Los requerimientos de oxígeno en el ojo son complejos debido a su fisiología particular. Durante el período embrionario, la arteria hialoidea provee oxígeno al vítreo y al cristalino para su adecuado desarrollo; posteriormente, esta estructura involuciona, lo que permite mantener la transparencia y evitar fenómenos de dispersión de la luz. (1)
Por otra parte, la retina requiere cantidades variables de oxígeno en términos de necesidades dependientes de espacio y tiempo. Por ejemplo, la fóvea carece de vasos sanguíneos para evitar la dispersión de la luz; mientras que, cuando la retina se desarrolla, se necesitan mayores niveles de oxígeno en diferentes fases para garantizar un funcionamiento normal de esta estructura. (1)
La comprensión de los efectos del oxígeno a nivel celular es compleja. El equilibrio vital entre los niveles de oxigenación, ya sean altos o bajos, obliga a las células a desarrollar mecanismos adaptativos para garantizar la sobrevivencia. Cuando la disponibilidad de oxígeno es elevada, los mamíferos inician la glucólisis para descomponer la glucosa en piruvato, el cual ingresa posteriormente, a la mitocondria, recorre el ciclo de Krebs y continúa hacia la fosforilación oxidativa, generando así mayores cantidades de ATP. (1)
Por otra parte, en condiciones de hipoxia, las células recurren a la glucólisis anaerobia para convertir el piruvato en lactato. Aunque esta vía produce menos ATP, asegura la supervivencia celular. No obstante, las células cancerosas aprovechan este mecanismo para facilitar la formación de oncogenes y su proliferación, en un proceso conocido como efecto Warburg, considerado por muchos investigadores como un ejemplo de la ironía biológica: un mecanismo adaptativo, convertido en factor patológico. (1)
Al extrapolar este comportamiento celular al ojo, la adaptación de la retina a variaciones de oxígeno presenta similitudes con el efecto Warbug, lo que demuestra que el oxígeno es un elemento que puede ser tanto beneficioso como dañino para la función retiniana. En la región externa de la retina, donde se localizan los fotorreceptores (FR), las demandas de oxígeno son muy altas para llevar a cabo la fototransducción y posterior transmisión de señales hacia la retina neural. Esta zona se considera el tejido más metabólicamente activo del organismo humano. (1,2)
Se establece que tanto los fotorreceptores como el epitelio pigmentario de la retina (EPR) consumen una cantidad extraordinaria de moléculas de ATP por segundo y requieren un suministro continuo y suficiente de oxígeno para sus reacciones metabólicas. Al igual que las células cancerosas, los FR presentan un cambio metabólico hacia la glucólisis anaerobia, lo que constituye una característica única para generar suficiente energía a pesar de que la glucólisis es menos eficiente, incluso cuando hay oxígeno disponible. (1)
Otro factor para analizar es el papel del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF, por su sigla en inglés) en el ojo, la angiogénesis y la neovascularización. Durante el desarrollo embrionario, este factor es clave y es dependiente de un adecuado suministro de oxígeno. Cuando hay inflamación o lesión, el VEGF favorece la cicatrización retiniana, promueve la supervivencia y proliferación en las células endoteliales, y facilita la formación de túbulos vasculares. Pero, cuando se sobreexpresa este factor, se puede romper la barrera hematorretiniana al incrementar la permeabilidad vascular, generando extravasación de proteínas, lípidos y fluidos, provocando neovascularización patológica. Este proceso afecta seriamente a las células de la retina, incrementa el riesgo de desprendimiento de retina y de hemorragias intrarretinianas. Este mecanismo de desregulación puede ser aprovechado por células cancerosas. (1,3,4)
Por otra parte, la oxigenación del nervio óptico es igualmente esencial para el funcionamiento de los axones de las células ganglionares de la retina, que dependen de una alta fosforilación oxidativa. Los mecanismos de autorregulación vascular como los metabólicos, miogénicos y neurogénicos, son fundamentales para la estabilización de la presión de perfusión ocular (PPO). (1)
La PPO entonces, depende de la presión arterial y la presión intraocular (PIO). Cuando esta PPO disminuye, el nervio óptico queda completamente vulnerable ante el glaucoma debido a la disminución de suministro de oxígeno al nervio óptico. Estudios han demostrado que, cuando la PPO baja de 30 mm Hg, se reduce el flujo en los capilares del nervio óptico, y caídas bruscas en la presión pueden causar neuropatía óptica isquémica posterior. (1)
Con lo anterior, se confirma que la retina y el nervio óptico son tejidos con un nivel metabólico altísimo que requiere suministro de oxígeno rigurosamente equilibrado. Cuando el imbalance se produce; como por ejemplo en hipoxia, se desencadena el estrés oxidativo y la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) que conlleva a daño celular. Ejemplo de ello es la retinopatía diabética y el glaucoma. Por otra parte, la hiperoxia puede inducir una producción excesiva de especies reactivas de oxígeno (ROS). El ejemplo más claro es la exposición a altos niveles de oxígeno en bebés prematuros, lo que provoca un crecimiento anormal de vasos sanguíneos y el consecuente daño retiniano, cuya expresión clínica se conoce como retinopatía del prematuro (ROP).
La comprensión más profunda de estos procesos permitirá el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos y farmacológicos para el manejo de múltiples patologías que afectan tanto la retina como el nervio óptico.
Referencias
- Golmohammadi M, Gauthier DA, Elmaseh SA, Sadun AA. Oxygen and Adult Eye Diseases: Physiology and Pathophysiology. Vol. 10, Advances in Ophthalmology and Optometry. Elsevier Inc.; 2025. p. 193–203.
- Wang Y, Patti GJ. The Warburg effect: a signature of mitochondrial overload. Vol. 33, Trends in Cell Biology. Elsevier Ltd; 2023. p. 1014–20.
- Muniyandi A, Hartman GD, Song Y, Mijit M, Kelley MR, Corson TW. Beyond VEGF: Targeting Inflammation and Other Pathways for Treatment of Retinal Disease. Vol. 386, Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. American Society for Pharmacology and Experimental Therapy (ASPET); 2023. p. 15–25.
4. Apte RS, Chen DS, Ferrara N. VEGF in Signaling and Disease: Beyond Discovery and Development. Vol. 176, Cell. Cell Press; 2019. p. 1248–64.