L'interfaccia tra il vitreo e la retina consiste in un complesso formato dalla corticale posteriore del vitreo da una parte e la porzione più interna della retina dall'altra, ovvero la membrana limitante interna (ILM). Queste due strutture sono tenute unite da molecole della matrice extracellulare che agiscono da collanti. La corticale è prevalentemente formata da fibrille di collagene di tipo II densamente stipate, mentre la ILM per lo più da collagene di tipo IV e proteoglicani (Fig. 3). La ILM, che ha funzione di membrana basale delle cellule di Müller, è più sottile alla base del vitreo e si ispessisce progressivamente verso il polo posteriore, non superando comunque i pochi µm.La ILM si attenua o è assente in corrispondenza delle arcate vascolari, della foveola e della testa del nervo ottico, ed il suo spessore è inversamente proporzionale all'adesione con vitreo; non sorprende dunque come questa sia forte presso la base del vitreo, i vasi retinici 23 , la foveola 117 ed il Weiss ring 22 , mentre sia più debole nelle zone circostanti. Per questo motivo la fovea è la regione più colpita dai fori maculari traumatici. Figura 3: Adesione vitreo-maculare a livello della fovea centrale, senza trazioni. A sinistra: fotografia del fondo; a destra: optical coherence tomography (OCT). La linea verde corrisponde alla sezione dell'immagine OCT 118 Le molecole di ancoraggio tra corticale e ILM comprendono la laminina e la fibronectina; vi sono anche l'eparan solfato, il condroitin solfato e diversi tipi di collagene quali il tipo II, VI, VII e XVIII 24,25 . La presenza di queste molecole di adesione fornisce la possibilità per un'azione farmacologica per indurre un distacco posteriore di vitreo.L'adesione tra il vitreo e la retina subisce dei cambiamenti rilevanti nel corso della vita, variabili da un individuo all'altro, anche in relazione allo stato di salute dell'occhio. Nel giovane il legame tra vitreo e retina al polo posteriore è molto forte, mentre in genere con l'età tende ad indebolirsi, fino a portare ad un eventuale distacco posteriore di vitreo dalla retina. Non sono noti i cambiamenti molecolari che sottendono a questa evoluzione dell'interfaccia, seppur si possano evidenziare alcune differenze biochimiche ed istologiche tra soggetti giovani ed individui di età più avanzata. Per esempio la membrana basale che circonda il vitreo tende a divenire più spessa con l'invecchiamento, come avviene in generale anche alle altre membrane basali dell'organismo 33 . Si pensa che ciò possa essere imputato alla sintesi di nuove fibre collagene da parte delle cellule di Müller, forse come risultato delle tensioni meccaniche esercitate dal vitreo sulla ILM nel corso degli anni. L'ispessimento della ILM potrebbe essere uno dei meccanismi favorenti l'indebolimento del legame tra retina e vitreo nel polo posteriore. Altri cambiamenti dell'interfaccia che accompagnano l'invecchiamento riguardano le molecole della matrice extracellulare in grado di agire da collanti tra vitreo e retina, come per esempio il galattosio-beta-(1,3)-Nacetil-glucosamina 48 ; questo composto tende a diminuire con l'età e potrebbe essere uno degli imputati per l'indebolimento dell'adesione vitreo-retinica; a livello della base del vitreo, inoltre, le fibrille di collagene di tipo II che dalla corticale penetrano in profondità nella ILM aumentano di numero con l'età, mentre questo non avviene nel polo posteriore 25 . La deposizione di collagene a livello della base del vitreo comporta uno spostamento verso l'equatore del margine posteriore della base del vitreo, rinsaldando il legame tra le due strutture in questa sede. Talvolta nel segmento posteriore possono esserci delle aree focali di maggior adesione tra vitreo e retina, dove si può osservare una anomala presenza di fibre di collagene di tipo IV che attraversano la ILM e si portano nella corticale del vitreo, così come fibre di collagene di tipo II che dal vitreo vanno a fondersi con la ILM. Questi siti sono predisposti allo sviluppo di patologie dell'interfaccia, siccome possono innescare processi di riparazione (e.g. formazione di membrane epiretiniche) o determinare una separazione patologica in caso di distacco posteriore di vitreo, correlata a fori e distacchi retinici 16 . Il fatto che il vitreo col tempo tenda posteriormente a staccarsi dalla retina, restando adeso ad essa solo a livello equatoriale e pre-equatoriale, spiega perché le rotture di retina siano più frequenti in tali sedi. Infatti tutta la tensione meccanica legata al peso del vitreo, esacerbata dai movimenti