasso di afflusso di umore acqueo nella camera anteriore durante la misurazione rimane invariato dalla pressione applicata (cioè, la pseudofacilità è zero). Se la pseudofacilità e / o l’impianto di deflusso uveosclerale sono disturbati durante la misurazione, un cambiamento nell’impianto di deflusso tonografico potrebbe non indicare un cambiamento nel vero impianto di deflusso trabecolare.

Fluorofotometria
Fluorofotometria fornisce un altro modo per valutare impianto di deflusso.4 Il flusso acquoso (F) è determinato misurando la velocità di scomparsa di un tracciante dalla camera anteriore. Successivamente, viene somministrato un soppressore del flusso acquoso come acetazolamide, dorzolamide o timololo per ridurre la IOP e il flusso acquoso. Brimonidina e apraclonidina non sono appropriati per questo scopo, perché questi farmaci influenzano il deflusso e il flusso acquoso. Il cambiamento indotto dal farmaco in IOP (IOP2 – IOP1) è misurato dalla tonometria e il cambiamento nel flusso acquoso (F2 – F1) è misurato dalla fluorofotometria. La funzione di deflusso è calcolata dall’equazione n. 2:

C = (F2-F1) / (IOP2 – IOP1).

C per fluorofotometria di solito è etichettato Cfl.

Il vantaggio principale della fluorofotometria rispetto alla tonografia è che la fluorofotometria misura direttamente i cambiamenti nel flusso acquoso invece di fare riferimento alle tabelle standard. Inoltre, la rigidità oculare e la pseudofacilità non fanno parte della misurazione, poiché non viene applicato un peso all’occhio. I ricercatori hanno trovato risultati diversi e giungono a conclusioni diverse quando si utilizza la tonografia contro la fluorofotometria per valutare l’impianto di deflusso. Ad esempio, 1 settimana di trattamento due volte al giorno con apraclonidina non ha modificato l’impianto di deflusso quando misurato dalla tonografia, ma ha aumentato l’impianto di deflusso quando misurato dalla fluorofotometria.5 Il motivo è perché si pensava che l’apraclonidina riducesse la pseudofacilità, un effetto che nascondeva l’aumento della funzione di deflusso trabecolare quando misurata con la tonometria ma non con la fluorofotometria (vedi Equazione n.1). In un altro esempio, vi è una diminuzione legata all’età nella struttura di deflusso quando misurata con tonografia3,6 ma non con la fluorofotometria.7 Questa discrepanza può essere causata dalla maggiore rigidità nei soggetti più anziani rispetto a quelli più giovani. La rigidità oculare fa parte della tonografia ma non della misurazione della fluorofotometria.

Alcuni problemi sono associati al metodo fluorofotometrico. In primo luogo, si presume che l’impianto di deflusso uveosclerale sia molto piccolo e influenzato poco dalla misurazione. Se una manipolazione sperimentale dovesse aumentare l’impianto di deflusso uveosclerale, potrebbe essere interpretato erroneamente come un aumento dell’impianto di deflusso trabecolare. Questo problema è anche inerente alla misurazione della tonografia. In secondo luogo, il metodo non funziona bene negli occhi normotesi in cui un cambiamento nella IOP da parte del soppressore del flusso acquoso non è efficace. Allo stesso modo, la tonografia non funziona bene negli occhi normotesi in cui la IOP cambia poco in base al peso della sonda. In terzo luogo, la fluorofotometria richiede diverse ore per una determinazione completa rispetto a 4 minuti per la tonografia.

Metodi invasivi
La tecnica di perfusione a due livelli e pressione costante8 (Figura 3A) è una procedura invasiva che viene utilizzata per misurare la facilità di deflusso negli animali di ricerca. Un ago è attaccato, tramite tubi, ad un serbatoio di umore acqueo finto. Lo sperimentatore inserisce l’ago nella camera anteriore e imposta la IOP per il livello del serbatoio sopra l’occhio. Successivamente, si misura la velocità di flusso del fluido nella camera anteriore (F1) necessaria per mantenere un IOP costante (IOP1). Può essere utilizzata una varietà di tecniche. È possibile misurare la distanza che il fluido si muove nel tubo per un determinato periodo di tempo e calcolare il volume del fluido dal diametro e dalla lunghezza del tubo. Il volume è diviso per il tempo di resa portata. In alternativa, un investigatore raccoglie il fluido nel tubo durante un determinato periodo di tempo e lo pesa. Il peso del fluido viene convertito in volume del fluido e quindi diviso per il tempo per ottenere una portata (F1). Uno misura la portata (F2) necessaria per mantenere un nuovo IOP (IOP2) in modo simile. L’equazione n. 2 viene utilizzata per calcolare l’impianto di deflusso. Questi metodi sono spesso impiegati per gli occhi umani enucleati, ma non possono essere utilizzati negli studi clinici.

