Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Bu yöntem, katarakt ameliyatını modeller: in vivo yetişkin farelerden lens lifi hücrelerini çıkararak ve bağlı lens epitel hücreleri (LEC'ler) ile kapsül torbasını geride bırakarak. Yaralanma yanıtı daha sonra cerrahi sonrası moleküler ve morfolojik kriterler kullanılarak çeşitli zamanlarda değerlendirilir.
Katarakt cerrahisi (CS), dünya çapında görme bozukluğunun önemli bir nedeni olan katarakt için etkili bir tedavi yöntemidir. Bununla birlikte, CS oküler inflamasyona yol açar ve uzun vadede, lens epitel hücrelerinin (LEC'ler) cerrahi sonrası aşırı büyümesi ve bunların miyofibroblastlara ve/veya anormal lif hücrelerine dönüşümü nedeniyle posterior kapsüler opaklaşma (PCO) ve/veya lens çıkığı ile sonuçlanabilir. Bununla birlikte, CS'nin inflamasyon ve PCO ile sonuçlandığı moleküler mekanizmalar hala belirsizdir, çünkü çoğu in vitro model, in vivo olarak görülen LEC'lerin yara iyileşme tepkisini özetlemezken, tavşanlar gibi geleneksel katarakt cerrahisi hayvan modelleri, gen ekspresyonunun genetik manipülasyonuna izin vermez. Son zamanlarda, laboratuvarımız ve diğerleri, proinflamatuar sinyalleme ve LEC epitelinden mezenkimal geçişe indüksiyonu yönlendiren moleküler mekanizmaları incelemek için genetik olarak değiştirilmiş fareleri başarıyla kullandı ve bu da PCO patogenezine yeni bir bakış açısı getirdi. Burada, farelerde katarakt cerrahisinin modellenmesi için yerleşik protokolü rapor ediyoruz, bu da LEC'lerin RNAseq yoluyla lens lifi hücresinin çıkarılmasına verdiği yanıtın sağlam transkripsiyonel profillenmesine, yarı kantitatif immünofloresan ile protein ekspresyonunun değerlendirilmesine ve inflamasyon gibi akut sekellerin patogenezine katıldığı varsayılan genlerin işlevini test etmek için modern fare genetiği araçlarının kullanılmasına ve ayrıca LEC'lerin daha sonra miyofibroblastlara dönüştürülmesine izin veriyor ve/veya anormal lens fiber hücreleri.
Lens, retina 1,2,3 üzerine net bir şekilde odaklanmış bir görüntü üretmek için ışığı kıran oldukça organize, şeffaf bir dokudur. Bu özel organ, lensi gözün diğer kısımlarından izole eden kesintisiz bir bazal membran (kapsül) ile çevrilidir. Kapsülün iç ön yüzeyi, daha sonra lens ekvatorunda lens3'ün büyük çoğunluğunu oluşturan lens fiber hücrelerine farklılaşan tek katmanlı bir lens epitel hücresi (LEC'ler) oluşturur. Yaşlanma, genetik mutasyon, UV radyasyonu, oksidatif stres ve oküler travma gibi faktörler nedeniyle lens şeffaflığını kaybettiğinde katarakt oluşur4. Katarakt, dünya çapında, özellikle de tıbbi bakımın yetersiz olduğu ülkelerde körlüğün önde gelen bir nedenidir5. Bununla birlikte, bu durum artık opak lens hücrelerinin, merkezi lens kapsülünün ve bağlı lens epitelinin çıkarıldığı fakoemülsifikasyon yoluyla cerrahi olarak çıkarılması ve ardından lensin hücresel kütlesini emilebilen daha küçük parçalara ayırmak için titreşimli bir probun kullanılmasıyla kolayca tedavi edilmektedir; bazı ekli ekvator LEC'leri ile kapsüler bir çanta bırakarak1. Görme daha sonra en yaygın olarak yapay bir göz içi lensin (GİL) cerrahi sonrası implantasyonu ile geri yüklenir.
