Departamento de Microbiología Médica del Hospital Clínico Universitario de Salamanca, en colaboración con el Departamento de Oftalmología del Hospital General Universitario Gregorio Marañón.
(1) Doctor en Medicina. H.G.U. Gregorio Marañón.
(2) Licenciado en Medicina. H.G.U. Gregorio Marañón.
(3) Doctor en Medicina. Hospital Clínico Universitario de Salamanca.

La cirugía de cataratas es hoy en día uno de los procedimientos quirúrgicos más practicados y de mayor éxito. Este éxito está ligado a la evolución de las LIOs, junto con el desarrollo de técnicas quirúrgicas de pequeña incisión en la era de la microcirugía y la viscocirugía.

Desde que Ridley, oftalmólogo inglés, implantara la primera LIO de PMMA en 1949 (1), ha habido un gran desarrollo en la fabricación de modelos y materiales de lentes. El uso de materiales plegables (silicona, hidrogel, acrilato) está justificado si se logra una calidad óptica y visual similar a la que se obtiene con LIOs de PMMA. La fabricación de LIOs con la superficie modificada con heparina o flúor, por otro lado, busca reducir la respuesta inflamatoria intraocular así como la bioadhesividad bacteriana (2,3).

La endoftalmitis es la infección más grave y destructiva que puede afectar a un ojo. A pesar de un diagnóstico y un tratamiento precoces en un 30-60% de los casos la visión residual es inferior a 1/20 y en algunos casos más graves es preciso eviscerar el globo ocular. El factor predisponente más importante es una cirugía ocular reciente, sobre todo una cirugía de cataratas. La incidencia de endoftalmitis tras cirugía de cataratas e implante de una LIO es del 0,1-0,3% (4). La técnica quirúrgica de la facoemulsificación parece tener una menor incidencia de endoftalmitis que la extracapsular, aunque los estudios no son concluyentes. La mayoría de las endoftalmitis postquirúrgicas agudas son bacterianas y es S. epidermidis el principal agente causal (5), responsable hasta de un 60% de los casos. En endoftalmitis postquirúrgicas tardías (varios meses después de la cirugía) el mayor responsable es Propionibacterium acnés, pero se han comunicado también varios casos originados por estafilococos coagulasa negativos.

S. epidermidis es el agente causal más frecuente de las endoftalmitis postcirugía de cataratas e implante de LIO (5). Es parte de la flora habitual de los párpados y pestañas y durante la cirugía puede entrar en la cámara anterior para adherirse y colonizar la LIO y los tejidos intraoculares.

Se han descrito múltiples procesos infecciosos directamente relacionados con la presencia de dispositivos biomédicos implantados con fines diagnósticos y/o terapéuticos, entre los que se encuentran las LIOs (6). Esta circunstancia se ve agravada si el microorganismo implicado es capaz de colonizar la superficie de los materiales implantados y de producir una sustancia polisacárida extracelular o exopolisacárido (7,8). Entre estos microorganismos destacan los estafilococos coagulasa negativos, fundamentalmente S. epidermidis.

La formación de biofilms es una estrategia importante empleada por numerosos microorganismos para su supervivencia en medioambientes naturales (9). Los microorganismos alcanzan una superficie inerte y son las propiedades físico-químicas de esta superficie así como las de las bacterias las que determinan la afinidad de la interacción y el grado de adherencia de éstas. El exopolisacárido producido por la bacteria es un factor que coadyuva a que ésta se pegue a la superficie inerte. Se cree que un mecanismo similar es empleado por las bacterias patógenas en la colonización de catéteres, prótesis e implantes (incluyendo LIOs) en humanos (7,8). La importancia y naturaleza del biofilm radica en que cambia las propiedades metabólicas de las células incluidas de un modo impredictible. Las bacterias incluidas en el biofilm son más resistentes a biocidas, antisépticos, antimicrobianos y sistemas de defensa del huésped (9), de modo que la matriz de exopolisacáridos no sólo sirve como mecanismo adhesivo sino que también está relacionado con la virulencia.

Dado que S. epidermidis es un agente frecuentemente implicado en endoftalmitis y puesto que existen diferencias entre cepas productoras y no de exopolisacárido en cuanto a adherencia a biomateriales y virulencia, se estudiará el comportamiento "in vitro" de estas cepas sobre los diversos tipos de nuevos materiales empleados en la fabricación de LIOs plegables y de superficie modificada. De esta forma se intentará relacionar adherencia con virulencia y patogenicidad y en qué medida puede condicionar el fracaso por infección de una LIO.

