Summary

Inducción de la inflamación de la superficie ocular y recolección de tejidos afectados

Published: August 04, 2022
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Summary

La inflamación de la superficie ocular daña los tejidos de la superficie ocular y compromete las funciones vitales del ojo. El presente protocolo describe un método para inducir inflamación ocular y recolectar tejidos comprometidos en un modelo de ratón de disfunción de la glándula de Meibomio (MGD).

Abstract

Las enfermedades de la superficie ocular incluyen una variedad de trastornos que alteran las funciones y estructuras de la córnea, la conjuntiva y la red de glándulas de la superficie ocular asociada. Las glándulas de Meibomio (MG) secretan lípidos que crean una capa de cobertura que evita la evaporación de la parte acuosa de la película lagrimal. Neutrófilos y trampas de ADN extracelular pueblan MG y la superficie ocular en un modelo de ratón de enfermedad ocular alérgica. Las trampas extracelulares agregadas de neutrófilos (aggNET) formulan una matriz en forma de malla compuesta de cromatina extracelular que ocluye las salidas de MG y condiciona la disfunción de MG. Aquí, se presenta un método para inducir inflamación de la superficie ocular y disfunción de MG. Los procedimientos para recolectar órganos relacionados con la superficie ocular, como la córnea, la conjuntiva y los párpados, se describen en detalle. Utilizando técnicas establecidas para procesar cada órgano, también se muestran las principales características morfológicas e histopatológicas de la disfunción de MG. Los exudados oculares ofrecen la oportunidad de evaluar el estado inflamatorio de la superficie ocular. Estos procedimientos permiten la investigación de intervenciones antiinflamatorias tópicas y sistémicas a nivel preclínico.

Introduction

Cada parpadeo de un ojo repone la suave película lagrimal dispersa sobre la córnea. Los epitelios de la superficie ocular facilitan la distribución y correcta orientación de la película lagrimal sobre la superficie ocular. Las mucinas son proporcionadas por la córnea y las células epiteliales de la conjuntiva para ayudar a colocar la parte acuosa de la película lagrimal proveniente de las glándulas lagrimales en la superficie de los ojos. Finalmente, la MG secreta lípidos que crean una capa de recubrimiento que evita la evaporación de la parte acuosa de la película lagrimal 1,2,3. De esta manera, las funciones coordinadas de todos los órganos oculares protegen la superficie ocular de patógenos invasores o lesiones y apoyan una visión cristalina sin ningún dolor o molestia.

En una superficie ocular sana, la secreción ocular que fluye o el reuma ocular barre el polvo, las células epiteliales muertas, las bacterias, el moco y las células inmunitarias. Las trampas extracelulares agregadas de neutrófilos (aggNET) formulan una matriz en forma de malla compuesta de cromatina extracelular e incorporan estos componentes en el reuma del ojo. Los AggNET resuelven la inflamación por la degradación proteolítica de citoquinas y quimiocinas proinflamatorias4. Sin embargo, cuando se vuelven disfuncionales, estos aggNET aberrantes impulsan la patogénesis de enfermedades como las oclusiones vasculares en COVID-195, cálculos biliares6 y sialolitiasis7. Del mismo modo, los aggNET en la superficie ocular desempeñan un papel protector y contribuyen a resolver la inflamación de la superficie altamente expuesta8. Una formación exagerada o la falta de aggNET en la superficie ocular pueden afectar la estabilidad de la película lagrimal y / o causar heridas corneales, conjuntivitis cicatrizante y enfermedad del ojo seco. Por ejemplo, la obstrucción de la MG es una de las principales causas de enfermedad del ojo seco9. También se sabe que los AggNET tapan el flujo de secreción de lípidos de los conductos de MG y causan disfunción de la glándula de Meibomio (MGD). La congestión de los orificios de MG por aggNETs causa una falta de líquido graso que envuelve la superficie ocular y líquido retrógrado embotellado, lo que resulta en disfunción de la función de la glándula y daño acinar. Esta disfunción puede provocar evaporación de la película lagrimal, fibrosis de los márgenes de los párpados, inflamación ocular y daño perjudicial a la MG10,11.

Varios modelos animales se han desarrollado a lo largo de los años para imitar el proceso patológico de MGD en humanos. Por ejemplo, los ratones C57BL/6 de 1 año de edad han ayudado a estudiar los efectos relacionados con la edad sobre la enfermedad del ojo seco (DED) y la MGD, reflejando la patología de la enfermedad ocular en pacientes de 50 años o más12,13,14. Además, los conejos son modelos apropiados para investigar los efectos de las intervenciones farmacológicas. Por lo tanto, la inducción de MGD en conejos ha sido reportada por la administración tópica de epinefrina o la introducción sistémica de ácido 13-cis-retinoico (isotretinoína)15,16,17,18,19.

Aunque estos modelos animales fueron adecuados para determinar los diferentes factores que contribuyen a la fisiopatología de la DGM, fueron restringidos en su utilización. Por ejemplo, el modelo murino de DGM relacionado con la edad era ideal para descifrar elementos solo en adultos mayores y, por lo tanto, los conejos parecían ser el modelo animal más adecuado para estudiar las enfermedades de la superficie ocular, ya que permiten la investigación de múltiples mecanismos fisiopatológicos. Sin embargo, debido a la falta de herramientas analíticas integrales para detectar proteínas en la superficie ocular y debido a que muchas partes del genoma del conejo no están anotadas, están limitadas para las investigaciones20,21.

