Dit rapport beschrijft een methode om chronische experimentele auto-immuun droge ogen in Lewis-ratten te induceren door middel van immunisatie met een emulsie van ratlakakalextract, ovalbumine en complete Freund's adjuvans, gevolgd door de injectie van lacrimale klier extract en ovalbumine in de forniceal subconjunctiva en lacrimale klieren Zes weken later.
Droge oogziekte is een zeer voorkomende aandoening die zorgt voor morbiditeit en gezondheidszorg en vermindert de kwaliteit van het leven. Er is behoefte aan een geschikt model met droge ogen, om nieuwe therapieën te testen om auto-immuun droge ogen te behandelen. Dit protocol beschrijft een chronisch auto-immuun droog oog rat model. Lewis-ratten werden geïmmuniseerd met een emulsie die lacrimale klier extract bevat, ovalbumine en complete Freund's adjuvans. Een tweede immunisatie met dezelfde antigenen in het incomplete Freund's adjuvans werd twee weken later toegediend. Deze immunisaties werden subcutaan aan de basis van de staart toegediend. Om de immuunrespons bij de oculaire oppervlakte- en lacrimale klieren te stimuleren, werden 6 weken na de eerste immunisatie injectie van lacrimal gland extract en ovalbumine in de forniceal subconjunctiva en lacrimale klieren. De ratten ontwikkelden droge oogkenmerken, inclusief verminderde traanproductie, verminderde traanstabiliteit en verhoogde cornea schade. Immuun proFiling door flow cytometry vertoonde een overwegendheid van CD3 + effector geheugen T cellen in de oogballon.
Dauw oogziekte (DED) is een multifactorische ziekte van de tranen en het oogoppervlak dat resulteert in symptomen van ongemak, visuele stoornis en onstabiliteit van de traanfilm, die kan leiden tot schade aan het oculaire oppervlak. Het gaat gepaard met verhoogde osmolariteit van de traanfilm en door ontsteking van het oculaire oppervlak 1 . Symptomen die verband houden met DED zijn branden, steken, grittigheid, gevoel van vreemde lichaamsbeweging, scheuren, oculaire vermoeidheid en droogheid 2 , 3 . De twee belangrijkste oorzaken van DED verminderen de traanproductie door de traanafscheidingsklier en de overmatige verdamping van de traanfilm 4 . Bij patiënten met auto-immuunziekten, zoals Sjogren syndroom, systemische lupus erythematosus en reumatoïde artritis, veroorzaken immuunschade aan de meibomische klieren de expressie van lipiden die essentieel zijn voor traanstabiliteit. Ook vermindert de immuunschade aan het oculaire oppervlak het productiAan mucins die belangrijk zijn voor oppervlakte bevochtiging. Samen veroorzaken deze processen cumulatief chronisch droog oog 5 , 6 , 7 .
Scheurvervanging en anti-inflammatoire therapie zijn de hoofdsteunen van de therapie. De huidige anti-inflammatoire therapieën voor DED ( dwz corticosteroïden en cyclosporine) zijn echter immuunonderdrukkend, wat leidt tot ernstige bijwerkingen 8 , 9 , 10 . Er is behoefte aan een geschikt diermodel om nieuwe immunomodulerende middelen te testen om auto-immuun droog oog te behandelen.
Muizen met specifieke genetische defecten 11 , 12 , 13 , muizen die specifieke genen 14 , 15 en transgene muizen ontbreken die immunoregulaat overexpresserenOry genen zijn gebruikt als modellen van auto-immuun droge oog 16 , 17 . Antigeen-geïnduceerde auto-immuundiermodellen zijn ook gemeld in muizen 18 , konijnen 19 en ratten 20 , 21 . Hier beschrijven we een antigeen-geïnduceerd model van chronisch auto-immuun droog oog. Dit model is een wijziging van twee eerdere modellen; Één gebruikte lacrimale klier extracten, en de tweede gebruikte een autoantigen ( dwz klk1b22) van de lacrimal klieren 20 , 21 .
