Tipos de Crosslinking

y riboflavinas


Por el Dr. C Andrés Benatti1, el Dr. Rodrigo Castillo Iturria1, el Dr. Jorge Velasco1, el Dr. Guillermo de Wit Carter1,2, el Dr. MsC. Everardo Hernández-Quintela1,2 y la Dra. Valeria Sánchez-Huerta1,2, grupo de estudio de ectasias corneales de la Asociación para evitar la ceguera en México (Apectasias).
1. Asociación para evitar la ceguera en México, Hospital “Dr. Luis Sánchez Bulnes” I.A.P.
2. Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM.

Dr. Andres Benati

El Crosslinking (CXL) es un procedimiento terapéutico, mínimamente invasivo, utilizado para detener el progreso de la ectasia corneal.

Se originó en el año 2003, bajo la tutela del Dr. Wollensack, en la Universidad de Dresden, Alemania. (1) Desde entonces se comenzó a trabajar en la idea de utilizar la riboflavina y la radiación UVA para el tratamiento del queratocono progresivo.

La técnica radica en usar la riboflavina como un fotosensibilizante a través de la cual, la radiación UV, generará nuevos enlaces covalentes que darán mayor rigidez a la córnea.

En las siguientes páginas intentaremos organizar y ofrecer una lectura simple y esquemática con el objetivo de que el lector clarifique sus ideas acerca de los tipos de Crosslinking y riboflavinas.

Elementos claves

Nos parece una buena forma de empezar a organizar nuestra información hablando de nuestros elementos claves, los cuales son tres: riboflavina, luz ultravioleta tipo A (UVA) y oxígeno ¿Por qué consideramos claves estos elementos? Porque el conocimiento minucioso de ellos que nos va a permitir manejar las diferentes opciones y aplicaciones del CXL.

  1. Riboflavina

La riboflavina o vitamina B12 es una molécula que pesa 376.46 g/mol con características hidrofílicas, cualidad determinante a la hora de traspasar el epitelio corneal, el cual tiene características lipofílicas.(1)

Una de las principales características de la riboflavina es su propiedad fotosensible, la cual a través de una reacción química genera radicales libres que formarán nuevos enlaces covalentes entre las fibras de colágeno, proteoglicanos y matriz extracelular, creando fortalecimiento y mayor rigidez de la córnea ectásica.(2)

La riboflavina, además cumple la función de absorber la energía UV con el objetivo de proteger las distintas estructuras oculares. Debemos conocer muy bien los parámetros de seguridad y los umbrales de energía con los cuales podemos trabajar sin dañar ninguna estructura ocular.(3)

Actualmente, existen muchas riboflavinas comerciales las cuales van modificando sus fórmulas para los distintos tipos de Crosslinking (convencional, acelerado, transepitelial, etc.) En el caso de la casa comercial italiana Sooft, trabajan con RICROLIN (de uso estromal o epi-off), RICROLIN TE (transepitelial) y RICROLIN + (cargada para aplicación con iontoforesis), la cual es utilizada para el Crosslinking con Iontoforesis (ver más adelante).

Avedro, una empresa dedicada totalmente al Crosslinking, utiliza riboflavinas para protocolo de CXL acelerado: VibeX Xtra para uso en conjunto con LASIK, VibeX Rapid para epi-off, ParaCel y VibeX Xtra son transepiteliales (epi-on).

Dr. Rodrigo Castillo

Riboflavina hipoosmolar

La riboflavina hipoosmolar (riboflavina 0.1% sin dextrán) es utilizada en aquellos casos que la paquimetría esta por debajo de los límites recomendados (400 um sin epitelio).(4)

Al utilizar este tipo de riboflavina, por efecto osmolar la córnea se edematiza y logra aumentar su grosor, alcanzando de esta forma, la paquimetría deseada.

Nuevos tipos de riboflavinas

En la actualidad, los investigadores enfocan sus estudios en tratar de conseguir nuevas fórmulas de riboflavinas mejoradas, las cuales nos permitan obtener los mismos niveles de penetración estromal que en el CXL convencional manteniendo el epitelio intacto.

