Percorso diagnostico terapeutico innovativo per pazienti con maculopatia, dalla genetica e i biomarkers alla telemedicina

Macular diseases represent a leading cause of visual impairment and are characterized by complex interactions between vascular, neuronal, and glial components of the retina. This thesis investigates structural, molecular, and functional determinants of retinal homeostasis through three complementary translational approaches. The first section analyzes the transcriptional response of Müller cells following subthreshold laser stimulation. Gene expression profiling demonstrated modulation of pathways involved in fluid regulation, extracellular matrix remodeling, and oxidative stress control. Importantly, no significant upregulation of pro-apoptotic or cell death–related genes was observed, supporting the favorable safety profile of subthreshold laser therapy. The modest increase in GFAP expression was interpreted as evidence of controlled Müller cell activation rather than reactive gliosis, consistent with the central role of Müller cells in maintaining retinal homeostasis. The second section evaluates structural OCT biomarkers in macular edema secondary to retinal vein occlusion (RVO). Baseline integrity of the external limiting membrane (ELM) and ellipsoid zone (EZ) was associated with better functional outcomes after anti-VEGF therapy, in agreement with previous evidence. Moreover, preservation of the Müller cell cone architecture was associated with greater central retinal thickness reduction, despite limited visual acuity gains, suggesting that anatomical recovery may depend on residual glial function. Conversely, muller cell cone alteration—proposed as a marker of advanced structural disorganization —was associated with ELM and IZ/EZ disruption, further supporting the contribution of Müller cell dysfunction to chronic fluid accumulation. The third section focuses on the validation of smartphone-based functional testing in patients with macular diseases. Digital visual acuity testing and Amsler grid assessment demonstrated good feasibility and significant correlation with standard in-clinic examinations, supporting their potential role in remote monitoring and early detection of disease progression. Overall, these findings reinforce the concept that Müller cell integrity is a key determinant of both molecular and structural retinal responses, and that integration of imaging biomarkers with digital functional tools may enhance personalized management strategies in macular diseases.

Le patologie maculari rappresentano una delle principali cause di deficit visivo e sono caratterizzate da complesse interazioni tra componenti vascolari, neuronali e gliali della retina. Questa tesi indaga i determinanti strutturali, molecolari e funzionali dell’omeostasi retinica attraverso tre approcci traslazionali complementari. La prima sezione analizza la risposta trascrizionale delle cellule di Müller in seguito a stimolazione con laser sottosoglia. L’analisi dell’espressione genica ha evidenziato la modulazione di pathway coinvolti nella regolazione dei fluidi, nel rimodellamento della matrice extracellulare e nel controllo dello stress ossidativo. È importante sottolineare che non è stata osservata una significativa up-regolazione di geni correlati ad apoptosi o morte cellulare, a supporto del favorevole profilo di sicurezza del trattamento laser sottosoglia. Il modesto incremento dell’espressione di GFAP è stato interpretato come segno di attivazione controllata delle cellule di Müller piuttosto che di gliosi reattiva, in linea con il ruolo centrale di queste cellule nel mantenimento dell’omeostasi retinica. La seconda sezione valuta biomarcatori strutturali OCT nell’edema maculare secondario a occlusione venosa retinica (RVO). L’integrità basale della membrana limitante esterna (ELM) e della zona ellissoide (EZ) è risultata associata a migliori esiti funzionali dopo terapia anti-VEGF, in accordo con l’evidenza disponibile in letteratura Inoltre, la preservazione dell’architettura del cono delle cellule di Müller è risultata correlata a una maggiore riduzione dello spessore retinico centrale, nonostante guadagni visivi limitati, suggerendo che il recupero anatomico possa dipendere dalla funzione gliale residua. Al contrario, l'alterazione del Müller cell cone — proposta come marker di disorganizzazione strutturale avanzata — è risultata associata a persistenza dell’edema e alla disorganizzazione delle bande retinche ELM e IZ/EZ, rafforzando l’ipotesi di un ruolo della disfunzione delle cellule di Müller nella cronicizzazione dell’accumulo di fluidi. La terza sezione si concentra sulla validazione di test funzionali basati su smartphone in pazienti affetti da maculopatie. Il test dell’acuità visiva digitale e la griglia di Amsler hanno dimostrato buona fattibilità e significativa correlazione con le valutazioni cliniche standard, supportando il loro potenziale ruolo nel monitoraggio remoto e nella precoce identificazione della progressione di malattia. Nel complesso, questi risultati rafforzano il concetto che l’integrità delle cellule di Müller rappresenti un determinante chiave delle risposte retiniche molecolari e strutturali, e che l’integrazione tra biomarkers di imaging e strumenti funzionali digitali possa migliorare strategie di gestione personalizzata nelle patologie maculari.