نماذج الحيوانات خارج الجسم الحي وفي الجسم الحي للإصابات الميكانيكية والكيميائية لظهارة القرنية
Summary
هنا ، يتم تطوير نماذج حيوانية تعتمد على الفئران والأرانب للإصابات الميكانيكية والكيميائية لظهارة القرنية لفحص العلاجات الجديدة والآلية الأساسية.
Abstract
قد تتسبب إصابة القرنية على سطح العين ، بما في ذلك الحروق الكيميائية والصدمات ، في حدوث تندب شديد ، ونقص الخلايا الجذعية الحوفية للقرنية ، وتؤدي إلى عيب ظهاري كبير ومستمر في القرنية. يؤدي العيب الظهاري مع عتامة القرنية التالية والأوعية الدموية المحيطية إلى ضعف بصري لا رجعة فيه ويعيق الإدارة المستقبلية ، وخاصة رأب القرنية. نظرا لأنه يمكن استخدام النموذج الحيواني كمنصة فعالة لتطوير الأدوية ، يتم تطوير نماذج إصابة القرنية للفأر والحرق القلوي لظهارة القرنية للأرانب هنا. يستخدم الأرنب الأبيض النيوزيلندي في نموذج حرق القلويات. يمكن تطبيق تركيزات مختلفة من هيدروكسيد الصوديوم على المنطقة الدائرية المركزية للقرنية لمدة 30 ثانية تحت التخدير العضلي والموضعي. بعد الري الملحي الطبيعي متساوي التوتر الغزير ، تمت إزالة ظهارة القرنية السائبة المتبقية مع نتوء القرنية في عمق طبقة بومان داخل هذه المنطقة الدائرية. تم توثيق التئام الجروح عن طريق تلطيخ الفلوريسئين تحت ضوء الكوبالت الأزرق. تم استخدام الفئران C57BL / 6 في النموذج الصادم لظهارة القرنية الفئران. تم تمييز القرنية المركزية للفأر باستخدام لكمة جلدية ، قطرها 2 مم ، ثم تم تنضيرها بواسطة مزيل حلقة صدأ القرنية مع لدغ 0.5 مم تحت مجهر مجسم. يمكن استخدام هذه النماذج بشكل مستقبلي للتحقق من صحة التأثير العلاجي لقطرات العين أو العوامل المختلطة مثل الخلايا الجذعية ، والتي من المحتمل أن تسهل تجديد ظهارة القرنية. من خلال مراقبة عتامة القرنية ، والأوعية الدموية الحديثة المحيطية ، واحتقان الملتحمة باستخدام المجهر المجسم وبرامج التصوير ، يمكن مراقبة الآثار العلاجية في هذه النماذج الحيوانية.
Introduction
تتكون القرنية البشرية من خمس طبقات رئيسية وتلعب دورا محوريا في انكسار العين للحفاظ على حدة البصر والسلامة الهيكلية لحماية أنسجة العين1. الجزء الخارجي من القرنية هو ظهارة القرنية ، وتتكون من خمس إلى ست طبقات من الخلايا التي تتمايز بالتتابع عن الخلايا القاعدية وتتحرك لأعلى لتتساقط من سطح العين1. بالمقارنة مع القرنية في البشر والأرانب النيوزيلندية ، فإن قرنية الفأر لها بنية قرنية مماثلة ، ولكنها أرق من الجزء المركزي بسبب انخفاض سمكها في الظهارة والسدى2. بسبب موقعه الفريد في الجهاز البصري للعين ، فإن العديد من الإهانات الخارجية مثل الإصابة الميكانيكية والتلقيح البكتيري والعوامل الكيميائية قد تعرض بسهولة سلامة الظهارة للخطر وتؤدي أيضا إلى عيب ظهاري يهدد الرؤية والتهاب القرنية المعدي وذوبان القرنية وحتى ثقب القرنية.