En el año 2013, Bottos y colaboradores publicaron su trabajo con Nano riboflavinas transepiteliales (base y 5 fosfato)(5). Estas riboflavinas, además de su pequeño tamaño (79 nm) tenían características anfifílicas, es decir, propiedades hidrofílicas y lipofílicas al mismo tiempo. Esto permitiría el paso de ellas a través del epitelio y una buena difusión en el estroma. Al comparar estas Nanos Riboflavinas (79nm) en córneas de cerdos con las riboflavinas tradicionales encontraron resultados al menos prometedores a largo plazo: La Nano Riboflavina 5 fosfato tiene la misma penetración en el estroma corneal que la riboflavina 0,1% (Epi-off) luego de 240 minutos, es decir que, mientras que en el CXL convencional impregnamos la córnea durante 30 minutos, con la nano riboflavina 5 fosfato, deberíamos hacerlo durante cuatro horas para conseguir el mismo nivel de impregnación corneal.

Dr. Jorge Velasco

¿Riboflavina Intracameral?

Li y colaboradores, presentaron en 2015 su estudio sobre riboflavina intracameral(6), estudiaron diferentes concentraciones de riboflavinas diluidas en BSS (0.5%, 1% y 2%), inyectadas dentro de la cámara anterior y luego compararon la impregnación de estas córneas con las córneas instiladas con riboflavina 01% epi-off y epi-on.

El resultado mostró que la riboflavina intracameral tiene una excelente difusión a través del endotelio corneal y que a concentraciones más altas, mayor será la impregnación de la córnea. Li probó que usando riboflavina al 2% intracameral obtenía los mismos resultados que utilizando la riboflavina 0.1% epi-off. Estos resultados comprueban que el endotelio no tiene la misma función de barrera que tiene el epitelio a la hora de aplicar riboflavina instilada tópicamente.

Muchos interrogantes se presentan con esta técnica, comenzando porque es un procedimiento por demás invasivo en comparación a la convencional. Una de las limitaciones que presenta este estudio, es la falta de conteo de células endoteliales pre y post inyección, por lo tanto, no podemos evaluar el daño producido al endotelio, ni a corto ni a largo plazo.

  1. Rayos UV-A

La radiación ultravioleta es otro de los elementos claves en este tratamiento. Ya que los efectos que estos producen en la riboflavina, como explicamos anteriormente, son la clave para entender el efecto del CXL en la córnea.

Hoy, los diferentes equipos comerciales que se presentan nos ofrecen una variada gama de tratamientos, ya que se puede modificar la cantidad de energía emitida para los diferentes tratamientos personalizados. Pero no siempre fue así, los primeros equipos contaban con valores de luz UV que no superaban los 5 mw/cm2 y en los que los tratamientos debían hacerse con estimulación de UVA por 30 minutos. Basados en la Ley de Reciprocidad Bunsen-Roscoe, en la que a mayor energía aplicada menor tiempo de tratamiento, los nuevos dispositivos para CXL buscan acortar y potenciar los tratamientos.(7, 8)

Actualmente, podemos contar con equipos que ofrecen hasta 100 mW/cm2 para tratamientos de tan solo segundos o equipos portátiles de tan solo 21 gramos que cumplen la misma función que los dispositivos convencionales.

La cirugía refractiva también se ha involucrado en la ciencia del CXL, el tratamiento de bajas hipermetropías a través de CXL guiados por topografía es una de las utilidades que hoy se estudia.(9)

  1. Oxígeno

Consideramos al oxígeno como el tercer elemento clave, ya que con el advenimiento de los nuevos dispositivos de CXL, sobrevino el concepto de luz pulsada o continua, el cual hace referencia al haz de luz ultravioleta y su aplicación de manera constante o por intervalos de segundos. Buscando, de esta manera, potenciar los efectos del tratamiento.