oculari, viene scaricata laddove il vitreo è ancora adeso alla retina. Presso l'interfaccia vitreoretinica si realizza anche un'altra struttura vitale per il mantenimento della trasparenza del vitreo, della sua composizione e della sua integrità anatomica, la barriera emato-vitreale. I tre componenti della barriera emato-vitreale sono (1) i vasi retinici, (2) la ILM e (3) la corticale del vitreo. Le tight junctions tra le cellule endoeliali dei capillari retinici sono l'elemento di maggior rilevanza ai fini del mantenimento della competenza vascolare, impedendo alla maggior parte delle macromolecole e delle proteine seriche di fluire nel vitreo. Questo riduce al minimo l'effetto Tyndall, favorendo il mantenimento della trasparenza. Solo in caso di disfunzione della barriera emato-vitreale, come per traumi o infiammazioni oculari, si verifica un aumento dell'afflusso di proteine seriche nel vitreo, con una diminuzione della sua trasparenza. Si presenta, almeno nei primi anni di vita, come un tessuto con le proprietà di un gel, con capacità di stabilizzare e contenere una grande quantità d'acqua. La struttura gel è garantita da lunghe e sottili fibre collagene, non raggruppate e sospese in una rete di acido ialuronico che stabilizza le fibre ed impedisce l'adesione tra loro. Questa fibre con piccolissimo diametro, separate da catene di glicosaminoglicani altamente idratati, permette alla luce di giungere fino alla retina con una dispersione minima.Le principali componenti biochimiche del vitreo sono il collagene, i glicosamimoglicani e le proteine strutturali di natura non collagena.Collagene: è una proteina con struttura rigida presente all'interno del vitreo sotto forma di sottili ed uniformi fibrille. È maggiormente concentrato nella base del vitreo, mentre la zona centrale della midollare è quella con i livelli più bassi 12 ; inoltre il contenuto totale di collagene è più elevato quando il vitreo è in stato di gel 11 . Quattro varianti di collagene, il tipo II, IX, V/XI, si trovano all'interno del vitreo. Il più rappresentato è il tipo II (65% del totale) e forma dei fasci di fibrille assieme al tipo V/XI (10%), garantendo resistenza meccanica al vitreo. Questo collagene di tipo II è molto simile a quello che compone le cartilagini articolari, sebbene sia maggiormente idrossilato sui residui di proline e lisine, caratteristica che gli permette di legare più molecole d'acqua. Il tipo IX (25%) è parte del rivestimento delle fibrille e le protegge dalla degradazione mediata da proteasi. Il tipo VI invece sembra avere principalmente il ruolo di favorire le interazioni tra fibrille ed acido ialuronico 11 . La sintesi del collagene comincia a livello cellulare, dove le molecole di pro-collagene sono assemblate; vengono poi secrete nella matrice extracellulare, subiscono il clivaggio delle estremità N e C-terminali e si arrangiano in fibrille del diametro di 7-28 nm35. Ci sono evidenze a sostegno che una certa produzione di collagene nel vitreo continui durante tutta la vita, in particolare a livello dell'interfaccia con la retina, tra cui il ritrovamento di procollagene e di mRNA del collagene dispersi nel vitreo. Le sedi più probabili di sintesi del collagene sono i corpi ciliari e le cellule retiniche di Müller, sebbene l'esatto contributo di ciascuna di esse non sia ancora noto 16 . La degradazione, invece, sembra un processo correlato soprattutto all'azione di alcuni enzimi extracellulari, come le metallo-proteasi (MMPs). Diversi di questi enzimi sono stati ritrovati nel vitreo in condizioni fisiologiche, tra cui la MMP-1 (o collagenasi di tipo I), MMP-2 (o gelatinasi A), MMP-3 (o stromalisina I), MMP-8 (o collagenasi di tipo II) e la MMP-9 (o gelatinasi B) 26,27 . La MMP-1 e la MMP-8 sono in grado di clivare il collagene di tipo II, componente costitutiva delle fibrille vitreali, mentre la MMP-2 è capace di degradare il collagene di tipo V/XI e IX 26 . Anche la plasmina (o fibrinolisina) presenta una potenziale attività proteolitica nel vitreo e le sue concentrazioni tendono ad aumentare con l'età 29 . La degradazione del collagene che compone le fibrille vitreali è stata correlata alla perdita della struttura gel e alla formazione di lacune liquide nel vitreo, evenienza sempre più frequente ed estesa con l'invecchiamento. Infatti frammenti di collagene degradato verosimilmente dall'azione di proteasi sono stati individuati al TEM vicino a queste cavità liquide, in assenza di cellule 30 . Oltre agli enzimi, anche alcuni zuccheri, aldeidi, lipidi ossidati e carbonili reattivi possono reagire con