Die Netzhaut ist eine hochspezialisierte Augenstruktur, die dafür verantwortlich ist, einfallende Lichtenergie in elektrische Signale umzuwandeln, die dann vom Gehirn zur visuellen Wahrnehmung verarbeitet werden. Die menschliche Netzhaut enthält einen dynamischen Bereich von Zelltypen, hochorganisiert in einer einzigartigen lamellenförmigen Struktur, die aus zwei synaptischen und drei Kernschichtenbesteht 1 (Abbildung 1). Die retinale Homöostase wird durch die komplizierten Verbindungen zwischen neuroretinalen Zellen, Blutgefäßen, Nerven, Bindegewebe und dem RPE1 aufrechterhalten. Aufgrund der ausgefeilten Netzhautanatomie und Physiologie sind die Mechanismen vieler Netzhauterkrankungen immer noch wenig verstanden2,3,4,5. Um Netzhauterkrankungen besser untersuchen zu können, wurden HORC-Modelle entwickelt6,7,8,9. Im Vergleich zu Tierversuchen und In-vitro-Kulturen sind HORC-Modelle von Vorteil, da sie die dynamische zelluläre Umgebung und komplexe neurovaskuläre Interaktionen in situ beibehalten und ein gutes Modell für die klinische Translation bieten.

Abbildung 1: Hintere Augenstrukturen des menschlichen Auges. Anterior bis posterior sind die Netzhautschichten: Nervenfaserschicht (NFL), Ganglienzellschicht (GCL), innere plexiforme Schicht (IPL), innere Kernschicht (INL), äußere plexiforme Schicht (OPL), äußere Kernschicht (ONL), Photorezeptor-Innensegment (IS) und Photorezeptor-Außenschicht (OS). Zu den Zellen innerhalb der Netzhaut gehören Ganglienzellen (blau), amakrine Zellen (gelb), bipolare Zellen (rot), horizontale Zellen (violett), Stäbchenphotorezeptoren (rosa) und Zapfenphotorezeptoren (grün). Der Glaskörper befindet sich vor der Netzhaut. RpE, Bruch-Membran, Aderhaut und Sklera befinden sich hinter der Netzhaut. Beachten Sie, dass das gezeigte Bild nur eine schematische Darstellung der Netzhaut ist und das Verhältnis von Zellen / Netzhautkonnektivität innerhalb jeder Schicht möglicherweise nicht auf die In-vivo-Einstellung hinweist. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Zuvor charakterisierte HORC-Protokolle6,7,8,9 beinhalteten die Trennung der Netzhaut von der darunter liegenden RPE-Aderhaut und Sklera mit einem chirurgischen Trephin. Ohne die Unterstützung durch diese zugrunde liegenden Strukturen wird die durchscheinende Netzhaut jedoch dünn, schwer zu handhaben und Werkzeuge wie eine Zette können ihre Integrität leicht stören. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Isolierung der Netzhaut in Kultur ohne RPE Ganglienzellapoptose und Photorezeptordegeneration verursacht10,11,12. Daher wäre ein alternatives HORC-Protokoll nützlich, das den Verlust der Netzhautintegrität minimiert und die In-vivo-Umgebung besser nachahmt. Dies ist besonders wichtig bei der Untersuchung von Mechanismen von Netzhauterkrankungen, da körperliche Verletzungen während des Explant-Handlings Artefakte verursachen können. Ziel dieser Studie war es daher, ein neuartiges HORC-Modell zu entwickeln, das die RPE-Aderhaut und die Sklera umfasst, um die Integrität der Netzhaut während der Explant-Handhabung und -Kultur zu schützen.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Netzhautexplanten extrahiert, die zwischen dem Restgetres und der darunter liegenden RPE-Aderhaut und Sklera "eingeklemmt" waren. Bei den Sandwich-Explantaten belastet der Glaskörper die Netzhaut, um netzhautablösung und -faltung zu verhindern, während die zähe, faserige Sklera sowohl als Gerüst für die strukturelle Unterstützung als auch als Kontaktpunkt für die Zierzette fungiert. Darüber hinaus haben Tiermodelle gezeigt, dass die Beibehaltung des RPE in Kultur Netzhautdegeneration und Gliavermehrung verhindern kann, eine Reaktion von Müller-Zellen auf Gefahrensignale wie Hypoxie und Entzündung10,11,12.
Zur Charakterisierung des Modells wurden Sandwich-Netzhaut-Explanten mit Hämatoxylin und Eosin (H & E) gefärbt, um anatomische Strukturen zu bewerten, und es wurde eine Immunhistochemie (IHC) durchgeführt, bei der Explanten mit terminaler Desoxynukleotidyltransferase dUTP-Nick-End-Markierung (TUNEL, ein apoptotischer Zellmarker), Gliafibrilläres saures Protein (GFAP, eine Netzhautentzündung und Müller-Zellaktivierungsmarker) und Vimentin, ein Marker für die Integrität von Müller-Zellen, markiert wurden. Um festzustellen, ob dieses Modell zur Entwicklung molekularer Krankheitszeichen veranlasst werden kann, wurden die Explanten hoher Glukose (HG) mit entzündungsfördernden Zytokinen (Cyt), Interleukin-1β (IL-1β) und Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) ausgesetzt, einer Kultivierungsumgebung, die nachweislich diabetische Retinopathie (DR) in Zell- und Tierkrankheitsmodellen nachahmt13,14,15. Luminex-Assays wurden im DR-Modell verwendet, um Zytokine zu messen, die in das Kulturmedium freigesetzt wurden.