Cuando aplicamos un haz de energía pulsátil, la fase oscura (tiempo que el haz se apaga) permite la llegada de más oxígeno a nivel de la córnea, esto genera la formación de más radicales libres en la fase clara (fase donde se aplica el haz de energía) y por ende mayor efecto en el tratamiento.(10)

¿Qué tipos de CXL existen en la actualidad?

Para continuar nuestra idea de organizar la enorme cantidad de información y opciones que tenemos del CXL, los vamos a dividir en 5 categorías: 1. Convencional 2. Acelerado 3. Transepitelial (Epi-on) 4. Femto CXL 5. Iontoforesis

Vamos a excluir al CXL para cirugía refractiva, al CXL para infecciones corneales y las técnicas para el tratamiento de la queratopatía bullosa, debido a que no se utilizan como tratamiento de las ectasias corneales y son tratamientos secundarios del CXL.

Convencional

Es el protocolo de Dresden, presentado en el 2003(1), el cual fue modificándose para dar lugar a las diferentes opciones terapéuticas que hoy tenemos.

La técnica consiste en una desepitelización (7-9 mm) seguida de la impregnación de riboflavina isoosmolar (solución 0.1% con Dextran 20%) durante 30 minutos a razón de una gota cada 2 minutos. El siguiente paso es la aplicación de los rayos UVA (370 nm) con una energía de 3mW/cm2 (5.4 J/cm2) por otros 30 minutos y se continúa con la instilación de riboflavina cada 3 a 5 minutos.

Varios autores y numerosos trabajos han respaldado la eficacia de este tratamiento a lo largo de los últimos años y es considerado el gold standard para la ectasia progresiva. Es muy importante tener en cuenta las paquimetrías del paciente antes de someterlo a un tratamiento de CXL, recordemos que córneas con 400 um, luego de la desepitelización, es el mínimo necesario para evitar daño del endotelio.(1, 11, 12)

Dr. Guillermo de Wit Carter

Acelerado

Cuando disponemos de un dispositivo que nos permite manejar diferentes cantidades de energía que la técnica original, nos permite realizar un tratamiento acelerado aumentando la cantidad de energía pero disminuyendo el tiempo de estimulación.

Basándonos en la Ley de Reciprocidad Bunsen, antes mencionada, menor es la cantidad de tiempo utilizado para conseguir el mismo resultado, por lo tanto, es posible realizar impregnaciones tanto Epi-off o Epi-on y disminuir el tiempo de exposición UV a 15, 10 o hasta 2 minutos en algunos casos.(13)

Transepitelial

Es quizás la técnica más discutida y polémica hasta el momento. La discusión se centra en si el CXL transespitelial (Epi-off) tiene la misma eficacia que la técnica convencional (Epi-on). Definitivamente, no ¿Cuál es entonces la ventaja de usar esta técnica? Bueno, es evidente que al no retirar el epitelio, disminuimos el riesgo de infecciones, las molestias, el dolor, posibilidad de haze y, por lo tanto, el uso de esteroides postoperatorios.

Dr. Everardo Hernández

Hoy, para realizar un tratamiento de CXL transepitelial contamos con una variada oferta de riboflavinas con fórmulas modificadas como vimos anteriormente para lograr y potenciar la penetración de la misma a través del epitelio.

Mastropasqua y colaboradores (14), demostraron a través de microscopía confocal que el CXL transepitelial tiene entre 1/3 y 1/5 menos de efecto que el convencional. En 2015, Soeters presentó el primer estudio controlado randomizado (11). Estudiaron durante 1 año las diferencias entre pacientes sometidos a CXL trans y el convencional, y si bien este último presentó un 15% de complicaciones no presentó ningún paciente con progresión luego del año. En el caso del CXL trans 23% de los pacientes presentaron progresión (>1 D de aumento en la Kmax) luego de 12 meses y debieron ser reintervenidos.

