JoVE Logo
Faculty Resource Center

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Immunology and Infection

안구 표면 염증의 유도 및 관련 조직의 수집

Published: August 4th, 2022

DOI:

10.3791/63890

1Department of Internal Medicine 3-Rheumatology and Immunology, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg and Universitätsklinikum Erlangen, 2Deutsches Zentrum für Immuntherapie, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nürnberg and Universitätsklinikum Erlangen

안구 표면 염증은 안구 표면 조직에 해를 끼치고 눈의 중요한 기능을 손상시킵니다. 본 프로토콜은 마이보미안 샘 기능장애(MGD)의 마우스 모델에서 안구 염증을 유도하고 손상된 조직을 수집하는 방법을 기술한다.

안구 표면 질환에는 각막, 결막 및 관련 안구 표면 샘 네트워크의 기능과 구조를 방해하는 다양한 장애가 포함됩니다. Meibomian 땀샘 (MG)은 눈물 막의 수성 부분의 증발을 방지하는 덮개 층을 만드는 지질을 분비합니다. 호중구와 세포외 DNA 트랩은 알레르기성 안구 질환의 마우스 모델에서 MG와 안구 표면을 채웁니다. 응집된 호중구 세포외 트랩(aggNET)은 MG 출구를 차단하고 MG 기능 장애를 조절하는 세포외 염색질로 구성된 메쉬 모양의 매트릭스를 공식화합니다. 여기서, 안구 표면 염증 및 MG 기능 장애를 유도하는 방법이 제시된다. 각막, 결막 및 눈꺼풀과 같은 안구 표면과 관련된 장기를 수집하는 절차가 자세히 설명되어 있습니다. 각 장기를 처리하기 위해 확립 된 기술을 사용하여 MG 기능 장애의 주요 형태 학적 및 조직 병리학 적 특징도 보여줍니다. 안구 삼출물은 안구 표면의 염증 상태를 평가할 수있는 기회를 제공합니다. 이러한 절차를 통해 전임상 수준에서 국소 및 전신 항염증 중재를 조사할 수 있습니다.

눈 깜짝 할 사이에 각막 위에 흩어져있는 부드러운 눈물 막이 보충됩니다. 안구 표면 상피는 안구 표면에서 눈물 막의 분포와 올바른 방향을 촉진합니다. 뮤신은 각막과 결막 상피 세포에 의해 제공되어 눈물샘에서 나오는 눈물막의 수성 부분을 눈 표면에 위치시키는 데 도움이 됩니다. 마지막으로, MG는 눈물막 1,2,3의 수성 부분의 증발을 방지하는 피복층을 생성하는 지질을 분비합니다. 이러한 방식으로 모든 안구 기관의 조정 된 기능은 침입 병원균이나 부상으로부터 안구 표면을 보호하고 통증이나 불편 함없이 맑은 시력을 지원합니다.

건강한 안구 표면에서 안구 흐르는 분비물 또는 눈 류움은 먼지, 죽은 상피 세포, 박테리아, 점액 및 면역 세포를 쓸어냅니다. 응집된 호중구 세포외 트랩(aggNET)은 세포외 염색질로 구성된 메쉬 모양의 매트릭스를 공식화하고 이러한 구성 요소를 눈 류움에 통합합니다. AggNET은 전염증성 사이토카인 및 케모카인의 단백질 분해 분해에 의해 염증을 해결합니다4. 그러나 기능 장애가 발생하면 이러한 비정상적인 aggN....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

동물과 관련된 모든 절차는 동물 복지에 관한 제도적 지침에 따라 수행되었으며 프리드리히-알렉산더-대학교 에를랑겐-뉘른베르크(FAU)의 동물 복지 위원회의 승인을 받았습니다(허가 번호: 55.2.2-2532-2-1217). 암컷 C57Bl/6 마우스, 7-9주령을 본 연구에 사용하였다. 마우스는 상업적 출처 ( 재료 표 참조)에서 얻었으며 12 시간 주야간 주기로 특정 병원체가없는 상태로 유지되었습니다.

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

본 프로토콜은 안구 표면 염증의 뮤린 모델을 확립하기 위한 순차적 단계를 기술한다. 이 프로토콜은 치료제를 국부적으로 적용하고, 안구 삼출물을 얻고, 건강하고 염증이 있는 눈꺼풀(그림 2), 각막 및 결막과 같은 관련 부속 기관을 절제하는 방법을 보여주는 것을 목표로 합니다. 결막의 분리를 위해 위 눈꺼풀을 해부 할 때주의를 기울여야하며 각막 해부 중에 1x PBS에 보?.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Meibomian 땀샘의 기름진 분비는 건강한 눈22에 매우 중요합니다. 그러나, 양쪽 눈꺼풀의 족근판에 위치한 평행 가닥으로서 정렬된 응집된 호중구 세포외 트랩(aggNET)에 의한 이들 피지선의 막힘은 눈물막(23)을 파괴할 수 있다. 이러한 파괴는 마이보미안 샘 기능 장애(MGD)1 를 초래하고 눈물 증발을 가속화하고 안구 표면의 손상을.......

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

이 연구는 독일 연구 재단 (DFG) 2886 PANDORA 프로젝트 No.B3의 일부 지원을 받았습니다. 샤 2040/1-1; MU 4240/2-1; CRC1181 (C03); TRR241(B04), H2020-FETOPEN-2018-2020 프로젝트 861878 및 폭스바겐-재단(보조금 97744)에서 MH로.

....

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

NameCompanyCatalog NumberComments
1x PBSGibco
Aluminium HydroxideImject alum Adjuvant7716140 mg/ mL
Final Concentration: in vivo: 1 mg/ 100 µL
C57Bl/6 mice, aged 7–9 weeksCharles River Laboratories 
CalciumCarl rothCN93.11 M
Final Concentration: 5 mM
Curved forcepsFST by Dumont SWITZERLAND5/45 11251-35
Fine sharp scissorFST Stainless steel, Germany15001-08
Laminar safety cabinetHerasafe
Macrophotography CameraCanonEOS6D
Macrophotography Camera (without IR filter)NikonD5300
MnaseNew England biolabsM0247S2 x 106 gel U/mL
Multi-analyte flow assay kit (Custom mouse 13-plex panel)BiolegendCLPX-200421AM-UERLAN
NaCl 0,9% (Saline)B.Braun
Ovalbumin (OVA)Endofit, Invivogen9006-59-110 mg/200 µL in saline
Pertussis toxin ThermoFisher Scientific PHZ117450 µg/ 500 µL in saline
Final Concentration: in vivo: 100 µg/ 100 µL
PetridishGreiner bio-one628160
ScalpelFeather disposable scalpelNo. 21 Final Concentration: in vivo:  300 ng/ 100 µL
StereomicroscopeZaissStemi508
Syringe (corneal/iris washing)BD Microlane27 G x 3/4 - Nr.20 0,4 x 19 mm
Syringe (i.p immunization)BD Microlane24 G1"-Nr 17, 055* 25 mm

