Glaucoma: epidemiologia molecolare, patogenesi, prevenzione

Rassegne
Vol. 97, N. 1, Gennaio 2006
Pagg. 37-45
Glaucoma: epidemiologia molecolare, patogenesi, prevenzione
Alberto Izzotti1, Barbara Di Marco1, Silvio De Flora1, Sergio Saccà2
Riassunto. Numerose evidenze sperimentali suggeriscono che i radicali liberi dell’ossigeno (ROS) svolgono un ruolo importante nella patogenesi del glaucoma primario ad angolo aperto (POAG). Recentemente abbiamo dimostrato che la principale lesione ossidativa del DNA, la 8-idrossi-2’-deossiguanosina, è presente nel DNA del trabecolato sclerocorneale (TM) a livelli molto più elevati nei pazienti affetti da POAG che nei controlli.
I ROS svolgono un ruolo patogenetico fondamentale. Significative in questo senso sono le
seguenti constatazioni: (a) la resistenza al deflusso dell’umor acqueo dalla camera anteriore aumenta in presenza di alti livelli di perossido di idrogeno; (b) il TM è fisiologicamente ricco di attività antiossidanti; (c) un aumento significativo dell’attività della glutatione perossidasi e della superossido dismutasi è stato trovato nell’umor acqueo dei pazienti affetti da glaucoma; (d) il perossido di idrogeno induce compromissione
dell’integrità del TM. È stata dimostrata l’esistenza di una correlazione significativa tra
danno ossidativo al DNA e pressione intra-oculare in pazienti affetti da POAG. Questi
soggetti sembrano avere una predisposizione genetica che li rende suscettibili ai danni indotti dai ROS a causa della maggiore frequenza rispetto ai controlli di una delezione del
gene della glutatione-S-transferasi M1, un importante enzima ad azione antiossidante.
Lo stress ossidativo, che colpisce non solo il TM ma anche la retina, appare anche implicato nella morte delle cellule neuronali che si verifica in corso di POAG. Queste considerazioni patogenetiche hanno potenziali ricadute sulla prevenzione del POAG, suggerendo che le analisi genetiche e l’utilizzo di farmaci in grado di modulare l’azione dei ROS,
se validati da studi futuri, potrebbero essere utili strumenti nel controllo di questa malattia.
Parole chiave. Danno ossidativo, glaucoma primario ad angolo aperto, prevenzione del
glaucoma, suscettibilità genetica.
Summary. Open angle glaucoma: epidemiology, pathogenesis and prevention.
There is growing evidence that reactive oxygen species (ROS) play a key role in the
pathogenesis of primary open angle glaucoma (POAG). The occurrence of oxidative DNA
damage in trabecular meshwork (TM) has been demonstrated by measuring the increase
of 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine, the most abundant DNA oxidative alteration, which is
significantly increased in glaucoma-bearing subjects as compared with unaffected controls. Several lines of evidence support the hypothesis that ROS play a fundamental
pathogenic role, including the following: (a) outflow resistance in the anterior chamber
increases in the presence of high levels of hydrogen peroxide; (b) TM possesses abundant
antioxidant activities; (c) significant increases in superoxide dismutase and glutathione
peroxidase activities were detected in the aqueous humour of glaucoma patients; (d) hydrogen peroxide compromises TM integrity. The existence of a significant correlation between oxidative DNA damage and intraocular pressure in glaucoma patients has been reported. POAG patients appear to have a genetic predisposition rendering them susceptible to ROS-induced damage because of a more frequent deletion, as compared to controls,
of the gene encoding for glutathione-S-transferase M1, a pivotal anti-oxidant activity.
Furthermore, oxidative stress, occurring not only in TM but also in retinal cells, appears
to be involved in the neuronal cell death that characterizes POAG. These considerations
could bear relevance for POAG prevention and suggest that genetic analyses and the use
of drugs or dietary measures attenuating the effects of ROS, if validated in future studies, could be useful tools contributing to the control of this disease.
Key words. Genetic susceptibility, glaucoma prevention, oxidative damage, primary open
angle glaucoma.
1
Dipartimento di Scienze della Salute, 2Dipartimento di Neuroscienze, Oftalmologia e Genetica, Università, Genova.
Pervenuto il 4 luglio 2005.
