J. Alvarado, M.D.

Jorge Alvarado
E-mail: jalva@itsa.ucsf.edu

En el Departamento de Oftalmología de la Universidad de California San Francisco (UCSF) utilizamos la trabeculoplastia laser selectiva (SLT) desde hace ya más de diez años, cuando fue aprobada por la FDA, por lo que hemos acumulado una gran experiencia clínica e investigadora con este terapeútica láser. Si bien es cierto, que la trabeculoplastia SLT ha demostrado tener una gran eficacia hipotensora en la mayoría de nuestros pacientes, existe un grupo reducido de pacientes donde los resultados de la SLT son más variables.

Por este motivo, hemos estado trabajando intensamente en nuestro laboratorio para poder responder de forma adecuada a estas cuestiones. Uno de los objetivos iniciales fue comparar los mecanismos de acción de la SLT y el de los fármacos análogos de prostaglandinas (PGAs) y analizar que tipo de interacciones existen entre ambos tratatmientos para ver como se podrían mejorar los resultados terapeúticos de la SLT en la clínica.

Los resultados de nuestras últimas investigaciones son ciertamente reveladoras^1-4, y las conclusiones más importantes son las siguientes:

• Las células endoteliales de la malla trabecular y del canal de Schlemm forman parte de un eficaz sistema de señalización celular integrado que regula el flujo de salida del humor acuoso mediante la apertura y el cierre de una barrera celular formada por células endoteliales que tapizan internamente el canal de Schlemm.
• Ambos tratamientos, la SLT y los análogos de las prostaglandinas comparten un mismo mecanismo de acción implicado en la regulación del flujo de salida convencional de humor acuoso.
• Los efectos de la SLT y los PGA sobre el flujo de salida de humor acuoso no son sumatorios.
• La respuesta de un paciente a los PGAs nos ayuda a predecir el impacto terapeútico de la SLT. Asimismo, mediante un nuevo protocolo clínico de selección y tratamiento podemos garantizar un 100% de efectividad de la SLT. Estos resultados tambien pueden ser extrapolables a la trabeculoplastia por laser Argon (ALT).

En este artículo vamos a presentar de forma sucinta nuestras investigaciones en este campo y como éstas nos pueden ayudar a mejorar los resultados del tratamiento con la SLT en la clínica.

Descubrimiento de un novel sistema de señalización celular

Hace unos años, nuestro grupo demostró que el tratamiento con ALT provocaba una concentración selectiva de los monocitos en la malla trabecular. Este mismo efecto lo hemos visto recientemente con la SLT y nos llevó a plantear la hipotesis sobre el potencial rol hipotensor de estas células (monocitos)⁵. Así, en un experimento in vitro en que añadimos monocitos y/o el medio en el que los monocitos habian secretado diferentes factores, observamos que podíamos obtener un mismo efecto hipotensor, siendo este demasiado rápido para ser mediado sólo por los mismos monocitos. Estos resultados preliminares nos sugerían que posiblemente estabamos ante un nuevo sistema de regulación celular que era activado por factores liberados de forma específica por los monocitos y otras células endoteliales.

En otra serie experimentos posteriores, utilizamos el láser SLT para irradiar tanto células endoteliales de la malla trabecular (TMEs) como las células endoteliales del canal de Schlemm (SCEs) y demostramos que las células TME eran el principal grupo de células activadas por el laser. Las células TME actuarían tanto como células transductoras y efectoras de este nuevo sistema de señalización intercelular. Esto significa que cuando la presión intraocular (PIO) varía, por ejemplo, cuando el ojo acomoda para leer y aumenta la tensión del músculo ciliar, las células TME serían capaces de detectar el cambio, ya que actuarían como barorreceptores. En este sentido, las células TME transducen la energía mecánica generada por la compresión en una señal bioquímica y la liberación de factores específicos. Asi, cuando la malla trabecular se estira, por ejemplo, por la acción de pilocarpina, este sistema se activa. En definitiva, tanto la estimulación mecánica como la acción del láser es capaz de activar este sistema de señalización celular y el resultado neto final es la liberación de citoquinas específicas y regulación de la PIO.