  1. Gilbard, J. P., Rossi, S. R., Heyda, K. G. Tear film and ocular surface changes after closure of the meibomian gland orifices in the rabbit. Ophthalmology. 96 (8), 1180-1186 (1989).
  2. Mishima, S., Maurice, D. M. The oily layer of the tear film and evaporation from the corneal surface. Experimental Eye Research. 1, 39-45 (1961).
  3. Gipson, I. K. The ocular surface: The challenge to enable and protect vision: The Friedenwald lecture. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 48 (10), 4391-4398 (2007).
  4. Hahn, J., et al. Aggregated neutrophil extracellular traps resolve inflammation by proteolysis of cytokines and chemokines and protection from antiproteases. The FASEB Journal. 33 (1), 1401-1414 (2019).
  5. Leppkes, M., et al. Vascular occlusion by neutrophil extracellular traps in COVID-19. EBioMedicine. 58, 102925 (2020).
  6. Munoz, L. E., et al. Neutrophil extracellular traps initiate gallstone formation. Immunity. 51 (3), 443-450 (2019).
  7. Schapher, M., et al. Neutrophil extracellular traps promote the development and growth of human salivary stones. Cells. 9 (9), 2139 (2020).
  8. Mahajan, A., et al. Frontline science: Aggregated neutrophil extracellular traps prevent inflammation on the neutrophil-rich ocular surface. Journal of Leukocyte Biology. 105 (6), 1087-1098 (2019).
  9. DEWS Definition and Classification Subcommittee. The definition and classification of dry eye disease: Report of the Definition and Classification Subcommittee of the International Dry Eye Workshop. The Ocular Surface. 5 (2), 75-92 (2007).
  10. Nichols, K. K., et al. The international workshop on meibomian gland dysfunction: Executive summary. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (4), 1922-1929 (2011).
  11. Mahajan, A., et al. Aggregated neutrophil extracellular traps occlude Meibomian glands during ocular surface inflammation. The Ocular Surface. 20, 1-12 (2021).
  12. Jester, B. E., Nien, C. J., Winkler, M., Brown, D. J., Jester, J. V. Volumetric reconstruction of the mouse meibomian gland using high-resolution nonlinear optical imaging. The Anatomical Record. 294 (2), 185-192 (2011).
  13. Nien, C. J., et al. Age-related changes in the meibomian gland. Experimental Eye Research. 89 (6), 1021-1027 (2009).
  14. Parfitt, G. J., Xie, Y., Geyfman, M., Brown, D. J., Jester, J. V. Absence of ductal hyper-keratinization in mouse age-related meibomian gland dysfunction (ARMGD). Aging. 5 (11), 825-834 (2013).
  15. Lambert, R. W., Smith, R. E. Pathogenesis of blepharoconjunctivitis complicating 13-cis-retinoic acid (isotretinoin) therapy in a laboratory model. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 29 (10), 1559-1564 (1988).
  16. Jester, J. V., Nicolaides, N., Kiss-Palvolgyi, I., Smith, R. E. Meibomian gland dysfunction. II. The role of keratinization in a rabbit model of MGD. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 30 (5), 936-945 (1989).
  17. Jester, J. V., et al. In vivo biomicroscopy and photography of meibomian glands in a rabbit model of meibomian gland dysfunction. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 22 (5), 660-667 (1982).
  18. Lambert, R., Smith, R. E. Hyperkeratinization in a rabbit model of meibomian gland dysfunction. American Journal of Ophthalmology. 105 (6), 703-705 (1988).
  19. Knop, E., Knop, N., Millar, T., Obata, H., Sullivan, D. A. The international workshop on meibomian gland dysfunction: Report of the subcommittee on anatomy, physiology, and pathophysiology of the meibomian gland. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (4), 1938-1978 (2011).
  20. Huang, W., Tourmouzis, K., Perry, H., Honkanen, R. A., Rigas, B. Animal models of dry eye disease: Useful, varied and evolving (Review). Experimental and Therapeutic Medicine. 22 (6), 1394 (2021).
  21. Reyes, N. J., et al. Neutrophils cause obstruction of eyelid sebaceous glands in inflammatory eye disease in mice. Science Translational Medicine. 10 (451), (2018).
  22. Knop, E., Korb, D. R., Blackie, C. A., Knop, N. The lid margin is an underestimated structure for preservation of ocular surface health and development of dry eye disease. Developments in Ophthalmology. 45, 108-122 (2010).
  23. Knop, N., Knop, E. Meibomian glands. Part I: anatomy, embryology and histology of the Meibomian glands. Ophthalmologe. 106 (10), 872-883 (2009).
  24. Nien, C. J., et al. Effects of age and dysfunction on human meibomian glands. Archives of Ophthalmology. 129 (4), 462-469 (2011).
  25. Lio, C. T., Dhanda, S. K., Bose, T. Cluster analysis of dry eye disease models based on immune cell parameters - New insight into therapeutic perspective. Frontiers in Immunology. 11, 1930 (2020).
  26. Nguyen, D. D., Luo, L. J., Lai, J. Y. Thermogels containing sulfated hyaluronan as novel topical therapeutics for treatment of ocular surface inflammation. Materials Today Bio. 13, 100183 (2022).
  27. Lin, P. H., et al. Alleviation of dry eye syndrome with one dose of antioxidant, anti-inflammatory, and mucoadhesive lysine-carbonized nanogels. Acta Biomaterialia. 141, 140-150 (2022).
  28. Yu, D., et al. Loss of beta epithelial sodium channel function in meibomian glands produces pseudohypoaldosteronism 1-like ocular disease in mice. American Journal of Pathology. 188 (1), 95-110 (2018).
  29. Mauris, J., et al. Loss of CD147 results in impaired epithelial cell differentiation and malformation of the meibomian gland. Cell Death & Disease. 6 (4), 1726 (2015).
  30. Ibrahim, O. M., et al. Oxidative stress induced age dependent meibomian gland dysfunction in Cu, Zn-superoxide dismutase-1 (Sod1) knockout mice. PloS One. 9 (7), 99328 (2014).
  31. McMahon, A., Lu, H., Butovich, I. A. A role for ELOVL4 in the mouse meibomian gland and sebocyte cell biology. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 55 (5), 2832-2840 (2014).
  32. Miyake, H., Oda, T., Katsuta, O., Seno, M., Nakamura, M. Meibomian gland dysfunction model in hairless mice fed a special diet with limited lipid content. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 57 (7), 3268-3275 (2016).
  33. Schaumberg, D. A., et al. The international workshop on meibomian gland dysfunction: Report of the subcommittee on the epidemiology of, and associated risk factors for, MGD. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 52 (4), 1994-2005 (2011).
  34. Lee, S. Y., et al. Analysis of tear cytokines and clinical correlations in Sjogren syndrome dry eye patients and non-Sjogren syndrome dry eye patients. American Journal of Ophthalmology. 156 (2), 247-253 (2013).
  35. Nakae, S., et al. Antigen-specific T cell sensitization is impaired in IL-17-deficient mice, causing suppression of allergic cellular and humoral responses. Immunity. 17 (3), 375-387 (2002).
  36. von Vietinghoff, S., Ley, K. IL-17A controls IL-17F production and maintains blood neutrophil counts in mice. Journal of Immunology. 183 (2), 865-873 (2009).
  37. Langrish, C. L., et al. IL-23 drives a pathogenic T cell population that induces autoimmune inflammation. Journal of Experimental Medicine. 201 (2), 233-240 (2005).
  38. Chen, Y., et al. Anti-IL-23 therapy inhibits multiple inflammatory pathways and ameliorates autoimmune encephalomyelitis. Journal of Clinical Investigation. 116 (5), 1317-1326 (2006).

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved