JoVE Logo
Faculty Resource Center
Authors
Librarians
High Schools
About

Sign In

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Representative Results

Discussion

Acknowledgements

Materials

References

Immunology and Infection

Induksjon av okulær overflatebetennelse og samling av involverte vev

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

Okulær overflatebetennelse skader det okulære overflatevevet og kompromitterer vitale funksjoner i øyet. Den nåværende protokollen beskriver en metode for å indusere okulær betennelse og samle kompromittert vev i en musemodell av Meibomian kjertel dysfunksjon (MGD).

Okulære overflatesykdommer inkluderer en rekke lidelser som forstyrrer funksjonene og strukturene i hornhinnen, bindehinden og det tilhørende okulære overflatekjertelnettverket. Meibomske kjertler (MG) utskiller lipider som skaper et dekklag som forhindrer fordampning av den vandige delen av tårefilmen. Neutrofiler og ekstracellulære DNA-feller befolker MG og den okulære overflaten i en musemodell av allergisk øyesykdom. Aggregerte nøytrofile ekstracellulære feller (aggNETs) formulerer en maskelignende matrise sammensatt av ekstracellulær kromatin som okkluderer MG-uttak og betingelser MG dysfunksjon. Her presenteres en metode for å indusere okulær overflatebetennelse og MG-dysfunksjon. Prosedyrene for å samle organer relatert til okulær overflate, som hornhinnen, bindehinden og øyelokkene, er beskrevet i detalj. Ved hjelp av etablerte teknikker for behandling av hvert organ, vises også de viktigste morfologiske og histopatologiske egenskapene til MG-dysfunksjon. Okulære ekssudater gir mulighet til å vurdere den inflammatoriske tilstanden til den okulære overflaten. Disse prosedyrene muliggjør undersøkelse av aktuelle og systemiske antiinflammatoriske inngrep på preklinisk nivå.

Hvert øyeblikk fyller på den glatte tårefilmen spredt over hornhinnen. Det okulære overflateepitelet letter fordelingen og korrekt orientering av tårfilmen på okulæroverflaten. Muciner er tilveiebrakt av hornhinnen og konjunktivepitelceller for å hjelpe til med å plassere den vandige delen av tårefilmen som kommer fra lacrimalkjertlene på øynenees overflate. Til slutt utskiller MG lipider som skaper et dekklag som forhindrer fordampning av den vandige delen av tårefilmen 1,2,3. På denne måten beskytter de koordinerte funksjonene til alle okulære organer den okulære overflaten....

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

Alle prosedyrer som involverer dyr ble utført i henhold til de institusjonelle retningslinjene for dyrevelferd og godkjent av dyrevelferdskommisjonen ved Friedrich-Alexander-Universitetet i Erlangen-Nürnberg (FAU) (tillatelsesnummer: 55.2.2-2532-2-1217). Kvinnelige C57Bl/6-mus i alderen 7-9 uker ble brukt i denne studien. Musene ble hentet fra kommersielle kilder (se materialtabell) og holdt i spesifikke patogenfrie forhold med 12 timers dag / natt sykluser.

1. Induksj.......

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

Denne protokollen beskriver de sekvensielle trinnene for å etablere en murine modell av okulær overflatebetennelse. Protokollene tar sikte på å vise hvordan man bruker terapi lokalt, oppnår okulære ekssudater og avgiftsassosierte tilbehørsorganer som sunne og betente øyelokk (figur 2), hornhinnen og bindehinden. Oppmerksomhet må betales når de øvre øyelokkene blir dissekert for isolering av bindehinden, og den må lagres i 1x PBS under disseksjonen av hornhinnen. Dette vil forhin.......

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

Den oljeaktige sekresjonen av Meibomian kjertlene er av stor betydning for et sunt øye22. Imidlertid kan obstruksjonen av disse talgkjertlene av aggregerte nøytrofile ekstracellulære feller (aggNETs) som stiller opp som parallelle tråder plassert på tarsalplatene i begge øyelokkene, forstyrre tårefilmen23. Denne forstyrrelsen resulterer i meibomisk kjerteldysfunksjon (MGD)1 og akselerert tårefordampning og betinger skaden på den okulære ove.......

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

Dette arbeidet ble delvis støttet av German Research Foundation (DFG) 2886 PANDORA Project-No.B3; SCHA 2040/1-1; MU 4240/2-1; CRC1181(C03); TRR241(B04), H2020-FETOPEN-2018-2020 Project 861878, og av Volkswagen-Stiftung (Grant 97744) til MH.

....

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

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved