Cristallino

Definizione

Il cristallino è uno dei mezzi rifrangenti dell'occhio. È trasparente, e le sue superfici hanno la curvatura appropriata, come pure appropriato è il suo indice di rifrazione, in modo da rispettare le condizioni richieste da un occhio "emmetrope".
Quale organo dell'accomodazione, il cristallino varia la sua potenza, entro certi limiti.
Benché avascolare, esso rappresenta una struttura vivente con attività metabolica ben definita; nuove fibre si formano costantemente, nel corso della vita. Deve ricevere il nutrimento, e deve potersi liberare dei "prodotti di scarto". 
Tutte queste funzioni devono aver luogo senza che la trasparenza ne risenta. Il cristallino è racchiuso in una capsula (formata da una membrana anteriore e posteriore). 
Questa membrana laminata, di tipo non cellulare, secreta dall'epitelio, è elastica e delle sue proprietà abbiamo già parlato ampiamente. Il cristallino è costituito da svariate parti, fra le quali non esiste peraltro una delimitazione netta.Si usa schematizzarlo in due parti principali: un nucleo centrale, denso, e la corteccia che lo circonda.
Questo insieme presenta un vantaggio, otticamente parlando, in quanto consente una potenza diottrica maggiore di quella che si avrebbe se l'indice fosse costante.

Al microscopio

Ecco al microscopio il segreto della vista: la struttura a pettine del cristallino (cioè dell'obiettivo dell'occhio). I dentini  che si vedono sono i punti in cui le singole fibre si uniscono incastrandosi in modo da costruire un tessuto elastico e trasparente. E' grazie a questa struttura che il cristallino può contrarsi, regolando la messa a fuoco dell'occhio.
I muscoli ciliari infatti agiscono su queste cellule come su una fisarmonica, modificando la loro curvatura (così come potrebbe avvenire su una lente di gomma) e permettendo la messa a fuoco fine delle immagini.
Con l'invecchiamento diminuisce l'elasticità del sistema, e la funzione visiva è compromessa. Diventa più difficile vedere da vicino.
C'è però una soluzione, che l'uomo ha inventato: trasferire all'esterno questa curvatura elastica, usando, per così dire, cristallini artificiali e cioè gli occhiali.

La capsula
è responsabile dell'integrità del cristallino. È composta in massima parte da proteine insolubili, di cui il 10% è costituito da glico-proteine. La capsula non è una membrana inerte, comunque le sue proprietà metaboliche dipendono dal suo contatto con il cristallino stesso.

Chimica del cristallino normale

Contenuto di acqua
Nell'adulto normale, il contenuto di acqua del cristallino ammonta a circa il 65% del suo peso totale. La maggior parte dell'acqua contenuta nel cristallino (il 75% circa) appartiene alla corteccia, in quanto essa contiene le fibre più giovani. La disidratazione progressiva del cristallino con l'avanzare dell'età viene considerata come una delle cause della presbiopia.

Contenuto delle proteine
Il cristallino presenta il maggior contenuto di proteine, rispetto agli altri organi del corpo umano. È stato valutato che le proteine contribuiscano al 35% della massa totale. Esse si suddividono insolubili ed insolubili (aminoacidi). In genere, la corteccia contiene più proteina solubile del nucleo, mentre il nucleo contiene più proteina insolubile (albuminoide) della corteccia. Risulta che, quando il cristallino invecchia, la proteina solubile si converte in albuminoide insolubile. Oltre alle proteine, si trovano anche tracce di glicoproteine, RNA, DNA e fosfoproteine. 
Le glicoproteine hanno la funzione di sostegno fra le varie fibre, conferendo compattezza ma non rigidità. Nel cristalino la compattezza è ovviamente necessaria per il mantenimento delle proprietà ottiche e la flessibilità è indispensabile perché possa avere luogo la variazione di curvatura delle facce con l'accomodazione.
È stato dimostrato che l'invecchiamento è associato a una continua ossidazione della cisteina delle proteine del cristallino e ad una precipitazione continua degli albuminoidi, con un processo paragonabile alla cheratinizzazione dell'epidermide.

Acqua ed elettroliti

Con il passare degli anni il cristallino aumenta di peso, in concomitanza con la perdita di acqua. La composizione degli elettroliti del cristallino è caratterizzata da elevato contenuto di ioni di potassio e basso contenuto di ioni di sodio e di cloro.
Come avviene per le altre cellule, il contenuto di calcio del liquido esterno (l'umore acqueo, nel nostro caso), è molto importante in relazione alla permeabilità della membrana del cristallino. In assenza di calcio, la permeabilità aumenta. 
Nel cristallino il contenuto di ioni potassio è molto elevato e risulta superiore a quello degli altri tessuti dell'occhio. Tracce di calcio sono presenti anche nel cristallino normale. Con l'invecchiamento aumenta il deposito di calcio; nel vecchio cristallino sclerotizzato, in particolare in quello con cataratta, il calcio è presente in quantità relativamente elevata. II contenuto di magnesio è dello stesso ordine di quello del calcio.

