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Method Article
* Estos autores han contribuido por igual
Desarrollamos un modelo de rata de inflamación corneal severa a través de legrado de epitelio corneal combinado con suturas corneales. El estudio evaluó los patrones de inflamación de la córnea, la proliferación epitelial y los cambios en las células madre limbales en condiciones inflamatorias.
La inflamación de la córnea, especialmente la inflamación grave de la córnea, desempeña un papel importante en el desarrollo de la disfunción de las células madre del limbo corneal. La construcción de modelos animales apropiados puede ayudarnos a centrarnos en los efectos de la inflamación grave en las células madre del limbo corneal. Se utilizó un removedor de óxido de 2 mm para eliminar el epitelio corneal central de las ratas Sprague Dawley (SD) para crear una lesión. Luego, el estroma central de la córnea se suturó con suturas de nailon para inducir una inflamación persistente. De esta manera, se construyó un modelo de inflamación corneal con abrasión del epitelio corneal central y sutura del estroma central, que indujo una inflamación corneal severa. Se observaron los cambios en la inflamación de la córnea y el estado de las células madre limbales a los 1, 3 y 7 días después del modelado. Altercer día después del modelado, el limbo corneal de las ratas estaba severamente edematoso, con neovascularización evidente e hiperplasia local, que son signos típicos de deficiencia de células madre limbales. Al7º día, el edema corneal empeoró gradualmente y la neovascularización continuó aumentando. A través de la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa cuantitativa (RT-qPCR) y la tinción con inmunofluorescencia, encontramos que los factores inflamatorios del epitelio corneal estaban significativamente regulados, la diferenciación del epitelio corneal era anormal, las células madre del epitelio corneal estaban significativamente reducidas y la proliferación celular y la talla también habían disminuido. Por lo tanto, este modelo demuestra que la inflamación severa puede inducir daño a las células madre limbales sin dañar directamente las células madre limbales. El modelo es beneficioso para observar los efectos de la inflamación grave en los mecanismos biológicos de las células madre y proporciona una plataforma ideal para estudiar los mecanismos de la disfunción de las células madre epiteliales de la córnea inducida por la inflamación.
La disfunción de las células madre limbales (LSCD) se caracteriza por defectos epiteliales persistentes, vascularización corneal, inflamación crónica, cicatrización y conjuntivalización de la córnea 1,2. Puede surgir del agotamiento o disfunción de las células madre limbales después de enfermedades graves de la superficie ocular, como quemaduras químicas, quemaduras térmicas, síndrome de Stevens-Johnson y lesiones iatrogénicas causadas por cirugías oculares 2,3,4. Los mecanismos patogénicos de la LSCD involucran principalmente alteraciones en las células madre y alteraciones en el microambiente de las células madre 5,6, lo que afecta la homeostasis del epitelio corneal 2,7. Hay dos tipos principales de cambios de destino en las células madre limbales en LSCD: 1) El potencial de diferenciación direccional de las células madre epiteliales de la córnea se vuelve anormal, lo que lleva a su diferenciación en células epiteliales de la piel. Esto se evidencia por una disminución en la expresión del factor de transcripción específico de células epiteliales corneales Pax6 y las queratinas específicas de la córnea Krt12 y Krt3, junto con un aumento significativo en la expresión de los marcadores de metaplasia epitelial escamosa relacionados con la piel Krt10, Krt1 y Sprr1b8; 2) La lesión de la superficie ocular destruye directamente las células madre del limbo corneal, lo que resulta en necrosis o apoptosis y, posteriormente, provoca la proliferación de tejido conjuntival que cubre la córnea9. Se ha informado que durante el desarrollo de LSCD, las células inflamatorias como los macrófagos, los neutrófilos y las células dendríticas aumentan significativamente en el microambiente de las células madre epiteliales de la córnea. En consecuencia, citocinas como el interferón-gamma (IFN)-γ, el factor de necrosis tumoral (TNF)-α, la interleucina (IL)-1β y las proteínas inflamatorias de macrófagos (MIP)-1α/β también muestran elevaciones significativas10.
Se han establecido varios modelos de LSCD, incluyendo aquellos inducidos por suturas, lesiones químicas y manchas de cloruro de benzalconio11. Cada uno de estos modelos tiene sus ventajas y desventajas. Las lesiones químicas pueden dañar toda la superficie ocular y destruir directamente las células madre limbales12. El cloruro de benzalconio funciona de manera similar a las lesiones químicas, pero tiene un efecto relativamente lento13. El modelo de sutura corneal puede inducir una respuesta inflamatoria estable y a largo plazo, pero la reacción inflamatoria es relativamente leve y no puede causar LSCD.
