Tres estrategias para inducir queratitis neurotrófica y regeneración nerviosa en la córnea murina

La córnea, que es la superficie transparente del ojo, está compuesta por tres capas distintas: el epitelio, el estroma y el endotelio. Este órgano tiene la mayor densidad de inervación del cuerpo y está compuesto principalmente por fibras sensoriales (tipos Aδ y C) que se originan en la rama oftálmica del ganglio del trigémino. Las fibras sensoriales penetran en la periferia de la córnea en el estroma medio en forma de grandes haces que se ramifican para cubrir la superficie. Luego se bifurcan para perforar la membrana de Bowmann y formar el plexo subbasal, que es fácilmente reconocible por la formación de un vórtice en el centro de la córnea. Esas fibras terminan como terminaciones nerviosas libres en la superficie externa del epitelio. Son capaces de transducir estímulos térmicos, mecánicos y químicos y de liberar factores tróficos que son esenciales para la homeostasis del epitelio ^1,2. La queratitis neurotrófica (NK) es una enfermedad degenerativa que afecta a la inervación sensorial corneal. Esta enfermedad rara se deriva de una disminución o pérdida de la sensibilidad corneal que se traduce en una menor producción de lágrimas y malas propiedades curativas de la córnea³. La NK progresa a través de tres estadios bien descritos, desde el estadio 1, en el que los pacientes sufren defectos epiteliales, hasta el estadio 3, en el que se produce la fusión del estroma y/o la perforación de la córnea⁴.

Clínicamente, los orígenes de esta enfermedad pueden ser diversos. Los pacientes pueden perder la inervación corneal después de una lesión física en el ojo, una cirugía o a través de enfermedades crónicas, como la diabetes ^5,6. Hasta la fecha, el proceso de patogénesis de NK sigue siendo poco conocido, y las opciones terapéuticas para esta afección que amenaza la vista son muy limitadas. Por lo tanto, se necesita una mejor comprensión de las características de los defectos epiteliales para comprender mejor los mecanismos detrás de la regeneración de esas fibras y potencialmente promoverlos. Aquí, proponemos varios modelos de lesión corneal que inducen NK en ratones.

El primer modelo es la abrasión de la capa epitelial de la córnea con una rebaba ocular. Este modelo ha sido estudiado principalmente en el contexto de la regeneración del epitelio en diferentes animales, como roedores y peces ^7,8,9, y para probar moléculas que promueven la cicatrización corneal^10,11. Fisiológicamente, las células epiteliales tardan entre 2 y 3 días en cerrar la herida. El patrón fisiológico de la inervación, sin embargo, tarda más de cuatro semanas en recuperarse de la abrasión^12,13. Durante la cirugía, la rebaba ocular elimina la capa epitelial de la córnea que contiene el plexo subbasal y las terminaciones nerviosas libres de las fibras. Este procedimiento se puede comparar clínicamente con pacientes con queratectomía fotorrefractiva (PRK) para corregir defectos refractivos oculares. El procedimiento consiste en extirpar el epitelio de la córnea y luego remodelar el estroma con un láser¹⁴. Los pacientes pueden experimentar varios efectos secundarios después de dicha cirugía, como una disminución de la densidad del nervio corneal durante 2 años y una reducción de la sensibilidad durante un período de 3 meses a un año después de la cirugía¹⁵. Dado que la cirugía induce una fragilidad del microambiente corneal, este modelo podría ayudar a investigar estos efectos secundarios y desarrollar enfoques terapéuticos que promuevan una reinervación más rápida, reduciendo así los efectos secundarios en cuestión.

El segundo modelo consiste en seccionar los axones en la periferia de la córnea con un punzón de biopsia, induciendo una degeneración walleriana de la inervación central ¹⁶. Clínicamente, este método podría compararse con la queratoplastia lamelar anterior, en la que el cirujano realiza una trepanación parcial de la córnea para eliminar una parte del grosor anterior de la córnea y reemplazarla con un trasplante de donante ¹⁷. Después de la queratoplastia lamelar, los pacientes pueden sufrir una serie de síntomas que incluyen ojo seco, pérdida de inervación corneal y rechazo del injerto¹⁸. Este modelo de axotomía realizado en los nervios corneales podría proporcionar información sobre los mecanismos de degeneración de las fibras, que ocurre después de un injerto, seguido de la regeneración de los axones.

El tercer método daña los nervios corneales con un láser. Mediante el uso de un microscopio multifotónico en la córnea de animales anestesiados, se induce la degeneración de los nervios localizados en el campo óptico como resultado de la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que conduce al daño del ADN y a la cavitación celular¹⁹. Este método recapitula el fotodaño corneal inducido por la sobreexposición a los rayos UV naturales (quemaduras solares), que también desencadena la formación de ROS, lo que conduce a daños en el ADN²⁰. Los pacientes que sufren quemaduras solares en la córnea experimentan un gran dolor, ya que el deterioro de las células epiteliales priva a las extremidades de las fibras corneales de todo.

Los tres métodos aquí descritos están diseñados para permitir la investigación del proceso de patogénesis NK y la regeneración de axones. Son fácilmente reproducibles y precisos. Además, permiten una rápida recuperación y un fácil seguimiento de los animales.