38
Recenti Progressi in Medicina, 97, 1, 2006
Epidemiologia del glaucoma
e sua importanza in sanità pubblica
evitare la guida nelle condizioni di maggiore pericolosità, annullando così l’eccesso di rischio per incidente stradale5.
Il glaucoma costituisce la causa più frequente
di cecità irreversibile e la seconda causa di cecità
La patogenesi del glaucoma
in assoluto dopo la cataratta, colpendo almeno 90
milioni di persone al mondo, di cui 9 milioni in EuIl glaucoma è una neuropatia ottica caratterizropa1. A fronte di dati parziali e non definitivi, esizata da un’alterazione strutturale specifica della
stono studi che stimano la prevalenza del glaucotesta del nervo ottico che si accompagna ad un pema primario ad angolo aperto (POAG) in Italia paculiare danno del campo
ri a circa il 2% della
visivo. Sebbene l’aumento
popolazione 2,3 , essendo
della pressione intraocupertanto colpite da questa
Si può affermare che il glaucoma costituilare (IOP) sia il più immalattia circa 1.120.000
sce – e sempre più costituirà nei prossimi
portante fattore di rischio
persone. Si stima che solo
anni – un grave problema di sanità pubblica
del POAG, vari altri fattoil 40% dei soggetti colpiti
in Italia. A p p a r e q u i n d i n e c e s s a r i o m i g l i o r ari concomitanti giocano
da glaucoma sia sottopore per tempo le nostre conoscenze su queun ruolo importante: l’insto ad interventi terapeusta malattia al fine di potere fronteggiare la
cremento dei livelli di glutici adeguati in quanto
grave situazione epidemiologica in corso.
tammato 6, l’alterazione
spesso, a causa dell’assenza di rilevanti sintomi
del metabolismo dell’ossido nitrico (NO)7, le alteraprecoci, la diagnosi viene
posta tardivamente. Infatti, il glaucoma primario
zioni vascolari8 e il danno ossidativo causato dalle
ad angolo aperto è una malattia cronico-degeneraspecie reattive all’ossigeno9.
tiva caratterizzata da un lungo periodo di latenza
I fattori predisponenti includono anche mutache precede le manifestazioni cliniche. Purtroppo
zioni di geni specifici, effetti tossici e il danno mecil danno visivo, una volta acquisito, risulta essere
canico dovuto all’elevata IOP10,11,12.
irreversibile. La situazione epidemiologica appare
Il POAG è quindi una complessa malattia croniancora più grave se, oltre al POAG clinicamente
co-degenerativa ad eziologia multifattoriale. Infatconclamato, vengono presi in considerazione anti il solo innalzamento della IOP non giustifica tutche i casi di probabile POAG iniziale (prevalenza
ti i danni a carico delle cellule ganglionari retiniche
2,1%) e la presenza di pressione intraoculare elein corso di glaucoma13,14. È comunque indubbio che
vata ancora in assenza di danno del campo visivo
il danno primario sia il verificarsi di fenomeni de(prevalenza 6%), situazione che costituisce un imgenerativi a carico del trabecolato sclero-corneale,
portante fattore di rischio per lo sviluppo di
l’epitelio preposto al drenaggio dell’umor acqueo
POAG3. Esiste una chiara tendenza al forte incredalla camera anteriore dell’occhio. Il trabecolato
mento nella prevalenza di questa patologia. Tale
umano (TM) è composto da lamelle collagene coevoluzione del quadro epidemiologico è strettaperte da cellule endoteliali (figura 1, eseguita in colmente correlata all’invecchiamento della popolalaborazione con Roberta Bertagno, Dipartimento di
zione, costituendo l’età avanzata un fondamentale
Neuroscienze, Oftalmologia e Genetica, Università
fattore di rischio. È questa la ragione per cui la stidi Genova). Questa piccolissima regione, ricca di
ma nel previsto aumento dei soggetti affetti per i
matrice extracellulare, riempie gli spazi tra le laprossimi anni varia significativamente tra le dimelle attraverso cui passa l’umore acqueo.
verse regioni italiane a seconda della differenza
nell’età media della popolazione. Già attualmente,
infatti, il 48% dei pazienti affetti risiede nell’Italia
settentrionale mentre solo il 28% ed il 24% dei pazienti risiede rispettivamente nell’Italia centrale e
nell’Italia meridionale. Il previsto incremento nella prevalenza del glaucoma nei prossimi anni varia da un minimo del 20-30% per le regioni centromeridionali ad un massimo del 40-50% per quelle
settentrionali. L’incremento maggiore nella prevalenza (60%) è prevedibile in Liguria, la regione italiana caratterizzata dai maggiori indici di invecchiamento della popolazione.
Il POAG non diagnosticato contribuisce in modo indiretto ad aumentare la mortalità per cause
accidentali. È stato infatti dimostrato che il POAG
Figura 1. Fotografia al microscopio elettronico a scansione
del trabecolato sclero-corneale (ingrandimento 2500 X). Il
non diagnosticato è 4 volte più frequente nei sogdanno iniziale in corso di glaucoma primario ad angolo
getti di età superiore ai 55 anni che hanno avuto
aperto è rappresentato dai fenomeni degenerativi che inincidenti stradali con feriti, rispetto a soggetti che
sorgono in questo tessuto preposto al drenaggio dell’umor
4
non li hanno avuti . Tuttavia, quando il POAG è
acqueo dalla camera anteriore dell’occhio.
correttamente diagnosticato, il paziente tende ad
A. Izzotti et al.: Glaucoma: epidemiologia molecolare, patogenesi, prevenzione
La regione di resistenza massima al passaggio
dell’umore acqueo si trova alla periferia del trabecolato juxtacanalicolare in diretta connessione funzionale ed anatomica con il canale di Schlemm. La
degenerazione del TM comporta quindi l’aumento
della IOP. Pur nell’ambito della complessa patogenesi del POAG, gli studi più recenti indicano che un
ruolo importante nell’avviare la degenerazione del
TM deve essere attribuito al progressivo accumulo
in questa sede di danno ossidativo15.
Danno ossidativo e glaucoma
Già da alcuni anni è stato ipotizzato che lo
stress ossidativo locale rappresenti un fattore determinante nella patogenesi del POAG. Alvarado
et al.16,17 hanno suggerito che la progressiva perdita delle cellule del TM nei pazienti affetti da
glaucoma può essere attribuita agli effetti a lungo
termine del danno ossidativo indotto da radicali liberi. Questa ipotesi è suffragata da studi sperimentali condotti in vitro ed in vivo sia nell’animale che nell’uomo. Il trattamento in vitro di cellule
umane di TM con perossido di idrogeno altera l’adesione e compromette l’integrità cellulare18. In vivo, la perfusione delle cellule del TM con perossido
di idrogeno altera il meccanismo di drenaggio dell’umor acqueo dalla camera anteriore nell’occhio
del vitello19. La combinazione di fattori trofici ed
antiossidanti può salvare dalla morte le cellule
ganglionari della retina in ratti con elevata IOP20.
Recentemente è stato dimostrato direttamente
nell’uomo che in soggetti affetti da glaucoma il
danno ossidativo al DNA aumenta in modo consistente nelle cellule del TM rispetto a controlli non
affetti21. Inoltre, è stato dimostrato che l’aumento
della IOP ed il danno del campo visivo sono direttamente proporzionali all’entità di tale danno ossidativo22. Questi risultati sono in accordo con il
fatto che l’espressione della molecola di adesione
leucocito-endoteliale (ELAM-1) è abbondantemente presente nel TM dei pazienti affetti da glaucoma, ma non in controlli non affetti23. Infatti l’espressione di ELAM-1, controllata dal feedback
autocrino di attivazione dell’interleuchina-1 attraverso il fattore di trascrizione nucleare NFkB, costituisce nel suo complesso un meccanismo rivolto
alla protezione contro lo stress ossidativo23.
Gli studi citati evidenziano il ruolo del danno
ossidativo endogeno nella patogenesi del glaucoma. Questa interpretazione può essere considerata in accordo con la teoria vascolare che
indica la disregolazione vasale come fondamentale momento patogenetico del POAG12.