Para investigar el papel y los mecanismos de la inflamación en el desarrollo de la LSCD corneal, se estableció un modelo animal que combina el legrado del epitelio corneal central con suturas corneales. Este modelo induce una inflamación persistente del epitelio corneal sin dañar directamente las células madre limbales.
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Todos los procedimientos se ajustaron a las directrices de ARVO para el uso de animales en la investigación oftálmica y de la visión y fueron aprobados por el Comité de Ética Animal de la Universidad Médica de Guizhou (Aprobación Nº 2305192). Las ratas se alojaron en el Centro de Animales de la Universidad Médica de Guizhou, cumpliendo con las normas de manejo de animales pertinentes.
1. Selección de animales
2. Cálculo del índice inflamatorio
3. Valoración de la neovascularización corneal
4. Análisis de la biología del modelo
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Como se muestra en la Figura 1A, a través de la observación con una lámpara de hendidura, encontramos que la cicatrización del epitelio corneal estaba deteriorada. En circunstancias normales, el epitelio central de la córnea se curaría completamente dentro de las 24-48 horas posteriores a la extracción, pero en la extirpación del epitelio central de la córnea combinada con un modelo de sutura, continuaron existiendo nuevos vasos sanguíneos. Al terc...
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La inflamación desempeña un papel clave en el desarrollo de la deficiencia de células madre limbales18, pero sus mecanismos y efectos específicos requieren una mayor exploración. Para abordar este problema, indujimos LSCD raspando el epitelio corneal central y suturando el estroma corneal central para causar una inflamación corneal grave. Observamos la evolución de la inflamación corneal y el estado de las células madre limbales en los días 1, 3 y 7 post...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este estudio fue apoyado en parte por los Proyectos Provinciales de Ciencia y Tecnología de Guizhou (QKHJC-ZK[2024]ZD043), el Fondo Provincial de Ciencia de Fujian para Jóvenes Académicos Distinguidos (2023J06053 [a S.O]); la Fundación de Ciencias Naturales de China (No.82101084 [a S.O.] y el Consejo de Becas de China (CSC, 202306310049 [a Y.W.]).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
10-0 suture line | Alcon, Inc., USA | 8065698001 | |
2 mm corneal trephine | Suzhou XVI Vision Company, China | http://www.66vision.com/ | |
20 μ L, 100 μ L, 1 mL pipette gun heads, cell culture plate culture plates, centrifuge tubes | Guangzhou Jiete Biological Co., Ltd., China | https://www.jetbiofil.com/index.html | |
-20/-80 °C fridge | Qingdao Haier Company, China | https://www.haier.com/cn/ | |
A 10-mL syringe | Zhejiang Condelai Medical Device Co., Ltd., China | https://en.kdlchina.com/zhejiang/25.html | |
Adhere to the slide | ShiTai Company | 188105 | |
Amylene alcohol | Shanghai. Macklin Biochemical, China | http://www.macklin.cn/products/ | |
Anti-Cytokertin | Abcam, United Kingdom | ab76318 | |
Anti-Keratin 12 antibody EPR17882 | Abcam, United Kingdom | ab185627 | |
Anti-PAX6 antibody | Abcam, United Kingdom | ab195045 | |
Anti-stripping slides, cover slips | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co., Ltd., China | https://cn.citotest.com/ | |
Autoclave | Hirayama, Japan | https://hirayama.com.cn/about/ | |
Avertin | Shanghai Aladdin Biochemical Technology, China | https://www.aladdin-e.com/zh_cn/A111225.html | |
Chloroform | Shanghai Biological Engineering Co., Ltd., China | https://www.siobp.com/web | |
CO2 Oven incubator, ultrasonic crusher, centrifuge | Thermo Fisher Technologies Inc., USA | https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home.html | |
Confocal microscope | Shanghai Qinxiang Scientific Instrument Co., Ltd., China | https://www.clinx.cn/about | |
Corneal epithelial forceps | Suzhou XVI Vision Company, China | 53418D | |