Microorganismos: Se emplearon cepas tipo de S. epidermidis ATCC 35984 productora de exopolisacárido y ATCC 12228 no productora de exopolisacárido (fig. 1).

Fig. 1

LIOs: Se emplearon los siguientes modelos de LIOS.

1. Plegables:

- Rayner 572S: silicona + hápticos de PMMA.
- Pharmacia 920: silicona + hápticos de PMMA.
- Allergan SI40NB: silicona + hápticos de PMMA.
- Alcon "Acrysof": acrílica + hápticos de PMMA.

- Storz Hidroview P422U: hidrogel + hápticos de PMMA.

2. Con la superficie modificada:

- Heparina: Pharmacia 722C.
- Flúor: Chiron Flex 65F.

Las condiciones elegidas fueron:

1. Fase de adherencia (formación de la biocapa bacteriana): lavado previo de la LIO. Inóculo de 100.000 Unidades Formadoras de colonias (UFC)/ml. Incubación 18 horas a 37°C en aerobiosis.

2. Fase de separación de las bacterias adheridas: lavados para eliminar las bacterias no adheridas: 5 veces en PBS estéril y frío por inmersión. Separación mediante sonicación en baño de agua 3 minutos a 45 kHz y agitación en vórtex 3 minutos.

3… Recuento. Cuantificación: medios de cultivo: Agar sangre y Plate Count Agar de Oxoid. Siembra de 10 microlitros y diluciones 1/10, 1/100 y 1/1.000 con el fin de obtener un recuento ajustado del número de bacterias adheridas a la LIO.

Estudio estadístico: Los resultados de este estudio fueron sometidos a valoración estadística mediante la t de Student que permite comparar las medias (cepas productora y no productora de exopolisacárido) en muestras de pequeño tamaño.

Una forma alternativa de aceptar o rechazar la hipótesis nula (no hay diferencias entre las medias) es mediante intervalos de confianza, forma de expresar la precisión estadística.

Todas las LIOs plegables presentaron una adherencia mayor de la cepa positiva frente a la negativa. Con la LIO Acrysof quedaron restos de la cepa positiva de S. epidermidis y que no se pudieron separar con la técnica estandarizada (figs. 2 y 3). Es decir que con esta lente acrílica la adhesión bacteriana era todavía superior, pero no se emplearon técnicas más enérgicas porque rompían la pared bacteriana y no podían hacerse recuentos. La lente plegable más adherente con ambas cepas fue la Acrysof y la menos adherente con la cepa positiva fue la de Allergan SI40NB y con la cepa negativa la de hidrogel de Storz P422W (tabla I).

Fig. 2

Fig. 3

En las LIOs con superficie modificada resultó significativa la adherencia mayor de la cepa positiva frente a la negativa en las LIOs modificadas con heparina y no se logró la significación en las LIOs con la superficie modificada con flúor (tabla II).

Globalmente consideradas la lente más adherente de todas fue la Acrysof para la cepa positiva y la de flúor para la cepa negativa. La lente menos adherente resultó ser la de flúor para la cepa positiva y la de hidrogel de Storz para la cepa negativa.

En el presente estudio todas las LIOs presentaban una adherencia significativamente mayor de la cepa de S. epidermidis productora de exopolisacárido frente a la no productora, salvo con el modelo de LIOs acrílica (Acrysof). Sin embargo en el caso de la LIO Acrysof, es probable que las diferencias hubieran sido significativas si se hubieran podido hacer recuentos de los restos de la cepa adheridos a la LIO y que no se separaron a pesar de la sonicación. Tal y como se estandarizó esta técnica, no resulta adecuada para separar todas las colonias adheridas a esta lente acrílica. Probablemente sea necesario un mayor tiempo de sonicación sin sobrepasar "el límite de viabilidad de las bacterias". Estos resultados están en consonancia con el modelo "in vitro" de Griffiths (10) en el que la adherencia bacteriana era mayor en las cepas productoras del biofilm o exopolisacárido y explica el papel de las lentes intraoculares como reservorio de endoftalmitis, puesto que la colonización de la lente permite el crecimiento bacteriano y posteriormente la difusión de las bacterias hacia la cápsula posterior y humor vítreo. Otro aspecto a considerar es el papel del exopolisacárido en los casos de endoftalmitis tardías por S. epidermidis, que son recurrentes a pesar del tratamiento con antibióticos y corticoides.

Cusumano sometió a LIOs de PMMA, de hidrogel y de silicona a altas concentraciones de inóculo bacteriano y encontró que la mayor colonización se producía en las de silicona (13). En conjunto la silicona es un material más hidrofóbico y más pegajoso que el PMMA. Ng (14) demostró in vitro cuantitativamente una mayor adherencia de S. epidermidis a LIOs de PMMA que a LIOs de hidrogel, obteniendo diferencias estadísticamente significativas entre ambos materiales. Su estudio sugiere bastantes ventajas potenciales de las LIOs de hidrogel frente al PMMA: ser LIOs plegables, altamente biocompatibles, más resistentes a la capsulotomía y con una superficie más hidrófila, con lo cual existiría un menor riesgo de endoftalmitis postoperatorias.

En el caso de las LIOs con la superficie modificada por heparina o flúor, se busca reducir la bioadhesividad y disminuir por tanto la inflamación postquirúrgica y la tasa de endoftalmitis. Las LIOs con la superficie modificada con heparina presentan una capa altamente hidratada que provoca cambios en algunos ácidos grasos estructurales de S. epidermidis, reduciendo la bioadhesividad bacteriana (2,15). Sin embargo, en nuestro estudio se constató una alta adherencia de la cepa positiva, hecho que parece relacionado con la función de heparina como receptor de adhesinas presentes en Staphylococcus spp (16).

Todo lo contrario sucedió con las LIOs con la superficie modificada con flúor, que presentaron una baja adherencia bacteriana. Parece que el tratamiento de la LIO con tetrafluorocarbono (CF4) permite obtener una superficie poco adhesiva para las bacterias. La modificación del PMMA con CF4 busca reducir la respuesta inflamatoria del organismo (activación celular y adherencia de granulocitos) disminuyendo la energía de superficie de la LIO (3). La fluoración del PMMA da como resultado un material más biocompatible, más regular y sin efectos tóxicos y parece ser clínicamente eficaz para reducir la respuesta inflamatoria postquirúrgica. Del mismo modo, esta mayor homogeneidad de superficie que proporciona la fluoración debería reducir también la bioadhesividad bacteriana. Por otro lado, puesto que la implantación de una LIO en un niño induce una mayor respuesta inflamatoria frente a un cuerpo extraño que en un adulto, parecen LIOs muy indicadas en la pseudofaquia infantil.

En definitiva y por orden decreciente la adherencia "in vitro" de la cepa de S. epidermidis productora de exopolisacárido (la más adherente) a los diferentes materiales de las LIOs fue: Acrysof, PMMA con superficie modificada por heparina, silicona, hidrogel, y PMMA con la superficie modificada por flúor. Sin embargo, es muy difícil sacar conclusiones globales debido a la gran variabilidad observada dentro de un mismo material y de distinta casa comercial. El comportamiento de la cepa no productora de exopolisacárido (la menos adherente) fue mucho más heterogéneo, no existiendo una correlación clara entre la adherencia y el material, si bien las LIOs menos adherentes fueron las de hidrogel.

Objetivo. Staphylococcus epidermidis es responsable de más del 60% de las endoftalmitis postcirugía de cataratas. El propósito de nuestro estudio es comparar "in vitro" la adherencia de dos cepas diferentes de S. epidermidis a diferentes LIOs plegables y con la superficie modificada para relacionarlo con la patogenicidad y con la producción de endoftalmitis.

Material y métodos. Se emplearon cepas de S. epidermidis ATCC 35984 (productora de exopolisacárido) y ATCC 12228 (no productora de exopolisacárido) y LIOs plegables de 3 marcas diferentes de silicona, de hidrogel, acrílicas, con la superficie modificada por heparina y por flúor. Se incubaron las LIOs, se formó la biocapa bacteriana y posteriormente se hizo la separación de la biocapa y el recuento bacteriano.

Resultados. Todas las LIOs presentaban adherencia mayor de la cepa ATCC 35984 de S. epidermidis. La LIO plegable más adherente con ambas cepas fue la acrílica. En cuanto a las LIOs con la superficie modificada, las de heparina resultaron más adherentes con la cepa productora y no se obtuvieron resultados significativos con la cepa no productora de exopolisacárido.

