La evaluación neurooftalmológica como biomarcador diagnóstico y de progresión en la enfermedad de Parkinson

Resumen

El tema principal de las cuatro publicaciones internacionales que componen esta tesis doctoral se centra en el estudio de la capa de fibras nerviosas de la retina (CFNR) en pacientes con enfermedad de Parkinson (EP) como método para mejorar y acelerar el proceso diagnóstico de esta patología. La EP es un proceso neurodegenerativo que causa pérdida selectiva de neuronas dopaminérgicas. A nivel cerebral se produce una acumulación de la proteína alfa-sinucleina en los cuerpos de Lewy neuronales, por lo que disminuye a niveles deficientes tanto la formación como la actividad de la dopamina producida en ciertas neuronas de la sustancia negra. El diagnóstico habitual de la EP se basa principalmente en la sintomatología, utilizando pruebas de neuroimagen para confirmar el diagnóstico. Siguiendo los Criterios del Banco de Cerebros de Reino Unido (UK Brain Bank Criteria) se establece como ¿primer nivel¿ la presencia de bradiquinesia junto con otro de los siguientes síntomas: temblor en reposo de frecuencia 4-6 Herzios, rigidez o inestabilidad postural. La presencia de estos síntomas de primer nivel en combinación con otros bien definidos puede establecer un diagnóstico de ¿probable¿ EP. Sin embargo el diagnostico definitivo hasta ahora requiere la confirmación post-mortem mediante el análisis anatomopatológico cerebral, a pesar de que la correlación clínico-fisiopatológica no es muy alta y los cuerpos de Lewy sólo aparecen en el 76% de los pacientes con EP diagnosticada. Además de las alteraciones del movimiento, la EP produce síntomas no motores tales como demencia, depresión y disfunción del sistema nervioso autónomo. Las células nerviosas y circuitos neuronales fuera de los ganglios basales pueden verse dañados, de forma simultánea o incluso antes de la afectación del sistema nigroestriatal. Uno de los sistemas no motores afectado en la EP es la visión, particularmente el campo visual correspondiente al área foveal. La retina de los mamíferos contiene neuronas dopaminérgicas, las células amacrinas, que están situadas a nivel de la capa interna de la retina, suponiendo hasta el 20% de su espesor. Estas células modulan el campo receptivo de las células ganglionares a través de receptores dopaminérgicos D1 y D2 situados a diferentes niveles de las capas de la retina y se les atribuye una función importante en las interacciones laterales a larga distancia en la capa plexiforme interna. Los receptores D1 modulan el campo que rodea a las células ganglionares, mientras que los receptores D2 facilitan el acoplamiento entre conos y bastones, amplificando así la fuerza de la señal. Una ausencia total de la activación de estos receptores producirá por tanto la dispersión de las señales y la consecuente alteración en la visión cromática y el contraste. Por lo tanto la visión, la sensibilidad al contraste, así como la sensibilidad absoluta y temporal y la visión en color están, al menos parcialmente, controladas por la dopamina. Este neurotransmisor tiene también múltiples funciones en el trofismo celular y en la función retiniana relacionada con los ritmos circadianos, la supervivencia celular e incluso el crecimiento ocular. Estudios previos han demostrado que la extensión de la dopamina en células retinianas es menor en pacientes con EP que en sujetos sanos. En lo que a la clínica oftalmológica se refiere, las alteraciones más prevalentes encontradas en los pacientes con EP son ojo seco patológico, glaucoma y, hasta en un 25% de los pacientes, alucinaciones de tipo visual. Sin embargo, existen alteraciones histológicas en retina y nervio óptico que pueden producir una afectación subclínica de la función visual al inicio del proceso y llevar a una pérdida progresiva de la visión en etapas posteriores de la enfermedad. Diversos estudios han demostrado una alteración en la transmisión de los impulsos nerviosos a nivel de capas externas de la retina, y una pérdida de fibras nerviosas a nivel del nervio óptico. La oftalmoscopía y las fotografías monocromáticas de la retina eran hasta hace pocos