Роговица, которая представляет собой прозрачную поверхность глаза, состоит из трех отдельных слоев: эпителия, стромы и эндотелия. Этот орган имеет самую высокую плотность иннервации в организме и состоит в основном из сенсорных волокон (типов Аδ и С), берущих начало от глазной ветви тройничного ганглия. Сенсорные волокна проникают на периферию роговицы в середине стромы в виде больших пучков, которые разветвляются, покрывая поверхность. Затем они раздваиваются, чтобы пронзить мембрану Боумана и сформировать суббазальное сплетение, которое легко распознать по образованию вихря в центре роговицы. Эти волокна оканчиваются свободными нервными окончаниями на наружной поверхности эпителия. Они способны преобразовывать тепловые, механические и химические раздражители и высвобождать трофические факторы, необходимые для гомеостаза эпителия ^1,2. Нейротрофический кератит (НК) – это дегенеративное заболевание, поражающее сенсорную иннервацию роговицы. Это редкое заболевание возникает из-за снижения или потери чувствительности роговицы, что приводит к снижению слезообразования и плохим заживляющим свойствам роговицы³. НК прогрессирует через три хорошо описанные стадии: от стадии 1, когда пациенты страдают от дефектов эпителия, до стадии 3, когда происходит расплавление стромы и/или перфорация роговицы⁴.

Клинически происхождение этого заболевания может быть разнообразным. Пациенты могут потерять иннервацию роговицы после физической травмы глаза, хирургического вмешательства или из-за хронических заболеваний, таких как диабет ^5,6. На сегодняшний день процесс патогенеза НК остается малоизученным, а терапевтические возможности для этого угрожающего зрению состояния очень ограничены. Таким образом, необходимо лучшее понимание характеристик дефектов эпителия, чтобы лучше понять механизмы, лежащие в основе регенерации этих волокон и потенциально способствовать их развитию. В данной работе мы предлагаем несколько моделей повреждения роговицы, которые индуцируют НК у мышей.

Первая модель – истирание эпителиального слоя роговицы глазным бором. Эта модель в основном изучалась в контексте регенерации эпителия у различных животных, таких как грызуны и рыбы ^7,8,9, а также для тестирования молекул, способствующих заживлению роговицы^10,11. Физиологически эпителиальным клеткам требуется 2-3 дня, чтобы закрыть рану. Физиологическая картина иннервации, однако, требует более четырех недель, чтобы восстановиться после истирания^12,13. Во время операции глазной бор удаляет эпителиальный слой роговицы, который содержит суббазальное сплетение и свободные нервные окончания волокон. Эту процедуру клинически можно сравнить с процедурой пациентов с фоторефракционной кератэктомией (ФРК) для коррекции дефектов рефракции глаза. Процедура заключается в удалении эпителия роговицы с последующим изменением формы стромы с помощью лазера¹⁴. Пациенты могут испытывать несколько побочных эффектов после такой операции, таких как снижение плотности роговичных нервов в течение 2 лет и снижение чувствительности в течение периода от 3 месяцев до одного года^{после операции.} Учитывая, что операция вызывает хрупкость микроокружения роговицы, эта модель может помочь исследовать эти побочные эффекты и разработать терапевтические подходы, которые будут способствовать более быстрой реиннервации, тем самым уменьшая рассматриваемые побочные эффекты.

Вторая модель состоит в секционировании аксонов на периферии роговицы с помощью биопсийного пуансона, индуцируя валлерову дегенерацию центральной иннервации ¹⁶. Клинически этот метод можно сравнить с передней послойной кератопластикой, при которой хирург осуществляет частичную трепанацию роговицы для удаления части передней толщины роговицы и замены ее донорским трансплантатом ¹⁷. После послойной кератопластики пациенты могут страдать от ряда симптомов, включая сухость глаз, потерю иннервации роговицы и отторжение трансплантата¹⁸. Эта модель аксотомии, выполненная на нервах роговицы, может дать представление о механизмах дегенерации волокон, которая происходит после трансплантата с последующей регенерацией аксонов.

Третий метод повреждает нервы роговицы лазером. При использовании многофотонного микроскопа на роговице животных, находящихся под наркозом, индуцируется дегенерация нервов, локализованных в оптическом поле, в результате образования активных форм кислорода (АФК), что приводит к повреждению ДНК и клеточной кавитации¹⁹. Этот метод повторяет фотоповреждение роговицы, вызванное чрезмерным воздействием естественного ультрафиолета (солнечный ожог), которое также вызывает образование АФК, что приводит к повреждению ДНК²⁰. Пациенты, страдающие солнечными ожогами роговицы, испытывают сильную боль, так как разрушение эпителиальных клеток лишает конечности роговичных волокон.

Три метода, описанные здесь, предназначены для исследования процесса патогенеза НК и регенерации аксонов. Они легко воспроизводимы и точны. Кроме того, они позволяют быстро восстанавливаться и легко следить за животными.