Además, estos modelos animales utilizados para investigar la patogénesis de la enfermedad del ojo seco no proporcionaron detalles adecuados para analizar el brazo inmunológico del trastorno que instiga la inflamación de la superficie ocular. En consecuencia, el modelo murino de DGM desarrollado por Reyes et al. mostró una asociación entre la enfermedad ocular alérgica en ratones y la DGM en humanos y destacó la etiología inmune responsable de la MGD obstructiva21. Este modelo asocia la enfermedad ocular alérgica con una respuesta TH17 que recluta neutrófilos a la conjuntiva y al párpado, causando DGM e inflamación ocular crónica21. La inducción de DGM e inflamación ocular en este modelo murino es una herramienta valiosa para investigar eventos aguas arriba durante el desarrollo de inflamación local impulsada por una respuesta inmune continua21. El protocolo actual describe la inflamación de la superficie ocular acompañada de DGM obstructiva. En este método, los ratones son inmunizados y, después de 2 semanas, desafiados en la superficie ocular con el inmunógeno durante 7 días. Además, se describen los pasos para aislar el exudado ocular y los órganos oculares asociados durante la inflamación aguda y la disección de la córnea, la conjuntiva y los párpados.

Protocol

Todos los procedimientos con animales se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices institucionales sobre bienestar animal y aprobadas por la comisión de bienestar animal de la Universidad Friedrich-Alexander Erlangen-Nuremberg (FAU) (número de permiso: 55.2.2-2532-2-1217). Para el presente estudio se utilizaron ratones hembra C57Bl/6, de 7 a 9 semanas de edad. Los ratones se obtuvieron de fuentes comerciales (ver Tabla de materiales) y se mantuvieron en condiciones específicas libres de patógeno…

Representative Results

El presente protocolo describe los pasos secuenciales para establecer un modelo murino de inflamación de la superficie ocular. Los protocolos tienen como objetivo mostrar cómo aplicar la terapéutica localmente, obtener exudados oculares y extirpar órganos accesorios asociados, como párpados sanos e inflamados (Figura 2), la córnea y la conjuntiva. Se debe prestar atención cuando se diseccionan los párpados superiores para el aislamiento de la conjuntiva, y debe almacenarse en 1x PBS …

Discussion

La secreción oleosa de las glándulas de Meibomio es de gran importancia para un ojo sano22. Sin embargo, la obstrucción de estas glándulas sebáceas por trampas extracelulares agregadas de neutrófilos (aggNETs) que se alinean como hebras paralelas ubicadas en las placas tarsales de ambos párpados puede alterar la película lagrimal23. Esta alteración resulta en disfunción de la glándula de Meibomio (DGM)1 y evaporación lagrimal acelerada y …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue parcialmente apoyado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG) 2886 Proyecto PANDORA-No.B3; SCHA 2040/1-1; MU 4240/2-1; CRC1181(C03); TRR241(B04), H2020-FETOPEN-2018-2020 Project 861878, y por la Volkswagen-Stiftung (subvención 97744) a MH.

Materials

1x PBS Gibco
Aluminium Hydroxide Imject alum Adjuvant 77161 40 mg/ mL
Final Concentration: in vivo: 1 mg/ 100 µL
C57Bl/6 mice, aged 7–9 weeks Charles River Laboratories 
Calcium Carl roth CN93.1 1 M
Final Concentration: 5 mM
Curved forceps FST by Dumont SWITZERLAND 5/45 11251-35
Fine sharp scissor FST Stainless steel, Germany 15001-08
Laminar safety cabinet Herasafe
Macrophotography Camera Canon EOS6D
Macrophotography Camera (without IR filter) Nikon D5300
Mnase New England biolabs M0247S 2 x 106 gel U/mL
Multi-analyte flow assay kit (Custom mouse 13-plex panel) Biolegend CLPX-200421AM-UERLAN
NaCl 0,9% (Saline) B.Braun
Ovalbumin (OVA) Endofit, Invivogen 9006-59-1 10 mg/200 µL in saline
Pertussis toxin  ThermoFisher Scientific  PHZ1174 50 µg/ 500 µL in saline
Final Concentration: in vivo: 100 µg/ 100 µL
Petridish Greiner bio-one 628160
Scalpel Feather disposable scalpel No. 21  Final Concentration: in vivo:  300 ng/ 100 µL
Stereomicroscope Zaiss Stemi508
Syringe (corneal/iris washing) BD Microlane 27 G x 3/4 – Nr.20 0,4 x 19 mm
Syringe (i.p immunization) BD Microlane 24 G1"-Nr 17, 055* 25 mm

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Singh, J., Shan, X., Mahajan, A., Herrmann, M., Schauer, C., Knopf, J., Muñoz, L. E. Induction of Ocular Surface Inflammation and Collection of Involved Tissues. J. Vis. Exp. (186), e63890, doi:10.3791/63890 (2022).

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