años las pruebas básicas y fundamentales para la evaluación de la estructura de la CFNR y del nervio óptico. Éstas son técnicas cualitativas, con variabilidad dependiente del examinador y requieren la pérdida de al menos el 50% de las células ganglionares de la retina para poder detectar defectos en la CFNR. Con la llegada a la oftalmología de las técnicas de análisis digital de la imagen, ha sido posible la valoración objetiva de la CFNR, fácilmente reproducible y con poca dependencia del examinador, que proporciona análisis muy precisos en un corto periodo de tiempo. La tomografía de coherencia óptica (OCT) y la polarimetría láser son los mejores ejemplos de estas técnicas y constituyen un pilar fundamental en la neurooftalmología moderna. La OCT permite medir cuantitativamente in vivo la morfología del espesor histológico de la retina. Muchos son los estudios sobre enfermedades neurodegenerativas que utilizan la OCT como principal medio de detección de alteraciones en el espesor de la CFNR y de modificaciones en la morfología macular. Respecto a la EP y la posible alteración del espesor macular, estudios recientes han demostrado mediante estas técnicas de imagen, una pérdida del espesor tanto del sector inferior como del sector superior de las capas de la retina interna en la región macular del grupo de pacientes con EP frente al grupo control. Así mismo, también se ha podido demostrar una relación entre la severidad de la enfermedad y la afectación de la fóvea, pero no se observó correlación con los espesores peripapilares de la CFNR, si bien todavía son necesarios estudios con mayor tamaño muestral para corroborar estos hallazgos. Gracias a la OCT, en los últimos años la CFNR ha demostrado su capacidad para comportarse como una excelente ventana al sistema nervioso central, y su potencial como biomarcador de progresión y técnica diagnóstica en otras enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple.(18) La CFNR ha demostrado tener una buena correlación con diferentes parámetros cerebrales (como la fracción parenquimatosa y el volumen cerebral) obtenidos mediante resonancia magnética en pacientes con esclerosis múltiple. Dado que la CFNR contiene sólo axones no mielinizados, cuantificar su espesor podría ser un buen método para monitorizar la pérdida axonal en pacientes con EP. A continuación se incluye una breve presentación de cada trabajo justificando su unidad temática. 1. Satue M, Garcia-Martin E, Fuertes I, Otin S, Alarcia R, Dolz I, Herrero R, Bambo MP, Fernandez J, Pablo LE. Use of Fourier-domain OCT to detect retinal nerve fiber layer degeneration in Parkinson's disease patients. Eye (Lond), 2013;27(4):507-14. Este trabajo es un estudio transversal en el que se incluyeron un total de 100 ojos de 100 pacientes con EP y 100 ojos de 100 sujetos sanos. El objetivo del estudio consistió en demostrar la pérdida axonal en la CFNR de los pacientes con EP y evaluar la capacidad de la OCT de dominio Fourier para detectar la degeneración de la CFNR y el adelgazamiento de la retina en estos pacientes. De esta manera, evaluamos el espesor de la CFNR peripapilar así como los espesores maculares en pacientes con EP, mediante OCT Cirrus HD (high definition) y OCT Spectralis y analizamos la capacidad de estos dispositivos para la detección de la perdida axonal y el adelgazamiento retiniano en estos pacientes, comparándolos con controles sanos. A pesar de que el número de estudios acerca de la evaluación de la retina en pacientes con EP ha ido aumentando en los últimos años, son pocos los que han utilizado los dispositivos de dominio Fourier para analizar la pérdida axonal y el espesor macular en estos pacientes. En 2004 el estudio realizado por Inzelberg y colaboradores demostró una pérdida significativa en el espesor de la CFNR peripapilar en un pequeño grupo de pacientes con EP utilizando la OCT de dominio tiempo. Estudios posteriores mostraron una pérdida del espesor de las capas internas de la retina y del espesor foveolar, aunque no de la CFNR, tal vez debido a que incluyeron un tamaño muestral pequeño. En nuestros resultados observamos una disminución significativa en el espesor