DAPI | Vector. Inc., USA | H-1000 | |
DEPC water | Shanghai Biological Engineering Co., Ltd., China | https://www.siobp.com/web | |
Dicuro eye cream (ofloxacin eye cream) | Santian Pharmaceutical Corporation, Japan | https://www.santen.com/asia | |
D-KSFM, culture medium, double antibody, and PBS | Thermo Fisher Scientific, Inc., USA | https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home.html | |
ED1 | AbD Serote c, United Kingdom | MCA341GA | |
Electronic balance | Shanghai Ohaus Biotechnology Company, China | http://shbio.com/company | |
Enclosure of the membrane | Parafilm, Inc., USA | https://www.sigmaaldrich.cn | |
Fluorescein sodium test strip was used in ophthalmology | Tianjin Jingming New Technology Development Co., Ltd., China | https://www.eworldtrade.com/c/jingmingtechnological/ | |
Fluorescent inverted phase-contrast micrographic system | TE-2000U, Nikon, Japan | https://www.microscopyu.com/museum/eclipse-te2000-inverted-microscope | |
Frozen table-top centrifuge | Eppendorf, Germany | https://www.eppendorf.sh.cn | |
Glass sheet frame | Xiamen Tianjing Biotechnology Co., Ltd., China | http://www.tagene.net/ | |
H-1200 with DAPI sealagent | Xiamen Juin Biotechnology Co., Ltd., China | https://www.bosonbio.com.cn/ | |
HE staining kit | Auragene, China | http://jushengwu.com/a048/ | |
Hematoxylin-eosin dye solution kit | AURAGEN, United States | P032IH | |
High and low precision electronic balance | Sdolis, Germany | https://www.solisinverters.com/global | |
Isopropanol | Shanghai Sinopharm Chemical Reagents Co., Ltd., China | https://en.reagent.com.cn/ | |
Ki-67 antibody | Abcam, United Kingdom | ab16667 | |
liquid nitrogen | Xiamen Yidong Gas Co., Ltd., China | https://www.china.tdk.com.cn/tdk_chn_en/tdk_xiamen/ | |
Microhand holder | Suzhou XVI Vision Company, China | http://www.66vision.com/ | |
Multiformaldehyde powder | Sigm, America | https://www.sigmaaldrich.cn | |
Normal temperature centrifuge 46 | Eppendorf, Germany | https://www.thermofisher.cn | |
OCT | Shanghai Maokang Biotechnology Co., Ltd., China | 4583 | |
Ordinary biological micrographic system | Eclipse 50i, Nikon, Japan | https://www.microscope.healthcare.nikon.com/zh_CN/products/upright-microscopes/eclipse-ni-series | |
PBS | Shanghai Anjin Biotechnology Co., Ltd, China | SH30256.01 | |
PCR, and the reactor apparatus | Biometra Thermocycler, Germany | https://www.analytik-jena.com/products/life-science/pcr-qpcr-thermal-cycler/thermal-cycler-pcr/biometra-tone-series/ | |
Pipettes of various specifications | Eppendorf Company, Germany | https://www.eppendorf.com/cn-zh/ | |
Primers for Rt-PCR | Shanghai Bio-Tech Co., Ltd. | ||
Promeaine hydrochloride 0.5% eye drops | Alcon, Inc., USA | https://www.alcon.com/about-us | |
Rat PMN antibody | Fitzgerald, United States | 20R-PR020 | |
Real time fluorescence quantitative PCR | Applied Biosystems, United States | https://www.thermofisher.cn | |
Reverse transcription kit | TAKARA, Japan | https://www.takarabiomed.com.cn/ | |
Slit lamp | TOPCON, Japan | https://topconchina.cn/ | |
Smooth forceps | Suzhou XVI Vision Company, China | http://www.66vision.com/ | |
Specimen-box | Lambolid (Fuzhou) Biotechnology Co., Ltd., China | http://chuangdianbio.com/ | |
Superclean bench | New Plus Pi Art High Technology Company Limited, Singapore | https://www.hi-p.com/ | |
Toothed forceps | Suzhou XVI Vision Company, China | http://www.66vision.com/ | |
Toppicamide eye drops (Medol) | Alcon, Inc., USA | https://www.alcon.com/about-us | |
Trace nucleic acid protein concentration tester | Thermo Fisher Technologies Inc., USA | https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home.html | |
Trizol | Invitrogen The United States | https://www.fishersci.com/us/en/brands/IIAM0WMR/invitrogen.html | |
Zeiss, with a surgical microscope | Carl ZEIS, Germany | https://www.zeiss.com/corporate/en/about-zeiss.html |
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