il collagene vitreale e le altre proteine presenti, formando gli AGEs (advanced glycation end-products) 31 .Gli AGEs possono a loro volta generare radicali liberi dell'ossigeno, specie in presenza di ferro, i quali contribuiscono alla degradazione della matrice vitreale 32 . La rottura delle fibre collagene è anche influenzata dalla presenza di proteoglicani e proteine come rivestimento di protezione delle fibrille. La liquefazione del vitreo correlata all'età può essere dunque amplificata dalla progressiva perdita di collagene di tipo IX dalla superficie delle fibrille 30 .Sintesi e degradazione del collagene nel vitreo sembrano essere all'equilibrio in condizioni fisiologiche e l'accumulo di pentosidina può essere impiegato per stimare il turnover del collagene.Glicosaminoglicani (GAGs): sono polisaccaridi della matrice extracellulare composti da unità disaccaridiche ripetute, per la maggior parte sintetizzati legati ad un core proteico, ad eccezione dell'acido ialuronico. Quest'ultimo è il GAGs più rappresentato nel vitreo ed è formato da ripetute unità di acido glucuronico e N-acetil-glucosamina. Sebbene sia presente diffusamente in molti tessuti dell'organismo, è stato isolato per la prima volta proprio nel vitreo nel 1934. La produzione dell'acido ialuronico sembra essere avviata dagli ialociti, che cominciano la sintesi a partire dal glucosio extracellulare, formando un precursore a basso peso molecolare. Il processo di polimerizzazione poi continua nella matrice extracellulare del vitreo. Anche se la sintesi nel vitreo continua costantemente nel corso della vita, la sua concentrazione resta all'incirca invariata per il passaggio di molecole attraverso il segmento anteriore dell'occhio 13 . Presenta un volume di 0,66 cm³/g quando non idratato, mentre a contatto con l'acqua si espande a 2000-3000 cm³/g formando delle molecole con larghe maglie a spirali aperte e siti anionici liberi per interazioni. L'acido ialuronico interagisce con il pool di ioni presenti nel vitreo e subisce cambiamenti nella sua conformazione in relazione a variazioni ioniche; quando c'è una riduzione dei cationi presenti, aumentano le forze di repulsione tra le cariche anioniche dello scheletro polisaccaridico dell'acido ialuronico, che si respingono maggiormente e fanno acquisire alla molecola una conformazione più estesa. Allo stesso modo un aumento del pool ionico determina una contrazione delle molecole di acido ialuronico, e dunque del volume dell'intero vitreo 14,15 . Anche le variazioni di concentrazione di molecole con elevato potere oncotico, come l'albumina e altre proteine seriche, alterano il volume del vitreo e questi cambiamenti possono trasmettersi alle strutture adiacenti tramite la rete di fibre collagene con cui interagisce l'acido ialuronico, esercitando trazioni sulla retina, sulla testa del nervo ottico e sui vasi circostanti; in questo modo variazioni di concentrazione dei soluti del vitreo si trasformano in energia meccanica. In alcune condizioni patologiche come la retinopatia diabetica, dove c'è un deficit nel mantenere l'omeostasi dei soluti vitreali per il leakage vascolare, queste trazioni possono portare ad emorragie retiniche da rottura dei fragili vasi neoformati. A pH fisiologico, come nel vitreo, l'acido ialuronico è presente per lo più sotto forma di sale, ovvero ialuronato di sodio. Nel vitreo svolge molteplici funzioni: riempie lo spazio tra le fibrille di collagene, mantenendole separate l'una dall'altra, si occupa di conservare il grado d'idratazione del vitreo legando elevate concentrazioni d'acqua per la sua grande polarità e conferendo turgore alla matrice extracellulare, rafforza la struttura del vitreo costituendo un'impalcatura molecolare per mantenere la forma ed il tono del globo oculare, agisce come lubrificante, immunosoppressore, inibisce la neoangiogenesi, regola i flussi di molecole e microrganismi agendo da filtro sulla libera diffusione di sostanze ed agenti infettanti, i quali devono presentare un peso molecolare sufficientemente basso per poter diffondere attraverso le maglie di questa struttura reticolare, risultato dell'estrema lunghezza dell'acido ialuronico e dell'interazione con altri polimeri della stessa natura. Perciò molti batteri nel corso dell'evoluzione hanno sviluppato delle ialuronidasi, enzimi in grado di clivare l'acido ialuronico, nel tentativo migliorare le loro capacità di penetrazione nei tessuti. I GAGs solforati sono invece una componente minore del vitreo, costituita principalmente dal condroitin solfato (CS, formato da unità disaccaridiche