de la CFNR peripapilar en los sectores inferior, inferotemporal y superotemporal medidos con OCT Spectralis, y en los sectores inferior, C4, C8, C9 y C11 de las mediciones de OCT Cirrus. En ambos dispositivos se pudo observar una clara tendencia hacia un menor espesor en casi todos los sectores de la CFNR peripapilar, incluso en resultados sin significación estadística. El espesor macular también se encontraba estadísticamente disminuido en las mediciones de ambos aparatos. Nuestros resultados demostraron que la EP causa un daño axonal y un adelgazamiento retiniano cuantificable mediante los dispositivos de OCT de dominio Fourier. 2. Garcia-Martin E, Satue M, Fuertes I, Otin S, Alarcia R, Herrero R, Bambo MP, Fernandez J, Pablo L. Ability and reproducibility of Fourier-domain OCT to detect retinal nerve fiber layer atrophy in Parkinson disease patients. Ophthalmology 2012;119(10):2161-7. Este trabajo es un estudio transversal observacional en el que se incluyeron un total de 75 pacientes con EP y 75 sujetos sanos. El objetivo del estudio consistió en comparar la capacidad de 3 protocolos de OCT de dominio Fourier para detectar adelgazamiento retiniano y atrofia de la CFNR y analizar la reproducibilidad de dichas mediciones en pacientes con EP y controles sanos. Los protocolos utilizados fueron el Optic Disc Cube del dispositivo Cirrus HD OCT, el protocolo RNFL de la aplicación Glaucoma del OCT Spectralis, y el protocolo RNFL-N de la nueva aplicación Axonal para el OCT Spectralis. Se realizó la comparación de los espesores entre controles y pacientes con EP, se evaluó la correlación de las medidas realizadas por los 3 protocolos y se analizó la reproducibilidad de los diferentes protocolos en esta enfermedad. Varios estudios sugieren que la OCT Spectralis posee mejor reproducibilidad y lectura de datos que la OCT Cirrus HD.(13,21) Se han publicado estudios comparativos entre estos dos dispositivos en ojos de pacientes con glaucoma (22) y con esclerosis múltiple.(13) Sin embargo, esta comparación entre las medidas de los dispositivos Fourier no se había realizado antes en pacientes con EP. Las medidas del protocolo RNFL-N y del espesor del haz papilomacular que proporciona la nueva aplicación Axonal del OCT Spectralis no habían sido descritas previamente en ojos patológicos ni en controles sanos. En este estudio hicimos tres análisis: 1-Comparación del espesor de la CFNR entre EP y controles. 2- Comparación y correlación entre las mediciones obtenidas por los tres protocolos de análisis de la CFNR. 3- Estudio de la reproducibilidad de los tres protocolos en los ojos de pacientes con EP y controles sanos. Nuestros resultados muestran una reducción significativa del espesor de la CFNR en pacientes con EP respecto a controles sanos en el espesor medio y el sector inferior con OCT Cirrus, en espesor medio y sectores temporal inferior y temporal superior con la aplicación Glaucoma de OCT Spectralis, y en prácticamente todos los sectores de la CFNR (excepto nasal inferior y nasal) con la aplicación Axonal de OCT Spectralis. Así mismo el espesor del haz papilomacular mostró una reducción en pacientes con EP respecto a los controles y el índice N/T (obtenido al dividir el espesor del cuadrante nasal entre el espesor del cuadrante temporal de la CFNR) mostró un aumento, lo que refleja una afectación mayor de la zona temporal de la CFNR (que corresponde a la entrada del haz papilomacular en la cabeza del nervio óptico) en estos pacientes. Se observó una correlación significativa entre las medidas obtenidas con OCT Cirrus y ambas aplicaciones de OCT Spectralis, y entre estas dos últimas entre sí. Sin embargo existían diferencias significativas en el espesor medio de la CFNR medido con los tres protocolos. En cuanto a la reproducibilidad, encontramos que las medidas de la CFNR tenían un coeficiente de variación bajo y un buen coeficiente de correlación intraclase. Las medidas de OCT Cirrus eran altamente reproducibles para todos los cuadrantes. Las dos aplicaciones de OCT Spectralis mostraron una reproducibilidad muy buena, sin embargo fue la aplicación Glaucoma la que presentaba una variabilidad menor en sus mediciones con respecto a los otros dos protocolos en todos los sectores, tanto en los pacientes con EP como en los sujetos sanos. Según nuestros resultados podemos afirmar que los dispositivos de OCT Fourier son útiles para detectar la atrofia de la CFNR en pacientes con EP. La nueva aplicación Axonal del OCT Spectralis para enfermedades neurodegenerativas, así como la aplicación Glaucoma de dicho OCT y el dispositivo OCT Cirrus HD poseen una variabilidad baja y una buena correlación entre sí para determinar el espesor de la CFNR en sujetos afectos de EP y en individuos sanos. 