Sognare potrebbe prevenire la degenerazione maculare ed il glaucoma: il ruolo dei movimenti ocularari (REM)
Dott. Fabrizio Magonio
Responsabile del servizio di Retina Medica
U.O. di Oculistica – Casa di Cura Igea – Milano
La degenerazione maculare ed il glaucoma rappresentano le due principali cause di perdita visiva nella popolazione occidentale di età superiore ai 65 anni.
Durante la fase REM del sonno, chiamato anche “sonno paradosso”, ossia quando stiamo sognando, è osservabile all’elettroencefalogramma (EEG) un’intensa attività elettrica cerebrale simile allo stato di veglia, ma con l’assenza di tono muscolare volontario (atonia), fatta eccezione per i muscoli extraoculari che danno origine ai cosiddetti “Rapid Eye Movement”.
Per quale motivo l’organismo dovrebbe consumare energia per generare questi movimenti oculari rapidi? Quale spiegazione scientifica può essere data ad un fenomeno apparentemente inutile? Il fenomeno viene oggi sostenuto soprattutto da due ipotesi: si tratterebbe di segni aspecifici di attivazione del tronco encefalico oppure gli occhi seguirebbero le immagini durante la fase onirica del sonno. Ma potrebbe esserci un’altra spiegazione.
IL SONNO
Sappiamo che il sonno presenta un’alternanza regolare di fasi nREM e REM. Dallo stato di veglia il soggetto passa progressivamente dallo stadio nREM 1 allo stadio nREM 4 (che rappresenta il sonno più profondo), e dopo circa 70 minuti si verifica la prima fase REM che dura circa 15 minuti e conclude il primo ciclo. I cicli successivi sono caratterizzati dalla minor durata della fase nREM e dall’aumento della fase REM.
Le fasi del sonno vengono rappresentate graficamente dall’ipnogramma.
L’OCCHIO, UN PICCOLO CERVELLO
Dal punto di vista embriologico, il bulbo oculare ed il nervo ottico hanno origine da una estroflessione diencefalica. Il nervo ottico è rivestito dalle tre meningi encefaliche mentre l’occhio è costituito da tre tonache che avvolgono il tessuto nervoso retinico: la sclera, le trabecole dello spazio sopracoroideale e la coroide che corrispondono rispettivamente alla dura madre, all’aracnoide ed alla pia madre.
Una parte della coroide, detta corpo ciliare, produce umor acqueo ed alcuni componenti dell’umor vitreo, esattamente come nei ventricoli dell’encefalo analoghe strutture, i plessi coroidei, producono liquido cefalorachidiano. Le cellule epiteliali dei corpi ciliari e dei plessi coroidei esprimono inoltre sulla loro membrana le medesime acquaporine (AQP1), canali proteici che permettono il flusso bidirezionale di acqua.
I seni venosi durali dell’encefalo corrispondono nell’occhio al canale sclerale di Schlemm.
Esiste una barriera ematoencefalica così come una ematoretinica e il circolo arterioso è in entrambi i casi di tipo terminale.
Infine il cervello e la retina possiedono una doppia rete vascolare: superficiale e profonda. La vascolarizzazione della retina dipende dal complesso vascolare dell’arteria centrale della retina costituito da due plessi, uno superficiale ed uno profondo che irrora circa 2/3 dello spessore retinico mentre la parte restante di retina più esterna (strato dei fotorecettori ed epitelio pigmentato) non possiede vasi sanguigni propri e viene nutrita dal liquido interstiziale proveniente dalla sottostante circolazione coroideale.
Il nervo ottico invece è vascolarizzato da rami dell’arteria oftalmica: le arterie ciliari posteriori e le arterie piali.
All’interno della papilla ottica si trova la lamina cribrosa, una membrana connettivale elastica di derivazione sclerale attraverso la quale passano gli assoni delle cellule ganglionari retiniche frammisti ad astrociti. La presenza della lamina cribrosa crea un gradiente di pressione tra i fluidi dello spazio intraoculare (con pressione maggiore) e il liquor dello spazio retrobulbare intracranico (con pressione minore) che influenza i flussi assoplasmatici anterogrado e retrogrado.
Grazie al flusso anterogrado la cellula nervosa ganglionare trasporta i metaboliti (enzimi, vescicole, neurotrasmettitori, segmenti strutturali di neurotubuli e di neurofilamenti) dal corpo cellulare in periferia, mentre quello retrogrado conduce i cataboliti da riciclare o eliminare in senso opposto.
IL SISTEMA GLINFATICO
La presenza di numerosi mitocondri all’interno dei neuroni del cervello, della retina e del nervo ottico testimonia un’intensa attività metabolica, un grande consumo di energia (ATP) e di conseguenza la produzione di molte scorie.