Las citoquinas, secretadas por las células TME, llegan hasta las células endoteliales que tapizan el lumen del canal de Schlemm, y van a producir cambios en su permeabilidad. Es decir, las citoquinas regulan de forma activa las propiedades de conductivdad de las células SCEs y nosotros las hemos identificado y caracterizado en nuesro laboratorio.

Una evaluación más detallada de la barrera celular del canal de Schlemm

En unos primeros experimentos orientados a entender mejor el comportamiento de esta barrera celular, transfectamos células SCEs in vitro con un plasmido que expresaba la proteina zonular occludens-1 marcada con una proteina fluorescente verde, y que nos iba a permitir visualizar las uniones intercelualres de las células SCEs en cultivos in vitro. Las células SCEs fueron irradiados con un láser SLT o expuestas a un medio en el que habían habido células TME o SCE irradiadas previamente con laser. El resultado de estos experimentos fue que ambos procedimiento provocaban un aumento significativo de la conductividad de las uniones cleulares en las SCE (Figura 1 y Figura 2).

Figura 1. EL microscopio confocal muestra la característica separación de las células endoteliales del canal de Schlemm, que ocurre tanto por la acción directa del laser SLT como por la exposición a un medio en el que había habido células endoteliales expuestas al láser SLT.





Figura 2. Se observa un incremento significativo de la permebailidad de las células endoteliales del canal de Schlemm expuestas directamente tanto a un láser SLT como al medio de un cultivo en el que había habido células endoteliales expuestas al láser SLT.

Fue realmente sorprendente observar como la barrera del sistema de drenaje del humor acuoso es mucho más compleja que las barreras que existen en otras partes de nuestro organismo. Por ejemplo, en el sistema vascular, la barrera es comparable de forma simbólica al calafateo entre azulejos y son las propiedades del calafateo las que regulan la permeabilidad del sistema. Los azulejos no permiten que pase fluido alguno, pero el calafateo es poroso y sí es permeable. Sin embargo, en el sistema de desagüe del humor acuoso, el modo en que se mantiene las células unidas es más similar a una uníon mediante una cremallera, en el que cada "diente" de la cremallera se extiende de una célula a otra.

Cuando el sistema de señalización celular es activado, los dientes, que son como filopodias, empiezan a contraerse y al abrirse la barrera la conductividad aumenta. Por el contrario, otros factores como el calcio, actuarían cerrando esta barrera celular. En definitiva, estamos ante un sistema enormemente dinámico y es ahora cuando empezamos a comprender la complejidad de sus mecanismos y regulación.

Efecto de los análogos de las prostaglandinas en el flujo de salida del humor acuoso

El haber reproducido experimentalmente en el laboratorio el sistema de barrera del desagüe del humor acuoso en el laboratorio nos permite probar de forma selectiva y sistemática los efectos de diferentes fármacos antiglaucomatosos. Asi, hemos demostrado que la brimonidina, el timolol y la dorzolamida no provocan cambios en la células de la barrera (Figura 3). Sin embargo, los fármacos análogos de las prostagandinas (PGAs) sí que son capaces de activar esta células, de la misma forma que el láser SLT. Hemos observado que tanto el latanoprost, travoprost y bimatropost son capaces de de abrir las uniones célulares de la barrera celular (Figura 4 y Figura 5).

 

Figura 3. No se observa ningún cambio en las uniones entre las células endoteliales del canal de Schlemm al ponerlas en contacto con diferentes fármacos antiglaucomatosos que no sean análogos de las prostaglandinas.





Figura 4. Los fármacos análogos de las protaglandinas (PGAs) sí que inducen cambios evidentes entre las uniones entre las células endoteliales del canal de Schlemm.





Figura 5. Jindra et al han demostrado una tasa de éxito de la trabeculoplastia SLT, como terapia inicial, del 93% a los 5 años (es decir, sin que los pacientes requirieran medicación antiglaucomatosa adicional).

Este efecto de los análogos PGAs entraria en cierto conflicto con la creencia generalizada que dichos fármacos actuan preferentemente a traves de la vía de salida uveoescleral y las metaloproteinasas de la matriz (MMPs). Nuestros resultados sugieren un efecto directo de los análogos de PGAs sobre las células endoteliales del canal de Schlemm y por tanto en la vía de desagüe convencional del humor acuoso a traves de la malla trabecular.