Infatti la disregolazione vascolare, portando a
ischemia e riperfusione, causa insorgenza di danno
ossidativo, come dimostrato non solo nell’apparato
cardiovascolare 24 ma anche nell’occhio 25,26. La
stretta relazione tra funzionalità vascolare e danno
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ossidativo è anche dovuta ad alcune attività proprie dell’endotelio, implicato nella modulazione della permeabilità vascolare attraverso il rilascio di
endoteline e di ossido di azoto (NO), un importante
ossidante extra- ed intracellulare. La presenza di
NO può aggravare le condizioni metaboliche del
TM27,28. Anche le endoteline possono partecipare alla regolazione della IOP29 ed alla regolazione della
motilità del trabecolato28, soprattutto tramite l’induzione di vasocostrizione30. Infatti, i livelli di endoteline nell’umor acqueo di soggetti glaucomatosi
sono più elevati rispetto a controlli non affetti31,
tanto che l’endotelina-1 è stata identificata come
un possibile effettore dell’ischemia che si verifica
nel TM in corso di glaucoma30 .
Molteplici sono quindi i meccanismi che concorrono alla produzione di radicali liberi ossidanti nel
TM, ma un ruolo prioritario è svolto dal metabolismo aerobico endogeno a cui può aggiungersi la disregolazione vascolare. Sebbene molti atomi e molecole possano formare radicali liberi in vivo, i più
importanti e lesivi per i sistemi biologici sono i radicali associati alla riduzione dell’ossigeno32. L’ossigeno molecolare (O2) può essere ridotto a formare il
radicale anione superossido (O2-) e successivamente idrogeno perossido (H2O2) ed idrossile (OH.)33.
L’anione superossido è particolarmente distruttivo
per le membrane biologiche, mentre l’idrossile è il
più reattivo tra tutti i radicali. Infatti, non appena
formato reagisce immediatamente con le molecole
prossimali, siano esse proteine, DNA o altre macromolecole. Le membrane biologiche ed in particolare
le catene laterali degli acidi grassi poliinsaturi, che
servono a garantire la fluidità necessaria alle membrane lipidiche, sono particolarmente sensibili agli
attacchi dei radicali liberi. La perossidazione lipidica inizia quando i radicali liberi estraggono un atomo di idrogeno da una catena laterale di acidi grassi poliinsaturi, con il risultato che l’elettrone spaiato formato rende l’intera catena laterale instabile e
dà origine ad un radicale libero. Questo radicale è
estremamente reattivo ed avvia una reazione a catena che colpisce gli acidi grassi poliinsaturi causando perossidazione lipidica che altera la struttura e la fluidità della membrana cellulare34.
Il DNA può essere colpito in diversi modi dal danno ossidativo. Si può verificare una modificazione
ossidativa delle basi nucleotidiche o degli zuccheri,
o la formazione di legami crociati anomali. Tutte
queste alterazioni possono esitare in mutazioni le
cui conseguenze variano a seconda del tessuto in cui
si verificano. Se ad essere colpita è una popolazione
cellulare ciclante, come tipicamente accade per gli
epiteli, la mutazione rappresenta un fattore di rischio per lo sviluppo di tumori. Se ad essere colpita
è una popolazione cellulare altamente differenziata,
non ciclante, bloccata nella fase G0 del ciclo cellulare, la mutazione rappresenta un fattore di rischio
per lo sviluppo di patologie degenerative35. Poiché il
trabecolato sclero-corneale appartiene a quest’ultima tipologia cellulare, il cronico accumularsi di danno ossidativo al DNA in questo tessuto rappresenta
un potenziale fattore patogenetico per l’instaurarsi
dei fenomeni degenerativi propri del POAG.
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La capacità del danno ossidativo di alterare diverse strutture dell’occhio è stata riconosciuta come fattore eziopatogenetico per varie malattie
quali la cataratta36, la degenerazione maculare legata all’età37 e, solo più recentemente, il POAG15.
I sistemi biologici possiedono efficaci meccanismi di difesa contro i radicali liberi. A livello dell’occhio, un ruolo protettivo importante è svolto
dall’acido ascorbico, considerato il principale substrato nella protezione oculare a causa della sua
alta concentrazione nell’umor vitreo38, nella cornea39, nel film lacrimale40, nell’epitelio corneale
centrale41 e nell’umore acqueo42,43.
Un altro antiossidante di rilievo presente nell’occhio è il glutatione ridotto (GSH), un tripeptide
formato da 3 amminoacidi (L-cisteina, glicina e acido glutammico) che rappresenta uno dei principali
meccanismi di difesa dell’organismo contro gli
agenti genotossici44. Il sistema del GSH è rivolto alla protezione dei tessuti oculari dai danni dovuti alle basse concentrazioni di H2O2, mentre il sistema
superossodio dismutasi-catalasi difende i tessuti
oculari quando le concentrazioni di H2O2 sono più
elevate45,46. Il glutatione è presente in elevate concentrazioni nell’umore acqueo43 e nel TM19.
