Hornhinden, som er øjets gennemsigtige overflade, består af tre forskellige lag: epitelet, stromaen og endotelet. Dette organ har den højeste tæthed af innervering i kroppen og består hovedsageligt af sensoriske fibre (type Aδ og C), der stammer fra den oftalmiske gren af trigeminusganglionen. Sensoriske fibre trænger ind i hornhindens periferi i midten af stroma i form af store bundter, der forgrener sig for at dække overfladen. De forgrener sig derefter for at gennembore Bowmanns membran og danner den subbasale plexus, som let genkendes ved dannelsen af en hvirvel i midten af hornhinden. Disse fibre slutter som frie nerveender på epitelets ydre overflade. De er i stand til at transducere termiske, mekaniske og kemiske stimuli og frigive trofiske faktorer, der er afgørende for epitelhomeostase ^1,2. Neurotrofisk keratitis (NK) er en degenerativ sygdom, der påvirker hornhinden sensorisk innervering. Denne sjældne sygdom stammer fra et fald eller et tab af hornhindefølsomhed, der resulterer i lavere tåreproduktion og dårlige helingsegenskaber hos hornhinden³. NK udvikler sig gennem tre velbeskrevne stadier, fra stadie 1, hvor patienter lider af epiteldefekter, til trin 3, hvor stromalsmeltning og/eller hornhindeperforering forekommer⁴.

Klinisk kan oprindelsen af denne sygdom være forskelligartet. Patienter kan miste hornhindeinnervering efter fysisk skade på øjet, kirurgi eller gennem kroniske sygdomme, såsom diabetes ^5,6. Hidtil er NK-patogeneseprocessen dårligt forstået, og terapeutiske muligheder for denne synstruende tilstand er meget begrænsede. Derfor er der behov for en bedre forståelse af egenskaberne ved epiteldefekter for bedre at forstå mekanismerne bag regenerering af disse fibre og potentielt fremme dem. Her foreslår vi flere modeller af hornhindeskade, der fremkalder NK hos mus.

Den første model er slid af hornhindens epitellag med en okulær burr. Denne model er hovedsageligt blevet undersøgt i forbindelse med regenerering af epitelet hos forskellige dyr, såsom gnavere og fisk ^7,8,9, og for at teste molekyler, der fremmer hornhindeheling^10,11. Fysiologisk tager det 2-3 dage for epitelcellerne at lukke såret. Det fysiologiske mønster af innerveringen tager imidlertid mere end fire uger at komme sig efter slid^12,13. Under operationen fjerner den okulære burr hornhindens epitellag, der indeholder subbasal plexus og fibrenes frie nerveender. Denne procedure kan klinisk sammenlignes med patienter med fotorefraktiv keratektomi (PRK) for at korrigere øjenbrydningsdefekter. Fremgangsmåden består i at fjerne hornhindens epitel og derefter omforme stroma med en laser¹⁴. Patienter kan opleve flere bivirkninger efter en sådan operation, såsom et fald i hornhindenervetætheden i 2 år og en reduktion i følsomheden i en varighed på 3 måneder til et år efter operationen¹⁵. I betragtning af at operationen inducerer en skrøbelighed i hornhindemikromiljøet, kan denne model hjælpe med at undersøge disse bivirkninger og udvikle terapeutiske tilgange, der vil fremme hurtigere reinnervering og dermed reducere de pågældende bivirkninger.

Den anden model består i at sektionere axonerne i hornhindens periferi med en biopsistans, hvilket inducerer en wallersk degeneration af den centrale innervering ¹⁶. Klinisk kan denne metode sammenlignes med anterior lamellær keratoplastik, hvor kirurgen realiserer en delvis trephination af hornhinden for at fjerne en del af hornhindens forreste tykkelse og erstatte den med en donortransplantation ¹⁷. Efter lamellær keratoplastik kan patienterne lide af en række symptomer, herunder tørre øjne, tab af hornhindeinnervering og transplantatafstødning¹⁸. Denne axotomimodel udført på hornhindenerver kunne give indsigt i mekanismerne for fiberdegeneration, som opstår efter et transplantat efterfulgt af axonernes regenerering.

Den tredje metode beskadiger hornhindenerverne med en laser. Ved at anvende et multifotonmikroskop på hornhinden hos bedøvede dyr induceres degeneration af nerverne lokaliseret i det optiske felt som et resultat af dannelse af reaktive iltarter (ROS), hvilket fører til DNA-skade og cellulær kavitation¹⁹. Denne metode rekapitulerer hornhindefotoskader induceret af overeksponering for naturlig UV (solskoldning), som også udløser ROS-dannelse, hvilket fører til DNA-skade²⁰. Patienter, der lider af hornhinde solskoldning, oplever stor smerte, da forringelsen af epitelceller fratager hornhindefibrenes ekstremiteter af alle.

De tre metoder, der er beskrevet her, er designet til at muliggøre undersøgelse af NK-patogeneseprocessen og axonregenerering. De er let reproducerbare og præcise. Desuden giver de mulighed for hurtig genopretning og nem overvågning af dyrene.