Asimismo, nuestros estudios experimentales indican que tanto el láser SLT como los análogos PGAs compartirîan un mismo mecanismo de acción, la regulación de la integridad de las uniones intercelulares y de la permeabilidad de la barrera formada por las células SCEs.

Otros laboratorios, como el grupo de Doug Johnson, tambien han estado trabajando en este campo y han realizado sus estudios en un modelo de cultivo de segmento anterior, plataforma que ofrece la ventaja de poder determinar directamente el flujo trabecular⁶ al haber eliminado la vía de drenaje uveoescleral. Sus investigaciones tambien indican que las prostaglandinas tienen una accón directa sobre la malla trabecular, favoreciendo el desague del humor acuoso, pero sin una activación consistente de las MMP.

Los trabajos de Steinman and Marcello⁷ tambien apoyan nuestros resultados e indican que la SLT y los PGAs tienen unos mecanismos de acción similar. En un estudio reciente multicéntrico, prospectivo y aleatorizado, realizado por el Grupo de estudio SLT/MED, se compararon los efectos de las medicaciones antiglaucomatosas tópicas (PGAs) versus la SLT. La disminución media observada de la PIO en el grupo de pacientes tratados con PGAs fue de 7,6 mm Hg y de 6,7 mmHg en el grupo tratado con SLT a los 8 meses de seguimiento, diferencias estadísticamente no significativas.

Es interesante recordar como desde la última década de los 90, hemos ido observando una reducción progresiva en la realización de los procedimientos de trabeculoplastia mediante laser argón (ALT) tanto en Hospitales de California como en el resto de los Estados Unidos. Esta observación posiblemente esté relacionada tanto por la creciente evidencia clínica de la limitada efectividad de este procedimiento a largo plazo, por la introducción de la nueva familia de fármacos PGAs como primera línea terapeútica para el control del glaucoma, más efectiva y por que ambas terapeúticas pueden compartir un mecanimo de acción similar, como demuestran nuestros trabajos de laboratorio.

Traslación a la clínica de nuestros hallazagos en el laboratorio

En un primer ensayo clínico piloto, reclutamos 24 pacientes consecutivos glaucoma primario de ángulo abierto. El protocolo consistío en la retirada de la medicación PGAs durante un periodo de 4-6 semanas y la realización de una trabeculoplastia SLT posterior. La PIO se registró de forma sistemática en las diferentes fases del protocolo. La retirada previa de los fármacos PGAs se asoció a un amuento de la PIO y como ya ha sido descrito en la literatura previamente^8-11, este efecto se relaciona con una mayor efectividad hipotensora de la SLT. Asimismo, la retirada de los fármacos PGAs nos iba a permitir analizar de forma selectiva los efectos de la trabeculoplastia SLT, ya que comparten los mismos mecanismos de acción.

A todos los pacientes en nuestro estudio se les realizó una trabeculoplastia SLT de 360 grados, con doscientos impactos laser y una energía media de 0,7 mJ. Hacemos notar que este protocolo dobla el número de impactos que habitualmente se realizan con la SLT.

Nuestros resultados demostraron una alta eficacia terapeútica de este protocolo clínico (retirada previa de los fármacos PGAs y posterior SLT) obteniendo una reducción media de la PIO del 29,93%, sensiblemente superior al efecto hipotensor aislado de los fármacos PGAs.

Asimismo, observamos que una mayor respuesta hipotensora de los fármacos PGAs se correlacionaban de forma significativa con un mayor efecto hipotensor de la SLT. A partir de ahora, nuevos estudios longitudinales y muestras más amplias deberían confirmar y validar nuestros resutados y la efectividad de la trabeculoplastia SLT en diferentes escenarios clínicos.

Resultados adicionales con la aplicación de los nuevos protocolos de SLT

Actualmente y basándonos en nuestra experiencia clínica y trabajo de laboratorio estamos aplicando los siguientes protocolos tearpeúticos con la SLT:

1. En los pacientes sin antecedentes de tratamiento con medicación tópica glaucomatosa, realizamos una evaluación del rango de respuesta hipotensora a los PGAs. Solamente si la reducción de la PIO es cerca de 30%, vamos a indicar una trabeculoplastia SLT;
2. En los pacientes que ya estaban en tratamiento con fármacos PGAs y/o otras medicaciones tópicas antiglaucomatosas, retiramos los PGAs por un periodo de 4-6 semanas, reemplazándolos por un fármaco no PGA, y con controles de la PIO cada 2 semanas. Si la PIO aumenta de forma significativa en este periodo, realizamos la trabeculoplastia SLT (generalmente a las 4 semanas de la retirada de los PGAs). Los PGAs, se reintroducen de forma temporal durante dos-cuatro semanas para evitar los picos de elevación tensional post-laser y hasta conseguir el máximo efecto hipotensor de la trabeculoplastia SLT (un mes).