È stato dimostrato che le più importanti alterazioni del trabecolato in corso di POAG si presentano negli strati anatomici maggiormente a contatto con la camera anteriore17. Ciò ha indotto a ritenere che sostanze tossiche presenti nell’umore
acqueo, identificate appunto nei radicali liberi,
contribuiscano alla comparsa delle alterazioni patogenetiche a carico del trabecolato, le cui cellule
sono esposte a concentrazioni relativamente alte
di H2O219. Tuttavia, di norma, l’H2O2 è attivamente neutralizzata dai sistemi antiossidanti prima di
essere in grado di indurre effetti dannosi sulle vie
di deflusso19. È però possibile che nel tempo tale
equilibrio si alteri generando un progressivo accumulo di danno ossidativo nel TM. Alvarado et al.16
hanno infatti dimostrato che la diminuzione della
cellularità del TM è correlata in modo lineare con
l’età, ogni anno perdendosi approssimativamente
lo 0,58% delle cellule totali del TM, soprattutto
nell’area filtrante. Inoltre, l’attività specifica della
superossido dismutasi dimostra un declino età-dipendente in TM normali prelevati da cadaveri, fenomeno interpretato come il risultato di un progressivo aumento dello stress ossidativo47.
Kahn et al.19, studiando il ruolo del sistema ossido-riduttivo nel glaucoma, hanno dimostrato che in
presenza di alti livelli di H2O2 la resistenza al deflusso dell’umore acqueo aumenta. L’effetto dell’H2O2 sull’adesione delle cellule del trabecolato sclerocorneale alle proteine della matrice extracellulare
si traduce in un riarrangiamento del citoscheletro
che può esitare in una scarsa adesione delle cellule
del TM e nella perdita cellulare con compromissione
dell’integrità del TM con conseguenze patologiche18.
Altri studi su colture cellulari suggeriscono chiaramente che lo stress ossidativo può influenzare le reazioni biologiche delle cellule del TM27,48,49,50.
L’ipotesi che l’alterazione funzionale a carico del
TM, responsabile dell’avvio della “cascata glauco-
matosa” del POAG, sia dovuto ad un progressivo accumulo di danno ossidativo nel TM è stata recentemente dimostrata in vivo direttamente nell’uomo.
Infatti, il danno ossidativo nel trabecolato di pazienti affetti è risultato essere significativamente
più alto rispetto ai controlli sani21. Lo stress ossidativo del TM provoca un danno al DNA, dimostrato
dall’aumento della principale modificazione nucleotidica ossidativa, la 8-idrossi-2’-desossiguanosina
(8-OH-dG)21. Ulteriori studi hanno dimostrato l’esistenza di una significativa correlazione quantitativa tra i livelli di 8-OH-dG nel TM, aumento della
IOP e diminuzione del campo visivo22. Questi risultati indicano come il danno ossidativo non solo si verifichi, ma svolga anche un ruolo patogenetico in
corso di POAG. Altre indicazioni sull’importanza del
danno ossidativo nella patogenesi del POAG sono
state raccolte direttamente in pazienti nei quali è
stata dimostrata una significativa deplezione del
potenziale antiossidante totale nell’umor acqueo51,
l’incremento di anticorpi sierici contro la glutationeS-transferasi o GST52, una diminuzione del livello di
glutatione plasmatico53 e un aumento dei prodotti di
perossidazione lipidica nel plasma54.
Sebbene di fondamentale importanza, il danno
ossidativo è però solo il primum movens di una
serie di eventi patogenetici consequenziali e
reciprocamente articolati indicati nel loro insieme come “cascata patogenetica” del POAG,
che abbiamo schematizzato in figura 2. A tale
cascata contribuiscono fattori di ordine metabolico, neurologico e genetico.
Figura 2. La patogenesi del glaucoma primario ad angolo aperto è un insieme di fenomeni complessi in reciproca interazione,
descritto nel loro insieme come ‘cascata patogenetica’.