Staphylococcus epidermidis, exopolisacárido, LIO, endoftalmitis.

Purpose. Staphylococcus epidermidis is responsible of more than 60% of endophthalmitis following cataract surgery. The aim of our study is comparing in vitro the adhesion of two different strains of Staphylococcus epidermidis to foldable and surface-modified intraocular lenses (IOLs) in order to study its contribution to the pathogenesis of endophthalmitis.

Methods. Strains of Staphylococcus epidermidis ATCC 35984 (exopolysaccharide positive), and ATCC 12228 (exopolysaccharide negative) were used, as well as various foldable IOLs made of 3 different brands of silicone, hydrogel, acrylic, heparin-surface-modified and fluorine-surface-modified materials. The lenses were incubated overnight with the bacteria, then sonicated and vortexed in order to separate the adhered bacteria. Finally the bacteria were cultured and counted.

Results. ATCC 35984 strains of Staphylococcus epidermidis were able to adhere at a higher level to all the IOLs. The most adherent foldable IOL was the acrylic one with both strains. Referring to surface-modified IOLs the heparin-surface one was more adherent to the positive strain and non significant results were obtained with the negative one.

Staphylococcus epidermidis, exopolysaccharide, IOL, endophthalmitis.

1. Ridley H: Intraocular acrylic lenses. Trans Ophthalmol Soc UK 1952; 71: 617-621.
2. Portoles M, Refojo MF, Leong FL: Reduced bacterial adhesion to heparin-surface modified intraocular lenses. J Catar Ref Surg 1993; 19: 755-759.
3. Eloy R, Parrat D, Duc TM: In vitro evaluation of inflammatory cell response after CF4 plasma surface modification of poly(methyl methacrylate) intraocular lenses. J Catar Ref Surg 1993; 19: 364-370.
4. Somani S, Grinbaum A, Slomovic AR: Postoperative endophthalmitis: incidence, predisposing surgery, clinical course and outcome. Can J Ophthalmol 1997; 32: 303-310.
5. Driebe WT, Mandelbaum S, Foster RK, Schwartz LK, Culbertson WW: Pseudophakic endophthalmitis, diagnosis and management. Ophthalmology 1986; 93: 442-448.
6. Dilly PN, Holmes Sellors PJ: Bacterial adherence to intraocular lenses. J Catar Ref Surg 1989; 15: 317-320.
7. Rupp ME, Archer GD: Coagulase-negative staphylococci: pathogens associated with medical progress. Clin Infect Dis 1994; 19: 231-245.
8. Christensen GD, Baldassari L, Simpson WA: Colonization of medical devices by coagulase-negative staphylococci. En: Bisno AL, Waldrogel FA eds. Infections associated with indwelling medical devices, 2º de. ASM Press Washington DC 1994; 45-78.
9. Costerton JWK, Cheng J, Geesey GG, Ladd TI, Nickel JC, Dasgupta M, Mame TJ: Bacterial biofilms in nature and disease. Annu Rev Microbiol 1987; 41: 435-464.
10. Griffiths PG, Elliot TS, Mc Taggart L: Adherence of Staphylococcus epidermidis to intraocular lenses. Br J Ophthalmol 1989; 73: 402-406.
11. Menikoff JA, Speaker MG, Marmor MA: A case-control study of risk factors for postoperative endophthalmitis. Ophthalmology 1991; 98: 1.761-1.768.
12. Raskin EW, Speaker MG, Mc Cormick SA, Wong D, Menikoff JA, Patton-Henrion R: Influence on haptic material on the adherence of Staphylococcus to intraocular lenses. Arch Ophthalmol 1993; 111: 250-253.
13. Cusumano A, Busin M, Spitznas M: Bacterial growth is significantly enhanced on foldable intraocular lenses. Arch Ophthalmol 1994; 112: 1.015-1.016.
14. Ng E, Barrett GD, Baudman R: In vitro bacterial adherence to hydrogel and PMMA intraocular lenses. J Catar Ref Surg 1996; 22 (sup 2): 1.331-1.335.
15. Arciola CR, Caramazza R, Pizzoferrato A. In vitro adhesion of Staphylococcus epidermidis on heparin-surface modified intraocular lenses. J Catar Ref Surg 1994; 20: 158-161.
16. Rostand KS, Esko JD: Microbial adherence to and invasion through proteoglycans. Infect Immun 1997; 65: 1-8.