Aminoacidi
Nel cristallino gli aminoacidi si accumulano per trasporto attivo. Esso acquisisce gli aminoacidi dall'umore acqueo, grazie all'attività metabolica dell'epitelio del cristallino stesso.

Meccanismo responsabile del mantenimento della concentra-ione di sali e di acqua nel cristallino. 
La differenza di concentrazione di sodio e potassio nei corpi cellulari e nel liquido circostante è governata dai processi secretori attivi nella membrana cellulare. Il corpo cellulare normale espelle il sodio e concentra il potassio.
La sede del meccanismo che regola il trasporto di ioni sembra trovarsi principalmente nella capsula. Tuttavia, anche le singole fibre del cristallino, ciascuna delle quali agisce allo stesso modo della cellula, contribuiscono al mantenimento dell'equilibrio di sale e acqua nel cristallino stesso. Il meccanismo di trasporto degli ioni è probabilmente di tipo metabolico e risente in maniera reversibile delle variazioni di temperatura. Come prevedibile, in presenta di un qualsiasi meccanismo di trasporto attivo di ioni, anche nel caso del cristallino si ha una differenza di potenziale fra il segmento anteriore e quello posteriore. Fra l'interno del cristallino ed il vitreo sono stati misurati circa 70 mV. 
È stato dimostrato che proprio dalla differenza di potenziale elettrico esistente fra le singole membrane ed attraverso la capsula, dipende l'attività metabolica. Tanto le membrane delle fibre, quanto la capsula del cristallino possiedono dei meccanismi di pompaggio di ioni, la cui funzione è quella di mantenere i gradienti elettrochimici.

Concentrazione degli ioni idrogeno

La concentrazione dell'idrogeno, nel cristallino, ammonta a circa il 7%. Le capacità tampone del cristallino sono elevate. 

Pressione osmotica
La pressione osmotica del cristallino è equivalente a quella di una soluzione di cloruro di sodio allo 0,91 %. 

Contenuto lipidico
Del totale di lipidi contenuti nel cristallino, 1'80% è rappresentato da fosfolipidi e colesterolo. 

Acido ascorbico
La quantità di acido ascorbico presente nel cristallino è superiore a quella presente nell'umore acqueo. È maggiore la quantità contenuta nella corteccia che non nelle immediate vicinanze della capsula; la concentrazione, a sua volta, diminuisce rapidamente man mano che ci si avvicina al nucleo. Non si conosce ancora il ruolo dell'acido ascorbico nel quadro del metabolismo del cristallino. Infine, il contenuto di acido ascorbico diminuisce con il progredire dell'età e questo fa supporre un suo rapporto con l'insorgere dello stato catarattoso.

Metabolismo del cristallino

Il metabolismo del cristallino è moderatamente attivo. Le sue richieste di energia sono limitate al mantenimento della sua trasparenza, al nutrimento per lo sviluppo e la crescita di nuove fibre e a qualunque scambio richiesto dalla capsula per il mantenimento della sua elasticità.
Dopo la nascita, il cristallino cessa di avere rifornimenti tramite il sangue; lo scambio di sostanze ha luogo fra il cristallino stesso e l'umore acqueo.
Ogni variazione nella composizione dell'acqueo influisce sul metabolismo del cristallino. Inoltre, essendo esso racchiuso nella capsula, le variazioni di permeabilità di questa membrana sono importanti ai fini del mantenimento di un metabolismo normale. La quantità di ossigeno che l'umore acqueo fornisce al cristallino è moderata, rispetto a quella in gioco negli altri tessuti del corpo umano.
L'ossigeno fornito viene utilizzato in massima parte dall'epitelio e dalla corteccia. Il metabolismo dei carboidrati nel cristallino avviene tramite l'utilizzazione anaerobica del glucosio, ovvero per glicolisi.

Cristallino e Zonula
Un discorso a parte deve essere tatto per il sistema diaframmatico che vìene ad essere composto dalla zonula e dal cristallino. Questi due organi sono molto importanti (specie nella visione da vicino) e strettamente collegati tra di loro. 
Il cristallino, costituito da sostanza trasparentissima e molto elastica, ha una forma di lente biconvessa con curvatura maggiore nella faccia posteriore (cristallino non accomodato) avendosi 10 mm di raggio per la curva della faccia anteriore e 5,33 mm per quella posteriore; il suo diametro varia tra 9,5-10 mm e lo spessore è di circa 3,6 mm.

Sin dalla nascita (si potrebbe dire dalla vita fetale) il cristallino inizia a perdere gradatamente la sua elasticità; già verso i 12 anni di vita la parte nucleare inizia a presentare una lievissima forma di indurimento che, pian piano, progredirà sino ad aversi un quasi completo indurimento verso i 65-68 anni.