3. Garcia-Martin E, Satue M, Otin S, Fuertes I, Alarcia R, Larrosa JM, Polo V, Pablo L. Retina measurements for diagnosis of Parkinson disease. Retina 2014;34(5):971-80. El objetivo de este estudio fue analizar si una combinación específica de parámetros oftalmológicos obtenidos mediante OCT de dominio Fourier podría mejorar y optimizar el diagnóstico de la EP en pacientes con sospecha clínica mediante la creación de una función de discriminación lineal (LDF) que se basó en la combinación de los espesores retinianos y de la CFNR que proporciona el Spectralis OCT. Para ello incluimos en el estudio 111 ojos de pacientes con EP y 200 ojos de controles sanos. Mediante OCT Spectralis analizamos el espesor retiniano y de la CFNR, utilizando el protocolo Fast de la aplicación Retina y el protocolo RNFL-N de la recientemente incorporada aplicación Axonal (Nsite Axonal Analytics). Desarrollamos tres LDF: una utilizando los diferentes parámetros de la CFNR (se denominó LDF CFNR), otra usando los espesores de la retina (LDF Retina), y una tercera LDF en la que se combinaron todos los parámetros (espesores de la CFNR y retinianos) y que fue denominada LDF Definitiva. Esta LDF Definitiva fue idéntica a la LDF Retina, por lo que la fórmula óptima se basa exclusivamente en una combinación de espesores retinianos. Posteriormente se evaluaron las LDF en otra población diferente de sanos y pacientes que se denominó población de validación. Construimos y comparamos las curvas ROC (Receiver Operating Characteristic curves) de las LDF con los parámetros estándar proporcionados por la OCT y realizamos un análisis de la sensibilidad y la especificidad de todos estos parámetros para evaluar su capacidad diagnóstica en la EP. La LDF Retina, la LDF CFNR y las dos áreas del espesor retiniano temporal obtuvieron la mejor combinación sensibilidad-especificidad. El espesor foveal y el espesor medio de la CFNR mostraron el valor predictivo positivo más alto, y las LDF el valor predictivo negativo más bajo. En la población de validación, la combinación sensibilidad-especificidad más elevada se observó para la LDF Retina y para la FLD CFNR, con áreas bajo la curva ROC de 0.90 y 0.82 respectivamente. Los parámetros de OCT que mostraron mayor área bajo la curva ROC fueron el sector temporal medial y temporal periférico del espesor retiniano. Utilizamos el estadístico PRESS (predicted residual sums of squares) para validar nuestros modelos. Los PRESS más bajos indican las mejores estructuras y en nuestro estudio los correspondientes a la FLD Retina fueron muy bajos, lo que indica que nuestro análisis de regresión logística es un buen modelo para predecir el diagnóstico de la EP en la población. Actualmente el diagnóstico de la EP está basado en la historia clínica y en la exploración neurológica, debido a que no hay un test de laboratorio que identifique de forma clara y precisa esta enfermedad. Su diagnóstico precoz en estadios precoces es complicado y utiliza frecuentemente técnicas de imagen como la resonancia magnética cerebral (empleada para descartar otros desórdenes neurológicos que pueden mostrar síntomas similares a los de la EP) o la DaTscan, aunque de momento todavía no se ha establecido la efectividad de este dispositivo como prueba diagnóstica o de screening, ni como herramienta para monitorizar o analizar la efectividad de un tratamiento. Nuestro análisis de regresión logística ha demostrado que la LDF obtenida mejora la capacidad diagnóstica de la OCT para esta enfermedad comparada con los parámetros individuales obtenidos con este dispositivo y que la LDF Retina es la que presenta una sensibilidad más alta con mejor especificidad. Los resultados de este estudio podrían tener una aplicación clínica facilitando el diagnóstico de EP en pacientes con alteraciones del movimiento y sospecha clínica de esta enfermedad. 4. Satue M, Seral M, Otin S, Alarcia R, Herrero R, Bambo MP, Fuertes MI, Pablo LE, Garcia-Martin E. Retinal thinning and correlation with functional disability in Parkinson¿s disease patients. British Journal of Ophthalmology 2014; 98(3):350-5. Este trabajo es un estudio transversal en el que se incluyeron un total de 153 pacientes con EP pertenecientes a la Asociación de Parkinson de Aragón y 242 sujetos sanos. El objetivo del estudio consistió en determinar la existencia de una asociación entre el adelgazamiento retiniano y el grado de discapacidad funcional en la EP. Para ello analizamos el espesor de la CFNR peripapilar así como los espesores maculares en pacientes con EP, mediante OCT Cirrus HD y OCT Spectralis, utilizando en este último la nueva aplicación Axonal, diseñada para el análisis de las enfermedades neurodegenerativas. Se evaluaron diferentes parámetros neurológicos de estadiaje y valoración de la afectación funcional de la enfermedad, que incluyeron las escalas de valoración funcional Hoehn-Yahr, la escala unificada para el estadiaje de la EP (UPDRS, de las siglas en inglés Unified Parkinson Disease Rating Scale), la escala de independencia para las actividades de la vida diaria Schwab England Activities for Daily Living, y el tiempo de evolución de la enfermedad. Las escalas y la evaluación neurológica fueron llevadas a cabo por un neurólogo del Hospital Miguel Servet que desconocía los datos estructurales obtenidos en las mediciones de los OCT. La evaluación oftalmológica fue llevada a cabo por un oftalmólogo que a su vez desconocía los resultados de las escalas de valoración funcional. A diferencia de otras enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple, a día de hoy no hay prácticamente ningún estudio que evalúe la asociación entre la afectación neurológica por la EP y las alteraciones estructurales en la retina de estos pacientes. El número creciente de procedimientos terapéuticos en la EP ha resaltado la importancia de evaluar los efectos de los diferentes tratamientos en la clínica de la enfermedad, mediante escalas que analizan la disfunción neurológica evaluando los síntomas motores y no motores (como son el estado anímico y las actividades de la vida diaria). En 2007, Yavas y colaboradores analizaron los efectos de diferentes tratamientos (levodopa vs agonistas dopaminérgicos) en la CFNR resultando la levodopa como un posible factor neuroprotector. Sin embargo la asociación entre la CFNR y la afectación funcional por la enfermedad no llegó a evaluarse. Nuestros resultados demostraron una asociación inversa estadísticamente significativa entre la afectación neurológica valorada mediante la escala Hoehn-Yahr y los valores maculares obtenidos mediante OCT Spectralis. Así mismo, también encontramos una correlación entre los resultados de las escalas Schwab England y UPDRS y varios espesores maculares. El tiempo de evolución de la enfermedad se correlacionó con el espesor de la CFNR en los cuadrantes nasal e inferior (OCT Spectralis). En cuanto a los resultados estructurales, encontramos diferencias significativas entre pacientes con EP y controles en todos los valores del espesor macular (excepto en fóvea) y en 7 de los 9 sectores de la CFNR de las mediciones realizadas con OCT Spectralis, y en 3 sectores maculares y 9 de los 17 sectores de la CFNR de las mediciones realizadas con Cirrus OCT. Así mismo pudimos observar una tendencia hacia una disminución del espesor de las capas de la retina en el haz papilomacular (utilizando la aplicación Axonal del Spectralis OCT) en los pacientes con EP. Nuestro estudio demostró que los valores maculares y la CFNR se correlacionan con la severidad de la EP, y plantean la posibilidad de utilizar estos parámetros estructurales como posibles biomarcadores de progresión y de efectividad de los diferentes tratamientos para la enfermedad.