ripetute di acido glucuronico ed N-acetil-galattosamina) e dall'eparan solfato (HS, acido glucuronico ed N-aceti-glucosamina solfatata). Gli HS fanno parte delle membrane basali, mentre i due principali CS vitreali, il collagene di tipo IX e il versicano, contribuiscono alle interazioni molecolari tra le diverse componenti del vitreo disponendo di siti di legame per l'acido ialuronico.Proteine non collagene: comprendono l'opticina, una proteina ricca in leucine legata alla superficie delle fibrille di collagene ed importante nel separarle, e la fibrillina, componente delle micro fibrille del legamento zonulare (la mutazione della fibrillina 1 determina la sindrome di Marfan).Antiossidanti: vi sono diverse molecole con ruolo di scavenger contro i radicali liberi all'interno del vitreo, incluso l'acido ascorbico. Questo composto organico idrosolubile è infatti presente nel vitreo a concentrazioni almeno dieci volte maggiori rispetto a quelle plasmatiche, anche per la sua abilità di assorbire i raggi ultra violetti che attraversano il vitreo. Secondo recenti acquisizioni sembra avere una parte importante nel regolare la tensione di ossigeno intraoculare 61 . Infatti l'ascorbato consuma l'ossigeno molecolare reagendo con esso, formando perossido d'idrogeno e deidro-ascorbato. In seguito il perossido d'idrogeno generato reagisce con un'altra molecola di ascorbato a formare deidro-ascorbato ed acqua o viene direttamente convertito in H2O dalla catalasi 66 . Il deidro-ascorbato, a meno che sia rapidamente ridotto ad ascorbato per opera del glutatione, si trasforma rapidamente in acido 2,3-dichetogulonico 67 ; dunque sia l'ossigeno che l'ascorbato sono consumati in questa reazione, ma alti livelli di ascorbato all'interno del vitreo sono mantenuti da un trasportatore sodio-dipendente (SLC23A2) presente sullo strato pigmentato dell'epitelio ciliare 10 . Questo trasportatore è già saturo per basse concentrazioni ematiche di acido ascorbico e questo dato concorda con i recenti trial che hanno dimostrato come un supplemento di vitamina C non protegga dallo sviluppo di cataratta da sclerosi nucleare. La reazione tra l'ascorbato e l'ossigeno è favorita da catalizzatori quali il ferro, il rame ed i raggi UV.Zuccheri: sono normalmente presenti nel vitreo galattosio, glucosio, mannosio, fruttosio, acido glucuronico e glucosamina. Questi ultimi due saccaridi sono prevalentemente in forma coniugata in molecole di acido ialuronico. Il contenuto di glucosio presente nel vitreo è circa la metà di quello dell'umore acqueo o del plasma, e probabilmente è necessario per il metabolismo delle cellule vitreali e dei tessuti circostanti, come la lente, i corpi ciliari, la retina. La normale via d'accesso degli zuccheri nel vitreo è per diffusione dal sistema circolatorio retinico, coroideale e dai corpi ciliari 43 .Elettroliti: il passaggio di acqua dalla barriera emato-retinica ed emato-ciliare è accompagnato dai movimenti di ioni, che possono superare la membrana costituita dalla ILM e dalla corticale posteriore del vitreo. Questa parte dell'interfaccia vitreo retinica ha un ruolo chiave nell'impedire il passaggio di cellule proliferanti, ma risulta semipermeabile nei confronti di cellule infiammatorie, alcune macromolecole e ioni. All'interno del vitreo il sodio si trova a concentrazioni inferiori rispetto al plasma ed all'umore acqueo; la zona con i livelli più elevati è quella anteriore, verosimilmente perché la maggior parte del sodio giunge nel vitreo dall'umore acqueo contenuto nella camera posteriore dell'occhio. Nel caso in cui la barriera emato-retinica sia danneggiata, come nella retinopatia diabetica, i movimenti ionici diventano massivi e meno regolati. Il potassio è presente nel vitreo a concentrazioni elevate, specie nella porzione più anteriore, così come il cloro, che è più concentrato rispetto al plasma ed all'umore acqueo. Il bicarbonato, invece, il più efficace sistema tampone basico all'interno del vitreo, presenta concentrazioni inversamente correlate a quelle del cloro, quindi inferiori a quelle dell'umore acqueo e del plasma. Il calcio è a livelli simili ad acqueo e plasma. Disciolti nel vitreo si trovano anche fosfati e acido lattico. Quest'ultimo è un prodotto del metabolismo anaerobio del glucosio e le sue elevate concentrazione nella parte posteriore del vitreo riflettono l'importante metabolismo retinico. I fosfati sono invece presenti a basse concentrazioni, perché utilizzati dalla retina e dai tessuti circostanti per mantenere integre le membrane cellulari ed per metabolismo dei carboidrati.