Por su parte Gore (15), también en el 2015, realizó un estudio en córneas de conejos ex vivo donde compararon la absorción de las diferentes riboflavinas transepiteliales del mercado versus la técnica convencional. Los resultados mostraron que algunas fórmulas comerciales logran aumentar la concentración de riboflavina en el estroma anterior pero ninguna se acerca a las concentraciones logradas con el gold standard (epi-off), concluyendo que el epitelio continúa siendo una barrera muy difícil de atravesar para este tipo de sustancias.

Femto CXL

La aplicación de femto láser para el uso de CXL todavía es discutida. Se ha tratado de implementar con diferentes técnicas pero no se han publicado hasta hoy resultados contundentes. La técnica básicamente consiste en realizar un bolsillo a una profundidad estromal que puede variar entre los 80 y 300 um. Se aplica la riboflavina a esta profundidad y luego se realiza la exposición de UV de forma clásica.(16)

Wollensack(17) mostró que las córneas porcinas tratadas con Femto CXL tenían un 50% menos de rigidez que una tratada con el CXL convencional, esto se supone que es debido a la mayor difusión que debe realizar la riboflavina hacia el estroma anterior y posterior.

Kanellopullos(18), ya en el 2009, presentó el seguimiento de 10 ojos durante 26 meses en los que mostró disminución en las Kmax y mejoró de la agudeza visual no corregida en los diez pacientes.

Iontoforesis

La iontoforesis ocular es una técnica no invasiva que facilita la penetración de moléculas ionizadas a través del epitelio corneal. Esto mejoraría notablemente la penetración de la riboflavina hacia el estroma anterior sin la necesidad de retirar el epitelio. (19)

La técnica consiste en aplicar dos electrodos, uno en la frente del paciente y el otro va unido a un anillo de fijación junto al reservorio de riboflavina que se coloca en la córnea del paciente. Estos electrodos a su vez, están conectados a un generador de energía (1 Amp). La aplicación de esta energía durante 5 minutos genera un cambio en la carga de las moléculas de riboflavina que permite la penetración de las mismas al estroma corneal a través del epitelio. Una vez realizado este procedimiento, se continúa con la aplicación normal de UVA. Bikbova y colaboradores(20) demostró con esta técnica en 22 ojos de 19 pacientes una detención en el progreso del queratocono a un año de la intervención.

Dra. Valeria Sánchez

Mastropasqua y su equipo(21), midieron las concentraciones de riboflavina hasta 300 um de profundidad con las técnicas epi-on, epi-off e iontoferesis demostrando que luego del gold standard (epi-off), donde se hallaron los mayores niveles de riboflavina intraestromal, la iontoforeses lograba duplicar la concentración de riboflavina intraestromal en comparación al epi-on, aunque no llegaba a lograr los mismos niveles que el epi-off.

Conclusiones

El Epi-off (convencional) continúa siendo el tratamiento gold standard y el que nos brinda mayores resultados a pesar de los riesgos y efectos adversos asociados a la desepetilización.

Nuevas técnicas, dispositivos y riboflavinas nos están permitiendo disminuir los tiempos de tratamiento, el dolor y los efectos adversos, por lo tanto, ir mejorando nuestras opciones terapéuticas.

Es indispensable que el especialista se sienta familiarizado con las nuevas técnicas y opciones terapéuticas, para de esta forma ofrecer un mejor y más eficiente tratamiento. RO

  1. Wollensak G, Spoerl E, Seiler T. Riboflavin/ultraviolet-a–induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. American Journal of Ophthalmology. 2003;135(5):620-7.
  2. Spoerl E, Hoyer A, Pillunat LE, Raiskup F. Corneal cross-linking and safety issues. The open ophthalmology journal. 2011;5:14-6.
  3. Spoerl E, Mrochen M, Sliney D, Trokel S, Seiler T. Safety of UVA-riboflavin cross-linking of the cornea. Cornea. 2007;26(4):385-9.
  4. Hafezi F, Mrochen M, Iseli HP, Seiler T. Collagen crosslinking with ultraviolet-A and hypoosmolar riboflavin solution in thin corneas. J Cataract Refract Surg. 2009;35(4):621-4.
  5. Bottos KM, Oliveira AG, Bersanetti PA, Nogueira RF, Lima-Filho AA, Cardillo JA, Schor P, Chamon W. Corneal absorption of a new riboflavin-nanostructured system for transepithelial collagen cross-linking. PLoS One. 2013;8(6):e66408.
  6. Li N, Peng XJ, Fan ZJ, Pang X, Xia Y, Wu TF. Riboflavin concentration in corneal stroma after intracameral injection. Int J Ophthalmol. 2015;8(3):470-5.
  7. Hammer A, Richoz O, Arba Mosquera S, Tabibian D, Hoogewoud F, Hafezi F. Corneal biomechanical properties at different corneal cross-linking (CXL) irradiances. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014;55(5):2881-4.
  8. Wernli J, Schumacher S, Spoerl E, Mrochen M. The efficacy of corneal cross-linking shows a sudden decrease with very high intensity UV light and short treatment time. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013;54(2):1176-80.
  9. Kanellopoulos AJ, Asimellis G. Hyperopic correction: clinical validation with epithelium-on and epithelium-off protocols, using variable fluence and topographically customized collagen corneal crosslinking. Clin Ophthalmol. 2014;8:2425-33.
  10. Kamaev P, Friedman MD, Sherr E, Muller D. Photochemical kinetics of corneal cross-linking with riboflavin. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53(4):2360-7.
  11. Soeters N, Wisse RP, Godefrooij DA, Imhof SM, Tahzib NG. Transepithelial versus epithelium-off corneal cross-linking for the treatment of progressive keratoconus: a randomized controlled trial. Am J Ophthalmol. 2015;159(5):821-8 e3.
  12. Wollensak G. Crosslinking treatment of progressive keratoconus: new hope. Curr Opin Ophthalmol. 2006;17(4):356-60. Epub 2006/08/11.
  13. Sherif AM. Accelerated versus conventional corneal collagen cross-linking in the treatment of mild keratoconus: a comparative study. Clin Ophthalmol. 2014;8:1435-40.
  14. Mastropasqua L, Nubile M, Lanzini M, Calienno R, Mastropasqua R, Agnifili L, Toto L. Morphological modification of the cornea after standard and transepithelial corneal cross-linking as imaged by anterior segment optical coherence tomography and laser scanning in vivo confocal microscopy. Cornea. 2013;32(6):855-61.
  15. Gore DM, O’Brart D, French P, Dunsby C, Allan BD. Transepithelial Riboflavin Absorption in an Ex Vivo Rabbit Corneal Model. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015;56(8):5006-11.
  16. Dong Z, Zhou X. Collagen cross-linking with riboflavin in a femtosecond laser-created pocket in rabbit corneas: 6-month results. Am J Ophthalmol. 2011;152(1):22-7.
  17. Wollensak G, Hammer CM, Sporl E, Klenke J, Skerl K, Zhang Y, Sel S. Biomechanical efficacy of collagen crosslinking in porcine cornea using a femtosecond laser pocket. Cornea. 2014;33(3):300-5.
  18. Kanellopoulos AJ. Collagen cross-linking in early keratoconus with riboflavin in a femtosecond laser-created pocket: initial clinical results. J Refract Surg. 2009;25(11):1034-7.
  19. Mencucci R, Ambrosini S, Paladini I, Favuzza E, Boccalini C, Raugei G, Vannelli GB, Marini M. Early effects of corneal collagen cross-linking by iontophoresis in ex vivo human corneas. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2015;253(2):277-86.
  20. Bikbova G, Bikbov M. Transepithelial corneal collagen cross-linking by iontophoresis of riboflavin. Acta Ophthalmol. 2014;92(1):e30-4.
  21. Mastropasqua L, Nubile M, Calienno R, Mattei PA, Pedrotti E, Salgari N, Mastropasqua R, Lanzini M. Corneal cross-linking: intrastromal riboflavin concentration in iontophoresis-assisted imbibition versus traditional and transepithelial techniques. Am J Ophthalmol. 2014;157(3):623-30.

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