Il metodo flow-to-blood è probabilmente la tecnica più accurata per valutare l’impianto di deflusso trabecolare. Un isotopo radioattivo viene infuso nella camera anteriore ad una pressione impostata (IOP1) per un determinato periodo di tempo. Uno raccoglie un campione di sangue in un intervallo di tempo specifico e lo misura per la radioattività. Si ritiene che qualsiasi radioattività nel sangue sia stata drenata esclusivamente attraverso la rete trabecolare e che la velocità del suo accumulo nel sangue sia il deflusso trabecolare (F1). Successivamente, l’isotopo viene infuso a una pressione diversa (IOP2) e si presume che il nuovo tasso di accumulo di radioattività nel sangue sia un nuovo deflusso trabecolare (F2). L’equazione n. 2 viene utilizzata per calcolare la funzione di deflusso trabecolare. Se fatto con attenzione, questo metodo è ripetibile e può essere utilizzato per valutare l’impianto di deflusso nel tempo.

I principali problemi con tutte le tecniche invasive sono gli effetti diretti e indiretti dell’anestesia sulla IOP e il trauma dell’inserimento dell’ago nell’occhio. Inoltre, la rigidità oculare, la pseudofacilità e la funzione di deflusso uveosclerale confondono la misurazione. Un’ipotesi importante con il metodo flow-to-blood è che qualsiasi tracciante nel sangue entra esclusivamente attraverso la rete trabecolare. In realtà, alcuni traccianti possono entrare nel sangue attraverso la via uveosclerale e le vene vorticose, determinando così una sovrastima del deflusso trabecolare.

DEFLUSSO UVEOSCLERALE
Panoramica
Il deflusso uveosclerale è il drenaggio dell’umore acqueo dalla camera anteriore nel muscolo ciliare, dove filtra dall’occhio in diverse direzioni (Figura 1). Il percorso del deflusso uveosclerale è anatomicamente mal definito e la sua portata è relativamente indipendente dalla pressione.

Tecniche per misurare il deflusso uveosclerale
Calcolo matematico
Attualmente, l’unico mezzo non invasivo con cui valutare il deflusso uveosclerale (Fu) è tramite calcolo matematico utilizzando l’equazione n.3:

Fu = F – C(IOP-Pv).

Il flusso dell’umore acqueo (F) è misurato mediante fluorofotometria, impianto di deflusso (C) con uno dei metodi descritti in precedenza, IOP mediante tonometria e pressione venosa episclerale (Pv) mediante venomanometria.9 Un venomanometro disponibile in commercio (Eyetech Ltd., Morton Grove, IL) si attacca ad una lampada a fessura. Si posiziona la membrana sulla punta del dispositivo sulla congiuntiva vicino al limbus. L’utente identifica le vene episclerali sottostanti la congiuntiva con l’aiuto del biomicroscopio a lampada a fessura. Si aumenta la pressione all’interno della membrana fino al collasso delle vene episclerali. La pressione necessaria per causare il collasso dei vasi viene letta dal quadrante sul lato del dispositivo; è una misura della pressione venosa episclerale.

Una limitazione del metodo di calcolo per il deflusso uveosclerale sono le grandi deviazioni standard generate a causa della variabilità intrinseca di ciascun parametro nell’equazione. Molti soggetti sono necessari per ottenere una potenza sufficiente per rilevare differenze clinicamente rilevanti tra gruppi sperimentali e di controllo. Un’altra limitazione è che il deflusso uveosclerale calcolato può variare enormemente a seconda del valore della pressione venosa episclerale utilizzato nell’equazione. È difficile ottenere una misurazione accurata del Pv. Per questo motivo, un valore di 9 o 10 mm Hg10 viene spesso utilizzato nell’equazione con l’ipotesi che il valore sia invariato nel corso di uno studio. Se il Pv dovesse cambiare, si potrebbero trarre conclusioni errate sulla causa di una risposta in IOP.

