L'uovo di Colombo

Il piccolo Maurizio era preoccupato per suo nonno Colombo: con l'incedere degli anni, la vista si stava affievolendo, ma il vero problema era che il nonno soffriva di cataratta ...

I sintomi sono ben noti: abbagliamento e offuscamento fanno sì che le persone con cataratta abbiano difficoltà a vedere o leggere a distanza o in condizioni di scarsa luce, e la percezione del colore è in genere alterata. Tuttavia, il problema subdolo che affliggeva il piccolo Maurizio era che il nonno non si rendeva conto della sua malattia. Niente di strano, purtroppo, poiché l'insorgere di cataratta è un processo molto lento, sebbene progressivo, che crea un adattamento tale che i pazienti hanno poi difficoltà a riconoscere...

I miei primi passi per rassicurare Maurizio (e, quindi, il mio amico Colombo), furono quelli ovvi di non dirgli che circa la metà dei 39 milioni di casi di cecità presenti nel mondo erano dovuti a cataratta, bensì quelli di far capire a cosa era dovuta questa malattia tipica dell'età avanzata: se conosci il problema, lo temi molto meno (o, addirittura, non lo temi, se conosci anche la sua risoluzione).

Spiegai, allora, che la cataratta è un processo dovuto alla foto-ossidazione delle proteine che costituiscono il cristallino, la lente del nostro occhio: con l'età, la capacità anti-ossidante delle cellule del cristallino diminuisce, e questo, unito allo stress da luce, può facilmente produrre una opalescenza della lente, con conseguente degradazione delle prestazioni ottiche dell'occhio umano.

Durante la propria vita, i raggi ultravioletti del Sole, l'esposizione ad alcune sostanze chimiche, traumi o radiazioni che subisce una persona iniziano a denaturare le proteine del cristallino, ossia la natura di tali proteine cambia e la lente perde gradualmente la sua trasparenza, iniziando a diffonderela luce (come, ad esempio, in un bicchiere di acqua in cui viene mescolato un po' di latte). Tale opalescenza è dovuta a degli aggregati di proteine che precipitano nelle cellule della lente dell'occhio, formando complessi lattiginosi: normalmente, una concentrazione molto elevata di proteine cristalline previene la formazione di tali aggregati, ma qualche proteina “danneggiata” sempre scappa a tale azione di protezione, accumulandosi con il passare del tempo. Purtroppo, quando era in servizio, nonno Colombo faceva il pilota di linea, e questo ha certamente prodotto un aumento dello stress indotto da luce UV e da radiazione cosmica (in percentuale maggiore rispetto a chi passa meno tempo ad alta quota), che ha gradualmente alterato la protezione del cristallino.

Ora, come far realizzare a nonno Colombo che questi fenomeni sono del tutto naturali, anche se indesiderati?

Un aiuto può venire dall'osservazione che un simile fenomeno di denaturazione avviene nell'albume dei un uovo quando questo viene bollito, come è ben noto a tutti: l'albume “crudo” è abbastanza trasparente, ma man mano che si cuoce, esso perde la sua trasparenza, fino a diventare completamente opaco (bianco). L'analogia può sembra inappropriata, poiché l'occhio umano non si “cuoce” con il passare del tempo (in realtà è proprio ciò che avviene con le radiazioni...), ma le variabili tempo e temperatura sono intimamente collegati in questi processi. Ad esempio, alcuni esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che l'esposizione a breve termine ad una sorgente di temperatura a 50^o C può riprodurre ragionevolmente dei processi che, in un occhio normale a 35^o-42^o C, richiederebbero dei decenni. Dunque, l'utilizzo di fonti di calore è un modo molto semplice per riprodurre cambiamenti nelle lenti dell'occhio dovuti all'età: ciò è proprio quanto hanno sfruttato recentemente alcuni ricercatori napoletani per analizzare in dettaglio l'analogia con l'albume d'uovo per studiare la cataratta.

L'obiettivo principale è quello di vedere come cambia la percezione di una immagine vista attraverso l'albume. Tuttavia, per ottenere immagini sufficientemente nitide a temperatura ambiente, l'albume deve essere diluito (in acqua) per ridurre la dispersione della luce a tale temperatura. D'altra parte, però, diluendo troppo, l'effetto di denaturazione delle proteine potrebbe diventare poi trascurabile, per cui un giusto equilibrio è necessario. Nelle immagini qui sotto, si può visualizzare l'effetto di opalescenza del cristallino ottenuto mediante albume d'uovo. Nella figura a, una certa immagine viene vista attraverso acqua (pura), mentre nelle altre tre la visione è attraverso una soluzione di albume e acqua in pari dosi. La figura b è presa subito dopo la diluizione dell'albume in acqua, mentre le figure c e d sono prese rispettivamente dopo 2 minuti e 16 minuti (gli inserti colorati mostrano la percentuale nella distribuzione dei colori primari). Dopo poco la diluizione, si può notare un leggero incremento del contrasto (+7%), in corrispondenza di una perdita di luminosità (-4%). La qualità dell'immagine, però, poi peggiora col passare del tempo, fino a che la diffusione della luce è così forte che l'immagine diventa impercettibile. Altrettanto evidente è l'alterazione della percezione dei colori, con una immagine che risulta attenuata e ingiallita: la diffusione della luce devia di più la luce blu che non quella rossa, producendo una immagine più gialla.

Maurizio rimase colpito da queste immagini, e mi chiese di poterle portare al nonno per spiegargli cosa stava accadendo al suo occhio. Chissà come è andata a finire con... l'uovo di Colombo!

S. Esposito, fisico