Tutti i tessuti del nostro organismo eliminano le scorie attraverso i vasi linfatici che, grazie alla presenza di valvole al loro interno, alla contrazione del cuore, delle arterie e dei muscoli, permettono lo scorrimento unidirezionale della linfa.
Il cervello, la retina ed il nervo ottico sono però sprovvisti di vasi linfatici! E’ noto che il liquido cefalorachidiano, attraverso un processo di diffusione passiva, svolge un ruolo importante nella eliminazione delle scorie e nell’apporto di nutrienti al tessuto nervoso. JJ Iliff e M Nedergaard hanno pubblicato nel 2012 uno studio condotto sul cervello dei topi, funzionalmente analogo a quello umano, che evidenzia la presenza di un altro sistema di eliminazione delle scorie più veloce ed efficiente: il liquor subaracnoideo entra nel parenchima cerebrale attraverso dei canali para-arteriosi costituiti dalle acquaporine (AQP4) presenti sui piedi terminali degli astrociti. Grazie alle pulsazioni delle arterie questo sistema definito “glinfatico”, genera una “pompa cerebrale” che spinge il liquor attraverso gli spazi interstiziali per drenare le scorie, quindi si raccoglie in canali para-venosi per essere eliminato attraverso le granulazioni aracnoidee ed i vasi linfatici meningei giungendo fino al circolo venoso (1,2,3,4).
Nel 2015 A. Louveau ha infatti dimostrato nei topi la presenza di vasi linfatici che avvolgono i seni venosi della dura madre, connessi ai linfonodi cervicali profondi (3), riprendendo ciò che l’anatomista italiano P. Mascagni intuì nel XVIII secolo. E’stata inoltre dimostrata da Aspelund e colleghi la connessione tra sistema glinfatico e vasi linfatici meningei (5).
Durante le fasi più profonde del sonno (NREM), il sistema glinfatico sarebbe dieci volte più attivo, il liquido cefalorachidiano aumenterebbe del 60% negli spazi interstiziali e quindi verrebbe eliminata una quantità maggiore di scorie (7).
E’ quindi verosimile che anche nell’occhio possa esistere un sistema glinfatico?
Il sistema glinfatico può svolgere la propria funzione a livello del nervo ottico retrobulbare grazie alla presenza dei vasi piali e del liquor proveniente dalle meningi (6).
Nella retina invece questo sistema sarebbe supportato dagli astrociti che decorrono in colonne parallelamente agli assoni delle cellule ganglionari retiniche e dalle cellule gliali di Müller che si estendono in profondità perpendicolarmente alla superficie della retina. Sulla membrana delle loro terminazioni sono presenti numerose acquaporine (AQP4). Entrambe queste cellule gliali avvolgono a manicotto i vasi retinici e sfrutterebbero la contrazione arteriosa per drenare i liquidi interstiziali.
Nel tratto di retina vascolarizzato, costituito come abbiamo detto in precedenza dai 2/3 più interni, il sistema glinfatico può quindi esistere grazie alla presenza degli astrociti e delle cellule di Müller, ma verrebbe però a mancare negli strati retinici più esterni (fotorecettori ed epitelio pigmentato) dove non vi sono vasi sanguigni.
Questa è la sede dove si svolgono importanti processi biochimici, soprattutto a livello del polo posteriore (fototrasduzione, fagocitosi e rigenerazione dei segmenti esterni dei fotorecettori, trasporto di sostanze nutritive, secrezione di molecole), viene consumata molta energia e si producono molte scorie che se non venissero eliminate potrebbero dare origine alla degenerazione maculare.
Com’è possibile quindi eliminare le scorie dalla retina esterna avascolare?
LA POMPA VITREALE
La matrice extracellulare è la componente amorfa, acellulare del tessuto connettivo: è costituita da acqua, glicosamminoglicani (GAG) e proteine fibrose, ma soprattutto segue un ritmo circadiano trasformandosi da uno stato viscoso di gel ad uno fluido di sol e viceversa.
Nel fondo oculare la matrice extracellulare è ben rappresentata dall’umor vitreo, dalle lamine basali (presenti nella lamina cribrosa, nelle membrane limitante interna ed esterna e nella membrana di Bruch), dallo spazio intercellulare retinico e dalla matrice interfotorecettoriale che mantiene l’adesione tra i segmenti esterni dei fotorecettori e l’epitelio pigmentato.
Infine è importante ricordare che il corpo vitreo è fisiologicamente adeso alla regione maculare ed alla papilla ottica.