Anatomicamente il cristallino è composto da (vedi figura a lato):

• capsula (membrane cristalloidi) 
• epitelio lenticolare 
• fibre lenticolari 

La capsula 
formata dalla cristalloide anteriore e posteriore, forma come un sacco nel cui interno è contenuto il cristallino. È formata da tessuto molto elastico, trasparentissimo. Nell'adulto la cristalloide anteriore ha spessore di 14 p, mentre la posteriore ne ha appena 7-8 U.

II tessuto lenticolare vero e proprio è costituito da fibre che derivano dal progressivo allungamento delle cellule epiteliali, hanno forma nastriforme a sezione di esagono schiacciato, di cui la parte più sottile è di 4-5 p, mentre la parte più spessa è 12-14 U.

Le fibre, stratificate e parallele, misurano ciascuna dai sette ai dieci millimetri di lunghezza; sono costituite da sostanza trasparentissima e semidensa che, alla periferia, si condensa in modo da costituire come un guscio membranoso. Le fibre si tengono strettamente l'una con l'altra e sono tenute insieme da una sostanza cementante, hanno una direzione arcuata dato che seguono parzialmente i meridiani del cristallino e sono disposte a strati concentrici; ogni strato forma poi una specie di lamina e tante lamine messe insieme formano il complesso cristallino, il quale viene ad assumere la forma stratificata somigliante ad una cipolla.

Descrizione

Esaminato in sezione il cristallino presenta:
a) un nucleo formato da fibre che sono prive di nucleo; l'insieme, evidenziabile con maggior chiarezza nell'età adulta, prende il nome di nucleo lenticolare;

b) le fibre degli strati più superficiali della parte più esterna chiamata corteccia, sono provviste di nucleo, hanno una maggiore grandezza e sono meno dense di quelle nucleari.

Le fibre del cristallino hanno una disposizione piuttosto caratteristica; infatti osservando, in vivo e di fronte, un cristallino illuminato lateralmente, ci appare un disegno come una Y rovesciata; un'altra Y, ma stavolta diritta, ci apparirà sul la faccia posteriore (in taluni soggetti la direzione delle due Y può anche apparire in modo inverso a quello suddetto). L'insieme di queste due Y prende il nome di stella lenticolare.

Nell'adulto sopra i 45 anni questa forma si complica notevolmente.

Il disegno a stella è dovuto al fatto che sagittalmente il cristallino è diviso da 3 setti di sostanza cementizia.

Le fibre lenticolari vengono perciò a formare un arco obliquo per il fatto che con i loro estremi si vanno a inserire su ciascuno dei setti cementizi; perciò, l'arco che ogni fibra dovrà descrivere, sarà tanto più lungo quanto più la fibra apparterrà agli strati superficiali.

Alla nascita il cristallino ha una forma che ricorda quella sferica, il diametro è di circa 6 mm, e lo spessore circa 4,5 mm; a circa 19-22 anni raggiunge il suo completo sviluppo; il suo peso alla nascita è di circa 0,15 gr., mentre nell'adulto raggiunge gli 0,22 - 0,24 gr.
Dall'età dei 19-22 anni, il cristallino, pur mantenendo inalterate le dimensioni riportate al paragrafo "Cristallino e zonula", continua a produrre nuove fibre, specie al suo equatore; verso i 30 anni la parte centrale che si era mantenuta della stessa composizione chimica e consistenza della zona corticale, inizia a disidratarsi sempre più in fretta così da aversi il primo abbozzo del cosiddetto nucleo lenticolare, il quale diverrà sempre più rigido e voluminoso. 
In contrapposto si ha una diminuzione della parte corticale, sino a che, verso i 60-65 anni, essa è rappresentata da pochi strati di cellule.
Appare chiaro come questo progredire del processo di indurimento approderà ad una notevole riduzione dell'elasticità della sostanza lenticolare, la quale porterà al ben noto fenomeno della presbiopia.

I vari strati che formano il cristallino hanno un differente indice di rifrazione; partendo dalla capsula l'indice è 1,370, nella zona corticale è 1,375 e nel nucleo 1,406.L'indice totale del cristallino è circa 1,41, cioè superiore a quello dei vari strati che lo compongono e questo anche se i vari strati corticali hanno la forma di menischi divergenti i quali tolgono certamente una piccola parte di potenza; in realtà questa diminuzione è piuttosto esigua grazie al fatto che le zone esterne hanno indice di rifrazione più basso di quello del nucleo. 
Per ben capire perché l'indice di rifrazione totale supera quello di ciascuno degli strati che compongono il cristallino, va detto che per indice totale si intende quello che avrebbe una lente con quelle curvature, quella potenza e, quindi, con quelle distanze focali.