على الرغم من أن العديد من العوامل العلاجية ، مثل مواد التشحيم والمضادات الحيوية والعوامل المضادة للالتهابات ومنتجات المصل التلقائي والأغشية الأمنيوسية قد استخدمت بالفعل لتحسين إعادة الظهارة وتقليل التندب ، إلا أن طرق العلاج المحتملة الأخرى التي يمكن أن تمكن من التئام الجروح وتقليل الالتهاب وقمع تكوين الندبة لا تزال قيد التطوير والاختبار على منصات مختلفة. تم اقتراح نماذج حيوانية مختلفة لالتئام الجروح الظهارية للقرنية ، بما في ذلك إزالة ظهارة القرنية باستخدام مزيل حلقة صدأ القرنية في الفأر السكري3 ، والخدوش الخطية فوق ظهارة قرنية الفأر بواسطة إبرة معقمة 25 جم للتلقيح البكتيري4 ، وإزالة ظهارة القرنية بمساعدة التريفين بواسطة مزيل حلقة صدأ القرنية5 ، والكي الظهاري على نصف القرنية والليمبوس6 ، وتآكل قرنية الأرانب الذي يسهله التريفين بواسطة شفرة مشرطباهتة 7 ، وإصابة القرنية البقرية عن طريق التجميد السريع في النيتروجين السائل8.
بخلاف الإصابة الميكانيكية لظهارة القرنية ، فإن العوامل الكيميائية هي أيضا إهانات شائعة لسطح العين ، وخاصة العوامل الحمضية والقلوية. هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم ، 0.1-1 نيوتن لمدة 30-60 ثانية) هو أحد المواد الكيميائية شائعة الاستخدام في نماذج الفئران والأرانب لحرق القرنية الكيميائي9،10،11،12،13. كما تم تطبيق الإيثانول بنسبة 100٪ على القرنية في نموذج الحرق الكيميائي للفئران ، متبوعا بتخريد ميكانيكي إضافي باستخدام شفرة جراحية14. نظرا لأن الحفاظ على سطح العين الصحي يعتمد على الوحدات الوظيفية ، بما في ذلك الجفون وغدد ميبوميان والجهاز الدمعي والملتحمة والقرنية ، فإن النماذج الحيوانية في الجسم الحي لها بعض المزايا على الخلايا الظهارية للقرنية المزروعة خارج الجسم الحي أو أنسجة القرنية. في هذه المقالة ، يتم عرض نموذج الماوس لجرح تآكل القرنية ، ونموذج الأرنب لحرق القرنية القلوي.
Protocol
Representative Results
Discussion
توفر نماذج الفئران والأرانب لإصابة القرنية منصة مفيدة خارج الجسم الحي وفي الجسم الحي لمراقبة التئام الجروح واختبار علاجات جديدة ودراسة الآليات الأساسية لالتئام الجروح ومسارات العلاج. يمكن استخدام نماذج حيوانية مختلفة لتجربة قصيرة الأجل أو طويلة الأجل ، اعتمادا على الغرض من ال…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل الدراسة من قبل مجلس الطاقة الذرية في تايوان (المنحة رقم A-IE-01-03-02-02) ، ووزارة العلوم والتكنولوجيا (المنحة رقم NMRPG3E6202-3) ، ومشروع تشانغ غونغ للبحوث الطبية (المنحة رقم. CMRPG3H1281).
Materials
| 6/0 Ethicon vicryl suture | Ethicon | 6/0VICRYL | tarsorrhaphy |
| Barraquer lid speculum | katena | K1-5355 | 15 mm |
| Barraquer needle holder | Katena | K6-3310 | without lock |
| Barron Vacuum Punch 8.0 mm | katena | K20-2108 | for cutting filter paper |
| C57BL/6 mice | National Laboratory Animal Center | RMRC11005 | mouse strain |
| Castroviejo forceps 0.12 mm | katena | K5-2500 | |
| Corneal rust ring remover with 0.5 mm burr | Algerbrush IITM; Alger Equipment Co., Inc. Lago Vista, TX | CHI-675 | for debridement of the corneal epithelium |
| Filter paper | Toyo Roshi Kaisha,Ltd. | 1.11 | |
| Fluorescein sodum ophthalmic strips U.S.P | OPTITECH | OPTFL100 | staining for corneal epithelial defect |
| Ketamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | 61763-23-3 | intraperitoneal or intramuscular anesthetics |
| New Zealand White Rabbits | Livestock Research Institute, Council of Agriculture,Executive Yuan | Rabbit models | |
| Normal saline | TAIWAN BIOTECH CO., LTD. | 100-120-1101 | |
| Proparacaine | Alcon | ALC2UD09 | topical anesthetics |
| Skin biopsy punch 2mm | STIEFEL | 22650 | |
| Sodium chloride (NaOH) | Sigma-Aldrich | 1310-73-2 | a chemical agent for alkali burn |
| Stereomicroscope | Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA | SV11 | microscope for surgery |
| Westcott Tenotomy Scissors Medium | katena | K4-3004 | |
| Xylazine hydrochloride 23.32 mg/10 mL | Elanco animal health Korea Co., LTD. | 047-956 | intraperitoneal or intramuscular anesthetics |
References
- Sridhar, M. S. Anatomy of cornea and ocular surface. Indian Journal of Ophthalmology. 66 (2), 190-194 (2018).
- Henriksson, J. T., McDermott, A. M., Bergmanson, J. P. G. Dimensions and morphology of the cornea in three strains of mice. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 50 (8), 3648-3654 (2009).
- Wang, X., et al. MANF promotes diabetic corneal epithelial wound healing and nerve regeneration by attenuating hyperglycemia-induced endoplasmic reticulum stress. Diabetes. 69 (6), 1264-1278 (2020).
- Ma, X., et al. Corneal epithelial injury-induced norepinephrine promotes Pseudomonas aeruginosa keratitis. Experimental Eye Research. 195, 108048 (2020).
- Chan, M. F., Werb, Z. Animal models of corneal injury. Bio Protocol. 5 (13), 1516 (2015).
- Lan, Y., et al. Kinetics and function of mesenchymal stem cells in corneal injury. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (7), 3638-3644 (2012).
- Watanabe, M., et al. Promotion of corneal epithelial wound healing in vitro and in vivo by annexin A5. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 47 (5), 1862-1868 (2006).
- Murataeva, N., et al. Cannabinoid CB2R receptors are upregulated with corneal injury and regulate the course of corneal wound healing. Experimental Eye Research. 182, 74-84 (2019).
- Carter, K., et al. Characterizing the impact of 2D and 3D culture conditions on the therapeutic effects of human mesenchymal stem cell secretome on corneal wound healing in vitro and ex vivo. Acta Biomaterialia. 99, 247-257 (2019).
- Sanie-Jahromi, F., et al. Propagation of limbal stem cells on polycaprolactone and polycaprolactone/gelatin fibrous scaffolds and transplantation in animal model. Bioimpacts. 10 (1), 45-54 (2020).
- Sun, M. M., et al. Epithelial membrane protein (EMP2) antibody blockade reduces corneal neovascularization in an In vivo model. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 60 (1), 245-254 (2019).
- Yang, Y., et al. Cannabinoid receptor 1 suppresses transient receptor potential vanilloid 1-induced inflammatory responses to corneal injury. Cell Signal. 25 (2), 501-511 (2013).
- Bai, J. Q., Qin, H. F., Zhao, S. H. Research on mouse model of grade II corneal alkali burn. International Journal of Ophthalmology. 9 (4), 487-490 (2016).
- Oh, J. Y., et al. Anti-inflammatory protein TSG-6 reduces inflammatory damage to the cornea following chemical and mechanical injury. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (39), 16875 (2010).
- Wang, T., et al. Evaluation of the effects of biohcly in an in vivo model of mechanical wounds in the rabbit cornea. Journal of Ocular Pharmacology and Therapeutics. 35 (3), 189-199 (2019).
- Gong, Y., et al. Effect of nintedanib thermos-sensitive hydrogel on neovascularization in alkali burn rat model. International Journal of Ophthalmology. 13 (6), 879-885 (2020).
- Yao, L., et al. Role of mesenchymal stem cells on cornea wound healing induced by alkali burn. PLoS One. 7 (2), 30842 (2012).
