マウス角膜の神経栄養性角膜炎と神経再生を誘導する3つの戦略

目の透明な表面である角膜は、上皮、間質、内皮の3つの異なる層で構成されています。この器官は、体内で最も神経支配の密度が高く、主に三叉神経節の眼科枝に由来する感覚線維(Aδ型およびC型)で構成されています。感覚線維は、間質中部で角膜の周囲を貫通し、表面を覆うように枝分かれする大きな束の形をしています。次に、それらは分岐してボウマン膜を突き刺し、角膜の中心に渦を形成することによって容易に認識できる基底下神経叢を形成します。これらの線維は、上皮の外表面で遊離神経終末として終端する。それらは、熱的、機械的、化学的刺激を伝達し、上皮の恒常性に不可欠な栄養因子を放出することができます^1,2。神経栄養性角膜炎(NK)は、角膜感覚神経支配に影響を与える変性疾患です。このまれな疾患は、角膜感受性の低下または喪失に起因し、その結果、涙液の産生が低下し、角膜の治癒特性が低下^{します3。}NKは、患者が上皮欠損に苦しむステージ1から、間質融解および/または角膜穿^{孔が発生するステージ}3まで、よく説明されている3つの段階を経て進行します4。

臨床的には、この病気の起源は多様である可能性があります。患者は、眼の身体的損傷、手術、または糖尿病などの慢性疾患によって角膜神経支配を失う可能性があります^5,6。今日まで、NKの病因プロセスは十分に理解されておらず、この視力を脅かす状態に対する治療オプションは非常に限られています。したがって、上皮欠損の特徴をよりよく理解して、これらの繊維の再生の背後にあるメカニズムをよりよく理解し、潜在的にそれらを促進する必要があります。本研究では、マウスにNKを誘導する角膜損傷のモデルをいくつか提案する。

最初のモデルは、眼のバリによる角膜の上皮層の摩耗です。このモデルは、主にげっ歯類^{や魚などの}さまざまな動物の上皮の再生の文脈で研究されており^7,8,9、角膜の治癒を促進する分子をテストするために研究されています^10,11。生理学的には、上皮細胞が傷口を閉じるのに2〜3日かかります。しかし、神経支配の生理学的パターンは、擦り傷から回復するのに4週間以上かかります^12,13。手術中、眼球バリは、基底神経叢と線維の自由神経終末を含む角膜の上皮層を除去します。この手順は、眼の屈折異常を矯正するために光屈折矯正角膜切除術(PRK)の患者と臨床的に比較できます。この手順は、角膜の上皮を除去し、次にレーザーで間質を再形成することからなる¹⁴。患者は、そのような手術後に、2年間の角膜神経密度の低下や、術後3か月から1年間の感度の低下など、いくつかの副作用を経験する可能性があります¹⁵。手術が角膜微小環境の脆弱性を誘発することを考えると、このモデルは、これらの副作用を調査し、より速い再神経支配を促進し、問題の副作用を軽減する治療アプローチを開発するのに役立つ可能性があります。

2番目のモデルは、角膜の周囲にある軸索を生検パンチで切断し、中枢神経支配のウォーラー変性を誘発することからなる ¹⁶。臨床的には、この方法は、外科医が角膜の部分的なトレフィネーションを実現して角膜の前方の厚さの一部を除去し、それをドナー移植に置き換える前層角膜形成術と比較することができます ¹⁷。層状角膜形成術後、患者はドライアイ、角膜神経支配の喪失、移植片拒絶反応など、多くの症状に苦しむことがあります¹⁸。角膜神経に対して実施されたこの軸索切開モデルは、移植後に起こり、その後軸索が再生する線維変性のメカニズムに関する洞察を提供する可能性がある。

3番目の方法は、レーザーで角膜神経を損傷します。麻酔をかけた動物の角膜に多光子顕微鏡を用いると、活性酸素種(ROS)の形成の結果として、光学野に局在する神経の変性が誘発され、DNA損傷や細胞キャビテーションを引き起こす¹⁹。この方法は、自然紫外線への過度の曝露(日焼け)によって引き起こされる角膜の光損傷を再現し、これもROS形成を引き起こし、DNA損傷を引き起こします²⁰。角膜の日焼けに苦しむ患者は、上皮細胞の劣化が角膜線維の四肢のすべてを奪うため、大きな痛みを経験します。

ここで説明する3つの方法は、NKの病因プロセスと軸索再生の調査を可能にするように設計されています。それらは簡単に再現可能で正確です。さらに、動物の迅速な回復と簡単な監視を可能にします。