TAO es una enfermedad inflamatoria de los tejidos orbitales. Los efectos de la inflamación, mediada por la liberación de citoquinas, incluyen la proliferación de fibroblastos, el aumento de la deposición de la matriz extracelular y la diferenciación y proliferación de adipocitos. Como resultado, el edema, el agrandamiento de los músculos extraoculares y el aumento del volumen de los tejidos blandos orbitales ocurren con el exoftalmos resultante y, en algunos pacientes, la compresión del nervio óptico., El Edema, la inflamación y la fibrosis tardía explican la disminución de la función de los músculos extraoculares, a pesar de la relativa preservación de las propias fibras. El reclutamiento de células T en las órbitas de estos pacientes puede resultar de la expresión del objetivo de la respuesta inmune aberrante en la enfermedad de Graves, el receptor TSH, en las órbitas de los pacientes con TAO. Los fibroblastos orbitales, especialmente los presentes en pacientes con TAO, pueden ser más sensibles a los efectos de las citocinas, lo que explica la participación frecuente y relativamente selectiva de la órbita en la enfermedad de Graves., El conocimiento de las vías celulares y moleculares propuestas en esta cascada introduce sitios potenciales para nuevos enfoques terapéuticos y la comprensión de los mecanismos de los tratamientos actuales. Los corticosteroides, utilizados con frecuencia en el tratamiento de TAO, tienen un efecto detectable a nivel molecular., Mientras que los glucocorticoides no influyen directamente en la producción de la matriz extracelular o la proliferación basal de fibroblastos orbitales, sí atenúan el efecto de varias citocinas sobre la inducción de la proliferación de estos fibroblastos o la producción de la matriz extracelular, y esta influencia es mayor en los fibroblastos de pacientes con TAO . La observación consistente de la inflamación temprana sugiere que la inmunomodulación temprana en el curso de la enfermedad debe ser un objetivo principal del manejo de la TAO., La elucidación de las citocinas específicas que son liberadas y activas en las órbitas de los pacientes con TAO puede ayudar en el desarrollo de terapias inmunomoduladoras más específicas. Una mejor comprensión de la fisiopatología de la TAO también puede ayudar a identificar enfoques más racionales para el tratamiento. Por ejemplo, la identificación de las moléculas involucradas en la cascada inflamatoria que resulta en TAO puede ayudar a predecir la progresión de la enfermedad e identificar modalidades de tratamiento específicas que pueden beneficiar a los pacientes individuales .

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