Durante la veglia il corpo vitreo subisce degli spostamenti all’interno del bulbo oculare, generati dai movimenti della testa, dai muscoli extraoculari e dall’accomodazione del cristallino, che esercitano una pressione positiva e negativa a livello della superficie retinica e della lamina cribrosa. Insieme alle contrazioni delle arterie retiniche, questa ”pompa vitreale” contribuirebbe al movimento dei fluidi interstiziali e ad aumentarne il flusso dalla lamina cribrosa agli strati più interni della retina e viceversa attraverso gli spazi paravenosi. La pompa vitreale permetterebbe soprattutto il drenaggio delle scorie dallo strato più esterno non vascolarizzato della retina, spingendo il fluido interstiziale attraverso le cellule gliali di Müller e l’epitelio pigmentato fino nelle lacune linfatiche della coroide e quindi nello spazio sovracoroideale analogo a quello subaracnoideo delle meningi encefaliche. Se quanto sopra esposto fosse verosimile, la degenerazione maculare ed il glaucoma avrebbero in comune alcuni meccanismi patogenetici. Nel glaucoma inoltre, il concomitante aumento della pressione endoculare, potrebbe determinare lo sfiancamento e l’arretramento della lamina cribrosa che perderebbe elasticità rendendo meno efficace l’azione della pompa vitreale. Poiché il flusso laminare di una corrente è maggiore al centro, la zona periferica della lamina cribrosa sfiancata (dove passano le lunghe fibre assonali provenienti dalla periferia retinica temporale), sarebbe la prima ad essere interessata dalla disfunzione della pompa come infatti accade nelle prime fasi della malattia glaucomatosa. Ciò spiegherebbe inoltre perché lo sfiancamento sclerale predisporrebbe gli occhi molto miopi a sviluppare il glaucoma.
Il sistema glinfatico comporta però la sottrazione di molta energia alle altre attività neuronali. Quindi la maggior parte dei processi di eliminazione delle scorie sarebbero più attivi, come nel cervello, mentre stiamo dormendo.
Infatti durante il sonno vi verificherebbero le condizioni ottimali grazie alle quali la matrice extracellulare fluidifica, la fase NREM lava e la fase REM…centrifuga!
CONCLUSIONI
I Movimenti Oculari Rapidi sarebbero quindi un ingegnoso meccanismo grazie al quale l’azione meccanica della “pompa vitreale” contribuirebbe ad eliminare le tossine dalla retina.
meningi retina
RA RV vitreo LC
nervo ottico
meningi/vasi linfatici coroide/spazio sopracoroideale/vasi linfatici
Legenda:
RA: retina esterna avascolare (strato dei fotorecettori ed epitelio pigmentato) RV: retina interna vascolarizzata (cellule gangliari, bipolari, orizzontali, amacrine) LC: lamina cribrosa
sistema glinfatico para-arterioso
sistema glinfatico para-venoso
pompa vitreale
astrocita
cellula di Müller
Nelle persone anziane possono insorgere comorbosità, quali ad esempio aterosclerosi, ipertensione arteriosa, cardiopatie, diabete, ipotensione diastolica con riduzione del ritorno venoso, riduzione della pressione intracranica per diminuita produzione di liquor, che potrebbero alterare la circolazione dei fluidi corporei.
Invecchiando infine si dorme meno, meno bene e soprattutto si sogna meno perché si riduce fisiologicamente la durata della fase REM.
Quindi l’alterazione del ritmo sonno/veglia ed in particolare della fase onirica del sonno, potrebbe compromettere l’azione della pompa vitreale, della matrice extracellulare e del sistema glinfatico, favorendo l’insorgenza della degenerazione maculare e del glaucoma.
Bibliografia:
1) Iliff JJ, et al. “A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid β”. Science Translational Medicine 2012; 4: 147, pp 147ra 111.
2) Plog BA, Nedergaard M “The Lynphatic System in CNS health and disease: past, present and future”. Ann Rev Pathol. 2018; 13: 379-394.
3) Louveau A et al. “Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessel”. Nature 2015; 523, 337-341.
4) Louveau A et al. “Understanding the functions and relationships of the glymphatic system and meningeal lymphatics”. J Clin Invest. 2017; 127 (9):3210-3219.
5) Aspelund A et al. “A dural Lymphatic vascular system that drains brain interstitisl fluid and macromolecules. J Exp Med. 2015;212(7):991-999.
6) Wostyn P, Van Dam D, et al. “A new glaucoma hypothesis: a role of glymphatic system dysfunction”. Fluids Barriers CNS. 2015; 12: 16.
7) Xie L et al. “Sleep drives metabolite clearance from the adult brain” Science 2013; 342 (6156). Parole chiave: fase REM, sistema glinfatico, astrocita, cellula di Müller, vitreo, retina, nervo ottico.
CATEGORIA: NEUROSCIENZE
