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Method Article
* Estes autores contribuíram igualmente
Desenvolvemos um modelo de rato de inflamação grave da córnea por meio de curetagem do epitélio da córnea combinada com suturas da córnea. O estudo avaliou os padrões de inflamação da córnea, proliferação epitelial e alterações nas células-tronco límbicas sob condições inflamatórias.
A inflamação da córnea, especialmente a inflamação grave da córnea, desempenha um papel significativo no desenvolvimento da disfunção das células-tronco límbicas da córnea. A construção de modelos animais apropriados pode nos ajudar a focar nos efeitos da inflamação grave nas células-tronco límbicas da córnea. Um removedor de ferrugem de 2 mm foi usado para remover o epitélio central da córnea de ratos Sprague Dawley (SD) para criar uma lesão. Em seguida, o estroma central da córnea foi suturado com pontos de náilon para induzir inflamação persistente. Dessa forma, foi construído um modelo de inflamação da córnea com abrasão do epitélio central da córnea e sutura do estroma central, que induziu inflamação corneana grave. Foram observadas as alterações na inflamação da córnea e na condição das células-tronco límbicas em 1, 3 e 7 dias após a modelagem. No3º dia após a modelagem, o limbo corneano dos ratos estava severamente edemaciado, com evidente neovascularização e hiperplasia local, sinais típicos de deficiência de células-tronco límbicas. No7º dia, o edema da córnea piorou gradativamente e a neovascularização continuou a aumentar. Por meio da reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa quantitativa (RT-qPCR) e coloração por imunofluorescência, descobrimos que os fatores inflamatórios epiteliais da córnea foram significativamente regulados positivamente, a diferenciação epitelial da córnea foi anormal, as células-tronco epiteliais da córnea foram significativamente reduzidas e a proliferação celular e a estaminalidade também diminuíram. Portanto, este modelo demonstra que a inflamação grave pode induzir danos às células-tronco límbicas sem danificar diretamente as células-tronco límbicas. O modelo é benéfico para observar os efeitos da inflamação grave nos mecanismos biológicos das células-tronco e fornece uma plataforma ideal para estudar os mecanismos da disfunção das células-tronco epiteliais da córnea induzida pela inflamação.
A disfunção das células-tronco límbicas (LSCD) é caracterizada por defeitos epiteliais persistentes, vascularização da córnea, inflamação crônica, cicatrização e conjuntivalização da córnea 1,2. Pode surgir da depleção ou disfunção das células-tronco límbicas após doenças graves da superfície ocular, como queimaduras químicas, queimaduras térmicas, síndrome de Stevens-Johnson e lesão iatrogênica causada por cirurgias oculares 2,3,4. Os mecanismos patogênicos do LSCD envolvem principalmente alterações nas células-tronco e distúrbios no microambiente das células-tronco 5,6, o que afeta a homeostase do epitélio da córnea 2,7. Existem dois tipos principais de mudanças de destino nas células-tronco límbicas no LSCD: 1) O potencial de diferenciação direcional das células-tronco epiteliais da córnea torna-se anormal, levando à sua diferenciação em células epiteliais da pele. Isso é evidenciado por uma diminuição na expressão do fator de transcrição específico das células epiteliais da córnea Pax6 e das queratinas específicas da córnea Krt12 e Krt3, juntamente com um aumento significativo na expressão dos marcadores de metaplasia epitelial escamosa relacionados à pele Krt10, Krt1 e Sprr1b8; 2) A lesão da superfície ocular destrói diretamente as células-tronco límbicas da córnea, resultando em necrose ou apoptose e, posteriormente, causando proliferação do tecido conjuntival que cobre a córnea9. Foi relatado que, durante o desenvolvimento do LSCD, as células inflamatórias, como macrófagos, neutrófilos e células dendríticas, aumentam significativamente no microambiente de células-tronco epiteliais da córnea. Da mesma forma, citocinas como interferon-gama (IFN)-γ, fator de necrose tumoral (TNF)-α, interleucina (IL)-1β e proteínas inflamatórias de macrófagos (MIP)-1α/β também apresentam elevações significativas10.
Vários modelos de LSCD foram estabelecidos, incluindo aqueles induzidos por suturas, lesões químicas e manchas de cloreto de benzalcônio11. Cada um desses modelos tem suas vantagens e desvantagens. Lesões químicas podem danificar toda a superfície ocular e destruir diretamente as células-tronco límbicas12. O cloreto de benzalcônio funciona de forma semelhante às lesões químicas, mas tem um efeito relativamente lento13. O modelo de sutura da córnea pode induzir uma resposta inflamatória estável e de longo prazo, mas a reação inflamatória é relativamente leve e não pode causar LSCD.
Para investigar o papel e os mecanismos da inflamação no desenvolvimento do LSCD da córnea, foi estabelecido um modelo animal que combina curetagem do epitélio central da córnea com suturas da córnea. Este modelo induz inflamação persistente do epitélio da córnea sem danificar diretamente as células-tronco límbicas.
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Todos os procedimentos estavam em conformidade com as diretrizes da ARVO para o uso de animais em pesquisas oftalmológicas e visuais e foram aprovados pelo Comitê de Ética Animal da Universidade Médica de Guizhou (Aprovação nº 2305192). Os ratos foram alojados no Centro Animal da Universidade Médica de Guizhou, aderindo aos regulamentos relevantes de manejo animal.
1. Seleção de animais
2. Cálculo do índice inflamatório
3. Avaliação da neovascularização da córnea
4. Analisando a biologia do modelo
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Conforme mostrado na Figura 1A, por meio da observação com uma lâmpada de fenda, verificamos que a cicatrização do epitélio da córnea estava prejudicada. Em circunstâncias normais, o epitélio central da córnea cicatrizaria completamente dentro de 24-48 horas após a remoção, mas na excisão do epitélio central da córnea combinada com um modelo de sutura, novos vasos sanguíneos continuaram a existir. No terceiro dia após o estabelecimento do m...
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A inflamação desempenha um papel fundamental no desenvolvimento da deficiência de células-tronco límbicas18, mas seus mecanismos e efeitos específicos requerem mais exploração. Para resolver esse problema, induzimos LSCD raspando o epitélio central da córnea e suturando o estroma central da córnea para causar inflamação grave da córnea. Observamos a evolução da inflamação da córnea e o estado das células-tronco límbicas nos dias 1, 3 e 7 pós-...
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Os autores não têm nada a divulgar.
Este estudo foi apoiado em parte pelos Projetos Provinciais de Ciência e Tecnologia de Guizhou (QKHJC-ZK[2024]ZD043), Fundo Científico da Província de Fujian para Jovens Acadêmicos Distintos (2023J06053 [para S.O]); a Fundação de Ciências Naturais da China (No.82101084 [para S.O.] e o Conselho de Bolsas de Estudo da China (CSC, 202306310049 [para 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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