De ziekte werd geïnduceerd door de subcutane immunisatie van 6 tot 8 week oude vrouwelijke Lewis ratten met ovalbumine, complete Freund's adjuvans, en een emulsie die lacrimale extracten bevat van Sprague-Dawley ratten ( Figuur 1 ). Een tweede immunisatie met hetzelfde antigeen in incomplete Freund's adjuvans wasTwee weken later toegediend. Om antigenspecifieke immuuncellen aan de lacrimale klier en het oogoppervlak te werpen, werd het mengsel van lacrimale klier extract en ovalbumine (1 mg / ml) op de 6e – 7e week geïnjecteerd in de forniceal subconjunctiva en lacrimale klieren ( Figuur 1 ). Meer dan 85% van de ratten ontwikkelden kenmerkende eigenschappen van het droge oog 70 dagen na de eerste immunisatie. Deze eigenschappen omvatten verminderde traanproductie ( Figuur 2 ), verhoogde corneale fluoresceinverf ( Figuur 3 ), en verminderde traanstabiliteit ( Figuur 4 ). Immuunprofielen van de T-cellen in de oogbollen van normale ratten door flowcytometrie onthullen een overweging van CD3 + effector-geheugen T-cellen ( Figuren 5 en 6 ). Ratten met autoimmune DED tonen een toename in CD3 + effector geheugen T cellen en een overeenkomstige afname in naïeve en centrale geheugen T cellen ( Figuur 6 </strong>).
Een kritische stap van dit protocol is het verzekeren van de homogeniteit van de emulsie. Bij goed bereide emulsies worden de antigenen volledig bedekt met olie, waardoor de langzame afgifte van het geïnjecteerde antigen en de voortdurende immuunstimulatie wordt gewaarborgd. Een ander belangrijk kenmerk van dit protocol is het gebruik van Lewis ratten. Lewis-ratten zijn gevoeliger voor de ontwikkeling van auto-immuunziekte dan andere stammen 27 .
Dit protocol is gewijzigd uit twee eerder gepubliceerde protocollen, die alleen lakrimale klier extract of recombinant Klk1b22 20 , 21 gebruikt . In het huidige protocol worden ovalbumine plus lacrimale klier extract gebruikt als antigeen, en antigeen-specifieke immuuncellen worden aangetrokken tot het oculaire oppervlak en de lacrimale klier, waardoor lokale weefselschade wordt veroorzaakt. Droog oog ontwikkelt langzaam en bereikt ~ 85% per dag 48 na de eerste immunisatie. Antigenische uitdaging aan deOog- en lacrimale klier op dag 48 verergert het droge oog en zorgt ervoor dat de chroniciteit tot dag 70 wordt gewaarborgd.
In vergelijking met de recombinante Klk1b22 in het Klk-geïnduceerde DED-model, zijn de lacrimale klier extract en ovalbumine gebruikt in het huidige model goedkoper en gemakkelijker te verkrijgen. Het lacrimale klier extract bevat ook andere eiwitten, afgezien van Klk, die auto-immuniteit kan induceren, dus dit extract is theoretisch krachtiger dan de Klk-methode bij het induceren van DED. We hebben ook geprobeerd alleen ratten te immuniseren met lacrimale klier extract. Hoewel deze geïmmuniseerde ratten DED ontwikkelden, was er geen significante toename van effector-geheugen T-cellen in ooglapweefsels vergeleken met controles.
De beperking van deze techniek is dat het 70 dagen duurt om het model te bereiken. Effector geheugen T cellen zijn de belangrijkste T-cel subsets in het normale rat oog. In dit model resulteert auto-immune DED in een toename van CD3 + effector geheugen T cellen in de oogballon. Drugs die prefT-cellen, zoals selectieve remmers van het Kv1.3 kaliumkanaal, kunnen derhalve een therapeutisch voordeel hebben op auto-immuun DED 28 .
The authors have nothing to disclose.
De auteurs willen mevrouw Tin Min Qi en Dr Veluchamy Amutha Barathi en haar team bedanken voor hun hulp bij de behandeling van de dieren. Dit werk werd ondersteund door NHIC-I2D-1409007, SingHealth Foundation SHF / FG586P / 2014 en NMRC / CSA / 045/2012.
Reagents | |||
Protease inhibitor cocktail | Sigma-Aldrich | P2714-1BTL | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermal Scientific | 23227 | |
Mycobacterium tuberculosis H37Ra | Becton, Dickinson and company | 231141 | |
complete Freund's adjuvant | Becton, Dickinson and company | 231131 | |
ovalbumin | Sigma-Aldrich | A5503-10G | |
incomplete Freund's adjuvant | Sigma-Aldrich | F5506-6X10ML | |
pertussis toxin | Sigma-Aldrich | P7208-50UG | |
fluorescein sodium solution | Bausch & Lomb U.K Limited | NA | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Sonicator | Sonics | Vibra-Cell | |
phenol red thread | Tianjin Jingming New Technological development Co. LTD. | NA | |
Stereo microscope with ring light illuminator and camera | Carl Zeiss | NA | |
Micro IV microscope | Phoenix Research Labs | NA |