A. Izzotti et al.: Glaucoma: epidemiologia molecolare, patogenesi, prevenzione
La cascata metabolica glaucomatosa
ed il danno neuronale
La produzione di radicali liberi dell’ossigeno
origina sia dal metabolismo aerobico che dalla disregolazione vascolare. L’endotelio è implicato nel
rilascio delle endoteline e dell’NO. La presenza di
radicali liberi e NO produce sostanze tossiche che
interagiscono con ossigeno, ferro e/o rame29 e che
possono aggravare le condizioni metaboliche del
TM ed alterarne la motilità27,28. Anche le endoteline possono partecipare alla regolazione della
IOP29, della motilità del trabecolato28 e della pervietà vascolare, essendo capaci di indurre vasocostrizione30. Inoltre, l’endotelina-1 sembra indurre
ischemia non solo provocando vasocostrizione, ma
anche riducendo l’attività della pompa Na+/K+
ATP- dipendente55.
Per quanto riguarda l’NO, il suo ruolo non è limitato a controbilanciare l’aumento del tono vasale, come vuole la teoria patogenetica vascolare del
glaucoma12. Infatti l’NO svolge un ruolo fondamentale nella fisiologia neuronale, sia come messaggero intercellulare che come modulatore della
pompa del sodio56. Attraverso questi meccanismi
l’NO aumenta la produzione di glutammato e di altri messaggeri intercellulari che divengono a loro
volta causa di una alterazione marcata e prolungata dell’attività della pompa Na+/K+ ATP-dipendente, un meccanismo implicato nella patogenesi
di diverse malattie degenerative 57 , incluso il
POAG58.
Inoltre, l’NO reagisce con l’anione superossido
per formare il radicale perossinitrito (ONOO.) fortemente neurotossico59. Questi fenomeni non si verificano solo nel neurone retinico ma sembrano coinvolgere anche i nuclei prossimali delle vie ottiche. È
infatti stato dimostrato che le lesioni molecolari indotte dal radicale perossinitrito e dall’NO si accumulano in quantità 8 volte superiore nel nucleo genicolato laterale di scimmie in cui è sperimentalmente indotto glaucoma, rispetto ai controlli60.
Considerando tutti questi elementi, è altamente verosimile che lo stress ossidativo abbia un ruolo patogenetico importante non solo nell’indurre la
degenerazione delle cellule endoteliali del trabecolato, come già dimostrato nell’uomo21,22, ma anche
nel danneggiare la testa del nervo ottico e le vie
neurologiche prossimali afferenti alla corteccia
calcarina. È stato infatti dimostrato in modelli animali di glaucoma che le cellule ganglionari retiniche muoiono attraverso l’apoptosi61, un programma di morte cellulare geneticamente determinato,
dimostratosi in grado di indurre perdite neuronali progressive nella retina62,63,64. Gli stimoli maggiori che conducono alla apoptosi delle cellule ganglionari sono l’ipossia65, la modulazione delle neurotrofine66, la tossicità mediata dal glutammato67
e lo stress ossidativo9.
Pertanto l’insieme dei processi che compongono
la cascata glaucomatosa avviata dalla produzione
di radicali liberi esita nella progressiva degenerazione apoptotica del trabecolato, della retina e del
nervo ottico.
41
La genetica molecolare del glaucoma
L’eziologia del glaucoma è quindi complessa e
multifattoriale. Tuttavia il contributo dei fattori di rischio genetici è concordemente definito rilevante10.
Specifiche caratteristiche individuali geneticamente determinate, quale la capacità o meno di sentire il sapore della feniltiocarbammide, sono considerati fattori associati al rischio di sviluppare
POAG68. La caratteristica individuale più importante associata al POAG è la risposta positiva agli
steroidi. È stato localizzato un gene del glaucoma
giovanile (J-POAG) sito sul braccio lungo del cromosoma 1 (1q24.3). Il gene responsabile, identificato mediante mappaggio fine e analisi di mutazione,
è stato denominato TIGR (Trabecular Meshwork Induced Glucocorticoid Response) o GLC1A (Chromosome 1 Open Angle Glaucoma). Questo gene viene
appunto attivato dall’esposizione delle cellule della
rete trabecolare ai glucocorticoidi, il che determina
negli individui predisposti un aumento della resistenza al deflusso dell’umore acqueo69,70,71.