La técnica de la SLT que nosotros utilizamos requiere impactos de baja energía (0,6 mJ), y un número aproximado de 150-200 impactos laser repartidos de forma uniforme en los 360 grados. Este ptotocolo nos está permitiendo obtener una reducción media de la PIO de un 30%, significativamente mayor que la que otros protocolos descritos hasta el momento. Como hemos comenatdo, la respuesta máxima hipotensora de la SLT se observa a la 4-5 semanas del procedimiento y en un grupo seignificativo de pacientes nos está permitiendo disminuir su regimen de medicaciones tópicas antiglaucomatosas.

Es nuestro deseo que los resultados de nuestros trabajos de investigación en el laboratorio y en la clínica permitan a otros oftalmólogos replantearse la utilización de los fármacos PGAs y la trabeculoplastia SLT de una forma más efectiva con el objetivo de mejorar sus resultados terapeúticos a largo plazo.


El Dr. Alvarado es Catedrático de Oftalmología de la Universidad de California San Francisco. La larga trayectoría científica del Dr. Alvarado ha estado centrada en el estudio de los mecanismos celulares y regulación del drenaje del humor acuoso y la fisio-patología del glaucoma.

Bibliografía

1. Alvarado JA, Iguchi R, Martinez J, et al. Similar effects of selective laser trabeculoplasty and prostaglandin analogs on the permeability of cultured Schlemm canal cells. Am J Ophthalmol 2010;150(2):254-64.
2. Alvarado JA, Iguchi R, Juster R, et al. From the bedside to the bench and back again: predicting and improving the outcomes of SLT glaucoma therapy. Trans Am Ophthalmol Soc 2009;107:167-83.
3. Alvarado JA, Yeh RF, Franse-Carman L, et al. MJ. Interactions between endothelia of the trabecular meshwork and of Schlemm's canal: a new insight into the regulation of aqueous outflow in the eye. Trans Am Ophthalmol Soc 2005;103:148-62.
4. Alvarado JA, Alvarado RG, Yeh RF, Franse-Carman L, et al. A new insight into the cellular regulation of aqueous outflow: how trabecular meshwork endothelial cells drive a mechanism that regulates the permeability of Schlemm's canal endothelial cells. Br J Ophthalmol 2005;89(11):1500-5.
5. Alvarado JA, Katz LJ, Trivedi S, Shifera AS. Monocyte modulation of aqueous outflow and recruitment to the trabecular meshwork following selective laser trabeculoplasty. Arch Ophthalmol 2010;128:731-7.
6. Bahler CK, Howell KG, Hann CR, et al. Prostaglandins increase trabecular meshwork outflow facility in cultured human anterior segments. Am J Ophthalmol 2008;145(1):114-9.
7. Katz LJ, Steinmann WC, Marcellino G, SLT/MED Study Group. Comparison of selective laser trabeculoplasty (SLT) vs. medical therapy for initial therapy for glaucoma or ocular hypertension. Paper presented at the International Glaucoma Symposium, Athens, Greece, March 28-31, 2007.
8. Song J, Lee PP, Epstein DL, et al. High failure rate associated with 180 degrees selective laser trabeculoplasty. J Glaucoma 2005;14:400-8.
9. Johnson PB, Katz LJ, Rhee DJ. Selective laser trabeculoplasty: predictive value of early intraocular pressure measurements for success at 3 months. Br J Ophthalmol 2006;90:741-3.
10. Hodge WG, Damji KF, Rock W, et al. Baseline IOP predicts selective laser trabeculoplasty success at 1 year post-treatment: results from a randomised clinical trial. Br J Ophthalmol 2005;89:1157-60.
11. Singh D, Coote MA, O'Hare F, et al. Topical prostaglandin analogues do not affect selective laser trabeculoplasty outcomes. Eye 2009;23:2194-9.