Katarakt cerrahisi (CS) katarakt için oldukça etkili ve minimal invaziv bir tedavi olsa da, bir hastanın cerrahi sonrası iyileşmesi, oküler inflamasyonun gelişmesiyle akut olarak engellenebilir 5,6,8. Bu iltihaplanma ameliyat sonrası ağrıya, retina dekolmanına yol açan retina ödemine ve ayrıca üveit ve glokom gibi diğer enflamatuar ve fibrotik durumların alevlenmesine neden olabilir 4,7,8,9. KS sonrası oküler inflamasyon (PKS) genellikle kötü hasta uyumu veya damlasız katarakt cerrahisi ile boğuşan ve uçuşan cisimlerin prevalansının artmasına yol açabilen anti-inflamatuar göz damlaları ile tedavi edilir 8,10,11. Uzun vadede, CS'nin sonuçları posterior kapsüler opaklaşmanın (PCO) gelişmesiyle tehlikeye girebilir12. PCO, ameliyattan sonra geride kalan rezidüel LEC'ler yara iyileşme tepkisi verdiğinde, çoğaldığında ve aylar ila yıllar sonra arka lens kapsülüne göç ettiğinde ortaya çıkar ve PCS ikincil görme tıkanıklığına katkıda bulunur13,14.
PCO'yu araştıran literatürün çoğu, aktif dönüştürücü büyüme faktörü beta (TGFβ) ile tedavi yoluyla kültürde miyofibroblastlara LEC dönüşümünün indüksiyonuna dayandığından, CS'nin bu tür akut ve kronik yanıtlara yol açtığı moleküler mekanizmaları anlamak, bu alanda büyük bir zorluk teşkil etmektedir12,15. İn vitro kültürlenmiş kadavra lenslerinden oluşturulan insan kapsüler torba modelleri, LEC'ler doğal bazal membranları üzerinde kültürlendiğinden, ancak mekanik olarak manipüle edilmesi zor olduğundan, göz içi ortamı özetlemediğinden ve lensten lense (veya donörden donöre) değişkenlik nedeniyle doğal olarak değişken olduğundan, lens PCS'nin biyolojisini daha iyi yansıtır16,17. Tavşan 1,18 ve insan olmayan primat19,20 in vivo katarakt cerrahisi modelleri bu sorunların bazılarının üstesinden gelir, ancak yine de mekanik çalışmalar için manipüle edilmesi kolay değildir. Özellikle, memeli lens rejenerasyonu ile ilgili önceki bir çalışma, lens lifi hücrelerinin farelerden çıkarılmasından sonraki dört hafta içinde önemli lens rejenerasyonu buldu, lens epitel hücrelerini ve kapsülü geride bırakırken, tüm lens çıkarıldığında lens büyümesi meydana gelmedi21,22. Daha sonra bu prosedürü kolaylaştırdık ve LEC'lerin lens fiber hücresinin çıkarılmasına akut tepkisinin incelenmesi ve daha sonra bunların miyofibroblast ve fiber hücre özelliklerine sahip karışık bir hücre popülasyonuna dönüştürülmesi için optimize ettik.
Katarakt cerrahisinin bu fare modelini kullanarak, lens epitel hücrelerinin, kanonik TGFβ sinyallemesinin başlamasından önce 24 saat PCS12,23 gibi erken bir sürede fibrotik belirteçleri eksprese etmeye başlarken, çok sayıda proinflamatuar sitokin23 üretmek için transkriptomlarını 6 saatlik PCS ile büyük ölçüde yeniden şekillendirdiğini gösterdik. Bu modeli kullanan nakavt farelerde yapılan mekanik deneyler, LEC'ler tarafından hücresel fibronektin ekspresyonunun, muhtemelen hem fibrotik ECM'nin montajındaki rolü hem de hücre sinyalizasyonu12 nedeniyle, sürekli bir fibrotik yanıt PCS için gerekli olduğunu ortaya koymuştur. Diğer çalışmalar, TGFβ aktivasyonundaki işlevi nedeniyle LEC'lerin miyofibroblastlara geçişi için αVβ8-integrinin gerekli olduğunu gösterdi ve bu yaklaşımın anti-PCO terapötik lead'leri tanımlama potansiyeli, bir αVβ8-integrin antagonisti de LEC EMT15'i bloke etti.
Burada, katarakt cerrahisine LEC yanıtını modellemek için lens kapsülünü ve LEC'leri geride bırakırken canlı farelerden (Şekil 1ve Şekil 4) lens lifi hücrelerinin nasıl çıkarılacağını açıklayan ayrıntılı bir protokol sunuyoruz.