Il gene del glaucoma ad angolo aperto, GLC1A, codifica per una proteina di 57 kD denominata miocillina, che svolge un ruolo fondamentale nel mantenere l’integrità strutturale del TM. La mutazione di
questo gene rappresenta un fattore di rischio elevatissimo per l’insorgenza di POAG72. Anche la mutazione di un altro gene detto OPTN e codificante per
una proteina denominata optineurina, è stata correlata con un elevato rischio di sviluppare POAG73.
Pertanto le mutazioni dei geni GLC1A e OPTN, sebbene estremamente rare nella popolazione (<1-3%),
conferiscono un elevato rischio di sviluppare POAG.
Si può quindi affermare che è noto, nella patogenesi
del POAG, il ruolo di rare mutazioni di geni specifici
implicati nel mantenimento dell’omeostasi del TM.
Recentemente diversi studi hanno esaminato in
pazienti affetti da glaucoma l’assetto di alcuni geni
implicati nella detossificazione dei radicali reattivi
dell’ossigeno. Sono stati analizzati geni che codificano per gli isoenzimi della glutatione-S-transferasi (GST), un’attività fondamentale che contribuisce
in modo prioritario alla neutralizzazione delle ROS
catalizzando la loro coniugazione con il GSH. I risultati ottenuti hanno dimostrato che sia la prevalenza del POAG sia l’intensità del danno ossidativo al DNA del TM sono significativamente aumentate negli individui con genotipo nullo per
GSTM121, Questo gene presenta una delezione in
omozigosi in una larga parte (35-40%) della popolazione 74 . Il ruolo del polimorfismo del gene
GSTM1 come fattore di rischio per il glaucoma è
stato evidenziato da alcuni studi75. Al contrario uno
studio condotto in una popolazione svedese non ha
trovato alcuna associazione76. È verosimile che tale risultato negativo sia dovuto al fatto che siano
stati inclusi nell’analisi tutti i tipi di glaucoma, senza nessuna analisi specifica condotta sul POAG77.
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Infatti il danno ossidativo costituisce un momento patogenetico proprio del POAG, non sussistendo alcuna indicazione sul suo ruolo in altri tipi di glaucoma quali quelli neovascolare, traumatico, giovanile, congenito e neoplastico 21,77 .
L’importanza della dimostrazione del ruolo dei geni codificanti per attività antiossidanti come fattore di rischio per il glaucoma è dovuta all’alta
frequenza con cui questi polimorfismi genetici di
rischio occorrono nella popolazione, anche se, trattandosi di geni a bassa penetranza, il rischio conferito di sviluppare la malattia è sì aumentato,
ma non di molto78,79.
La prevenzione del glaucoma
La migliorata conoscenza dei meccanismi patogenetici del POAG costituisce una premessa indispensabile per realizzare efficaci interventi di prevenzione nei confronti di questa malattia. Come
sempre accade per le malattie cronico-degenerative, la prevenzione ha un ruolo fondamentale poiché il danno glaucomatoso è per sua natura progressivo ed irreversibile.
I possibili interventi preventivi nei confronti
del POAG sono classificabili in tre livelli in base alle loro caratteristiche. La prevenzione primaria è
tesa ad impedire l’insorgenza del POAG nei soggetti sani. Questo tipo di intervento è per ora soprattutto attuabile identificando mediante tecniche di epidemiologia molecolare i soggetti geneticamente predisposti allo sviluppo della malattia.
Di particolare interesse è la possibilità di effettuare tali analisi genetiche mediante campionamenti
non invasivi come il prelievo di cellule esfoliate
della mucosa malare, la raccolta del bulbo pilifero
o l’analisi di liquidi biologici.
La prevenzione secondaria è finalizzata ad
identificare precocemente l’insorgenza del POAG
prima che esso possa determinare danni funzionali rilevanti. Si tratta quindi di effettuare diagnosi precoci di POAG in soggetti ancora privi di
deficit visivo. La diagnostica precoce può oggi avvalersi a questo scopo di efficaci indagini diagnostiche che comprendono non solo la tonometria,
ma anche la stereofotografia della papilla ottica,
l’analisi della funzionalità neuronale retinica mediante tomografia tridimensionale (Heidelberg) o
l’esame del fundus oculi in scansione laser associato ad illuminazione con luce polarizzata (GDX
Access).
La prevenzione terziaria è tesa a diminuire la
progressione della malattia ed il suo aggravarsi
una volta che essa si è instaurata. A questo proposito l’utilizzo appropriato delle prostaglandine ha
significativamente migliorato le potenzialità preventive e terapeutiche, purché la diagnosi sia posta precocemente. Per definire l’andamento della
malattia è necessario stadiare il POAG mediante
un accurato esame del campo visivo effettuato mediante perimetria automatica. Tuttavia, dal punto
di vista medico-preventivo, tale esame rileva la
presenza di un danno neurologico che sarebbe ne-
cessario prevenire o perlomeno ritardare quanto
più possibile. A questo proposito, alla luce delle
considerazioni patogenetiche precedentemente riportate, diversi sono i potenziali interventi farmacologici in fase di studio.
Le considerazioni patogenetiche precedentemente riportate indicano che la sola IOP non può
più essere considerata come l’unico elemento
eziopatogenetico del POAG, e che anche il danno
ossidativo ha un ruolo di rilievo.
Pertanto diversi studi sono in corso per valutare la capacità dei farmaci utilizzati in corso
di POAG di modulare il danno indotto da
ROS.
Ad esempio, per i betabloccanti, che per tanti
anni hanno monopolizzato la cura del glaucoma,
è stata descritta una consistente attività antiossidante, come finora dimostrato soprattutto per il
carvedilolo80. Anche il timololo, il β-bloccante più
utilizzato in passato nella terapia del glaucoma,
può proteggere le cellule ganglionari retiniche attraverso un meccanismo diverso o Comunque addizionale a quello classico che consiste unicamente nell’abbassare la IOP81.
I calcio-antagonisti, utilizzati ampiamente nelle malattie cardiovascolari, a livello dell’occhio si
sono dimostrati utili nel trattamento del glaucoma
normotensivo82. In particolare la nimodipina aumenta il flusso ematico alla testa del nervo ottico
ed alla coroide e migliora la sensibilità al contrasto
dei colori83.
L’estratto di Ginkgo biloba contiene oltre 60
composti bioattivi conosciuti, tra cui flavonoidi,
cianidine ed altri ancora non caratterizzati 84.
Tale miscela sembra avere effetti protettivi significativi contro i danni da radicali liberi e contro la perossidazione lipidica in vari tessuti85,
sembra proteggere i neuroni dal danno ossidativo86 e migliorare il flusso ematico 87. Tuttavia,
per quanto riguarda il glaucoma, gli studi su
questa miscela hanno una validità statistica limitata a causa della scarsità del campione preso in esame88,89.
Studi molto più rigorosi sono in corso per valutare l’efficacia della memantina, un’antagonista dei recettori NMDA, che inibisce l’attività eccitotossica del glutammato nel glaucoma. Essa
blocca l’eccessiva attività dei recettori NMDA
senza fermarne la normale attività. Questo farmaco si è dimostrato capace di rallentare la degenerazione delle cellule ganglionari retiniche
nel glaucoma sperimentale90. L’utilizzo della memantina nel glaucoma è attualmente oggetto di
un esteso studio multicentrico di fase III condotto su alcune migliaia di soggetti in Europa e
USA91.
A. Izzotti et al.: Glaucoma: epidemiologia molecolare, patogenesi, prevenzione
Conclusioni e prospettive
1. Sebbene a tutt’oggi il meccanismo patogenetico del glaucoma ad angolo aperto non sia
ancora completamente chiarito, gli studi recenti permettono di interpretare questa patologia come una malattia multifattoriale in
cui il danno ossidativo rappresenta un momento patogenetico rilevante per l’instaurarsi della degenerazione del trabecolato, che determina l’ipertensione endoculare.
2. Lo stesso danno ossidativo sembra avere un
ruolo importante anche nell’innescare e sostenere la degenerazione del nervo ottico e
delle cellule ganglionari retiniche che determina il progressivo ed irreversibile deficit
della funzione visiva.
3. È verosimile che questa nuova interpretazione patogenetica del POAG porti nei prossimi anni ad interessanti sviluppi nella prevenzione di questa grave e frequente patologia.
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Indirizzo per la corrispondenza:
Prof. Alberto Izzotti
Università
Dipartimento di Scienze della Salute
Via A. Pastore, 1
16132 Genova
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