Nonostante i suoi limiti, il calcolo matematico del deflusso uveosclerale ha fornito spiegazioni ragionevoli per le differenze nella IOP rispetto all’invecchiamento, ai farmaci farmacologici, alle sindromi cliniche e alle procedure chirurgiche. Alla fine, sono i cambiamenti relativi nel deflusso uveosclerale, non necessariamente il suo valore assoluto, che sono di maggiore importanza clinica. Ad esempio, la ricerca ha dimostrato che la sindrome da esfoliazione è associata a un deflusso uveosclerale ridotto rispetto ai soggetti di controllo sani e di età.11 Dal punto di vista fisiologico, sarebbe preferibile trattare l’area della patologia piuttosto che semplicemente prescrivere il farmaco con il miglior effetto sulla IOP. Come classe, gli analoghi delle prostaglandine possono essere un buon trattamento per la sindrome da esfoliazione, perché il deflusso uveosclerale è aumentato nei pazienti trattati con questi farmaci.12

Metodi invasivi
Per misurare il deflusso uveosclerale vengono utilizzati due metodi invasivi. Sono più diretti del calcolo matematico, ma non possono essere utilizzati negli studi clinici. Il” metodo del tracciante intracamerale ” (Figura 3B) prevede l’infusione di un tracciante radioattivo o fluorescente nella camera anteriore a una pressione prestabilita e per un determinato periodo di tempo. Si presume che la quantità totale di tracciante trovata nell’uvea e nella sclera durante l’intervallo di tempo specificato sia il deflusso uveosclerale. Se l’intervallo di tempo è eccessivo, alcuni traccianti possono uscire dal globo e andare persi per l’analisi. In queste circostanze, il deflusso uveosclerale sarebbe sottostimato. L’enucleazione dell’occhio rende questo metodo irripetibile.

Il “metodo isotopico indiretto” prevede l’infusione di un tracciante radioattivo nella camera anteriore e il monitoraggio della velocità di comparsa del tracciante nel sangue (deflusso trabecolare) e della velocità di scomparsa del tracciante dalla camera anteriore (flusso acquoso). Il deflusso uveosclerale è la differenza tra flusso acquoso e deflusso trabecolare. Questo metodo è vantaggioso in quanto i cambiamenti nel deflusso uveosclerale possono essere valutati nel tempo. La sua natura invasiva, tuttavia, ne preclude l’uso negli studi clinici.

SOMMARIO
Sono disponibili molti metodi per valutare il deflusso dell’umore acqueo. I metodi non invasivi sono indiretti, altamente variabili e pieni di molte limitazioni e ipotesi. I metodi invasivi richiedono l’anestesia, possono danneggiare l’occhio, sono solitamente terminali e sono anche carichi di limitazioni e ipotesi. Tuttavia, questi metodi sono strumenti preziosi nello studio del deflusso nell’occhio sano e malato. Hanno fornito ai medici una migliore comprensione delle malattie che colpiscono e dei trattamenti che riducono la PIO. Tali informazioni possono essere utili per selezionare trattamenti specifici o combinazioni di trattamenti per il glaucoma o l’ipertensione oculare.

Questo lavoro è stato supportato in parte da una sovvenzione illimitata da Research to Prevent Blindness, Inc. (New York, NY).

Carol B. Toris, PhD, è professore e direttore della ricerca sul glaucoma per il Dipartimento di Oftalmologia e Scienze Visive presso l’University of Nebraska Medical Center di Omaha. Non ha riconosciuto alcun interesse finanziario nei prodotti o nelle società menzionate nel presente documento. Dr. Toris può essere raggiunto a (402) 559-7492; [email protected].

Carl B. Camras, MD, è professore e direttore del Glaucoma Service ed è presidente del Dipartimento di Oftalmologia e Scienze Visive presso l’Università del Nebraska Medical Center di Omaha. Non ha riconosciuto alcun interesse finanziario nei prodotti o nelle società menzionate nel presente documento. Dr. Camras può essere raggiunto a (402) 559-4276; [email protected].

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