Hornhinnan, som är ögats genomskinliga yta, består av tre distinkta lager: epitelet, stromat och endotelet. Detta organ har den högsta tätheten av innervation i kroppen och består huvudsakligen av sensoriska fibrer (typ Aδ och C) som härrör från den oftalmiska grenen av trigeminusgangliet. Sensoriska fibrer tränger in i hornhinnans periferi i mitten av stromat i form av stora knippen som förgrenar sig för att täcka ytan. De förgrenar sig sedan för att tränga igenom Bowmanns membran och bildar den subbasala plexus, som är lätt att känna igen genom bildandet av en virvel i mitten av hornhinnan. Dessa fibrer slutar som fria nervändar på epitelets yttre yta. De kan överföra termiska, mekaniska och kemiska stimuli och frigöra trofiska faktorer som är väsentliga för epitelhomeostas ^1,2. Neurotrofisk keratit (NK) är en degenerativ sjukdom som påverkar hornhinnans sensoriska innervation. Denna sällsynta sjukdom härrör från en minskning eller förlust av hornhinnans känslighet som resulterar i lägre tårproduktion och dåliga läkande egenskaper hos hornhinnan³. NK utvecklas genom tre väl beskrivna stadier, från stadium 1 där patienter drabbas av epiteldefekter, till stadium 3 där stromasmältning och/eller hornhinneperforering sker⁴.

Kliniskt kan ursprunget till denna sjukdom vara olika. Patienter kan förlora hornhinnans innervation efter fysisk skada på ögat, kirurgi eller genom kroniska sjukdomar, såsom diabetes ^5,6. Hittills är NK-patogenesprocessen fortfarande dåligt förstådd, och terapeutiska alternativ för detta synhotande tillstånd är mycket begränsade. Därför behövs en bättre förståelse för egenskaperna hos epiteldefekter för att bättre förstå mekanismerna bakom regenereringen av dessa fibrer och potentiellt främja dem. Här föreslår vi flera modeller av hornhinneskador som inducerar NK hos möss.

Den första modellen är nötning av hornhinnans epitelskikt med en okulär borr. Denna modell har främst studerats i samband med regenerering av epitelet hos olika djur, såsom gnagare och fiskar ^7,8,9, och för att testa molekyler som främjar hornhinnans läkning^10,11. Fysiologiskt tar det 2-3 dagar för epitelcellerna att stänga såret. Det fysiologiska mönstret för innervationen tar dock mer än fyra veckor att återhämta sig från nötningen^12,13. Under operationen tar den okulära borren bort hornhinnans epitelskikt som innehåller subbasal plexus och fibrernas fria nervändar. Denna procedur kan kliniskt jämföras med patienter med fotorefraktiv keratektomi (PRK) för att korrigera ögonbrytningsdefekter. Proceduren består av att ta bort hornhinnans epitel och sedan omforma stromat med en laser¹⁴. Patienter kan uppleva flera biverkningar efter sådan operation, såsom en minskning av hornhinnans nervtäthet i 2 år och en minskning av känsligheten under en period av 3 månader till ett år efter operationen¹⁵. Med tanke på att operationen inducerar en bräcklighet i hornhinnans mikromiljö, kan denna modell hjälpa till att undersöka dessa biverkningar och utveckla terapeutiska metoder som skulle främja snabbare reinnervering och därmed minska biverkningarna i fråga.

Den andra modellen består av att snitta axonerna i hornhinnans periferi med en biopsistans, vilket inducerar en wallersk degeneration av den centrala innervationen ¹⁶. Kliniskt kan denna metod jämföras med främre lamellär keratoplastik, där kirurgen realiserar en partiell trepanering av hornhinnan för att ta bort en del av hornhinnans främre tjocklek och ersätta den med en donatortransplantation ¹⁷. Efter lamellär keratoplastik kan patienter drabbas av ett antal symtom, inklusive torra ögon, förlust av hornhinneinnervation och transplantatavstötning¹⁸. Denna axotomimodell utförd på hornhinnans nerver kan ge insikt i mekanismerna för fiberdegeneration, som sker efter ett transplantat, följt av axonernas regenerering.

Den tredje metoden skadar hornhinnans nerver med laser. Genom att använda ett multifotonmikroskop på hornhinnan hos sövda djur induceras degeneration av nerverna lokaliserade i det optiska fältet som ett resultat av bildning av reaktiva syrearter (ROS), vilket leder till DNA-skador och cellulära kavitationer¹⁹. Denna metod rekapitulerar hornhinnans fotoskada som induceras av överexponering för naturlig UV (solbränna), vilket också utlöser ROS-bildning, vilket leder till DNA-skador²⁰. Patienter som lider av solbränna på hornhinnan upplever stor smärta, eftersom försämringen av epitelcellerna berövar hornhinnans extremiteter allt.

De tre metoderna som beskrivs här är utformade för att möjliggöra undersökning av NK-patogenesprocessen och axonregenerering. De är lätta att reproducera och exakta. Dessutom möjliggör de snabb återhämtning och enkel övervakning av djuren.