Aşağıdaki protokol, Delaware Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından #1039-2021-1 protokolü kapsamında onaylanmıştır. Görme ve Görme Araştırmaları Derneği (ARVO) Oftalmik ve Görme Araştırmalarında Hayvanların Kullanımıiçin 24 uyarınca, tüm oküler sağkalım ameliyatları sadece bir gözde yapılabilir. Bu protokolde kullanılan reaktifler ve aletler hakkında ayrıntılar için Malzeme Tablosuna bakın. Lens liflerinin çıkarılması ve dikilmesi için alternatif yaklaşımlar Şekil 2 ve Şekil 3'te gösterilmiştir.
1. Hayvanlar
2. Solüsyonların ve cerrahi aletlerin hazırlanması
3. Anesteziden önce
4. Anestezi
5. Kesi yapılması
6. Lens liflerinin kapsül torbasından ayrılması
7. Ön kamaranın şişirilmesi ve kornea kesisinin dikilmesi
8. Ameliyat sonrası bakım
NOT: Göze topikal antibiyotikli merhem sürülür ve analjezik ajanlar uygulanır. Fareler genellikle ilk ameliyattan sonra sıkıntı belirtileri göstermezler. Gerekirse, buprenorfinin yavaş salınımlı versiyonu kullanılabilir.
9. Hayvan iyileşmesinin izlenmesi
10. Ötenazi
11. Toplanan lens dokuları üzerinde daha fazla analiz yapılması
Bu cerrahi yöntemden elde edilen sonuçlara dayanarak, Duncan Laboratuvarı, ameliyat sonrası lens epitel hücrelerinin yaralanma tepki süresi seyrini oluşturmak için katarakt cerrahisinin bu fare modelini kullanmıştır (Şekil 5). Ameliyattan 6 saat sonra, lens epitelyal transkriptomunun %5'i, çok sayıda acil erken yanıt geninin ve proinflamatuar sitokinlerin23 yukarı regülasyonu dahil olmak üzere diferansiyel olarak eks...
Bu cerrahi teknik, geliştirmek için pratik gerektiren gelişmiş fare kullanımı ve mikro cerrahi beceriler gerektirir. Ustalaşması en zor olanı, yarayı kapatmak için korneaya ince dikişlerin yerleştirilmesidir. Deneycinin dikiş atma konusunda tamamen acemi olduğunu varsayalım. Bu durumda, önce ip ve bez kullanarak pratik yapmanız, ardından cerrahi kare düğümler yapmak için gerekli el hareketlerinde ustalaşmak için küçük meyveler üzerinde büyük çaplı dikişl...
Duncan laboratuvarı, bu ameliyat modelini kullanarak anti-PCO tedavilerini test etmek için Pliantx'ten finansal destek aldı.
Bu çalışma Ulusal Göz Enstitüsü (EY015279 ve EY028597) ve Delaware INBRE (P20 GM103446) tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5% Erythryomycin opthalmic ointment USP | Baush Lomb | 24208-910-55 | |
1% Atropine sulfate ophthalmic solution | Amneal | 60219-1748-2 | |
1% Tropicamide opthalmic solution USP | Akorn | 17478-102-12 | |
10-0 Nylon suture | Ethicon | 7707G | |
2.5% Phenylephrine hydrochloride ophtahlmic solution USP | Akorn | 17478-200-12 | |
26 G 1/2 Needles - straight | BD PrecisionGlide | 5111 | |
27 G 45° bent dispensing tip 1" | Harfington | ||
Balanced saline solution | Phoenix | 57319-555-06 | |
Bupranorphine (0.1 mg/kg) | APP Pharmaceticals | 401730D | |
Chlorhexidine solution | |||
Needle holder 2-110 | Duckworth & Kent | 2-110-3E | |
Noyes scissors, straight | Fine Science Tools | 12060-02 | |
SMZ800 Nikon model microscope | Nikon | ||
Sterile disposable scalpel No.11 | Feather | 2975#11 | |
Tweezers #5 Dumont | Electron Microscopy Sciences | 72700-D | |
Xylazine/Ketamine/Acepromazine (35 mg/kg, 80 mg/kg, 0.5 mg/kg) solution | APP Pharmaceticals | 401730D |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır