Todos los procedimientos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso Animal (Número de protocolo: IACUC-2024-FK-007) y realizados de acuerdo con la Declaración de la Asociación para la Investigación en Visión y Oftalmología para el Uso de Animales en la Investigación Oftalmológica y Visual. Los ratones machos C57BL/6, de entre 8 y 10 semanas y con un peso de 20-25 g, fueron alojados en jaulas ventiladas individualmente bajo condiciones ambientales controladas de 22 ± 2 °C y humedad relativa del 50%-60%, con un ciclo claro y oscuro de 12:12 h. Estos animales específicos libres de patógenos se obtuvieron de los Laboratorios Charles River (véase Tabla de Materiales). Todos los ratones pasaron por un periodo de aclimatación de 1 semana para adaptarse al nuevo entorno antes de los procedimientos experimentales, con acceso sin restricciones a comida y agua estándar para roedores.
PRECAUCIÓN: Aspergillus fumigatus es un organismo patógeno que requiere contención de nivel 2 de bioseguridad. Todos los cultivos fúngicos deben manipularse en un armario certificado de seguridad biológica utilizando el equipo de protección personal adecuado, incluyendo guantes, batas de laboratorio y protección ocular. El dimetilsulfóxido (DMSO) es inflamable y puede penetrar en la piel; Maneja en zonas bien ventiladas y evita el contacto directo. La ketamina y la xilazina son sustancias controladas que requieren almacenamiento seguro y documentación adecuada según la normativa institucional.
Preparación experimental
Todos los reactivos, fármacos y materiales necesarios se prepararon según el flujo de trabajo experimental (véase la Tabla de Materiales y la Figura Suplementaria 1 para el esquema). Se prepararon soluciones de stock de ácido racémico (±)-α-lipoico (LA) utilizando ácido racémico α-lipoico (1,2-ditiolano-3-pentanoico) disueltos en DMSO hasta una concentración de 60 mM y almacenados en alicotas de un solo uso a -80 °C para evitar la degradación oxidativa. El inhibidor de Nrf2 ML385 y el inhibidor de HO-1 SnPPIX fueron preparados y alicitados de forma similar para uso único para evitar ciclos de congelación y descongelación. Todos los medios y suplementos de cultivo celular se preparaban en condiciones estériles y se precalentaban a 37 °C antes de su uso.
Todos los materiales contaminados con cultivos fúngicos, incluidos placas de agar, tubos de cultivo y plásticos desechables, fueron autoclavados a 121 °C durante 30 minutos antes de su disposición en contenedores de residuos de riesgo biológico. Los residuos químicos que contenían disolventes orgánicos se recogían por separado y se eliminaban mediante protocolos institucionales de salud y seguridad ambiental. Tejidos animales y cadáveres fueron incinerados mediante servicios aprobados de residuos biomédicos.
Cultivo fúngico y preparación de infecciones
Aspergillus fumigatus se cultivó en agar dextrosa Sabouraud a 37 °C durante 5-7 días hasta que se observó la formación de conidales maduros. Los conidios se cosecharon inundando cultivos maduros con solución salina estéril protegida con fosfato (PBS) que contenía 0,05% Tween-80, y las suspensiones conidales se filtraron mediante gasas estériles para eliminar fragmentos hifales. La concentración de conidal se determinó mediante un hemocitómetro y se ajustó a concentraciones establecidas basándose en modelos publicados de queratitis fúngica. Para los experimentos in vitro, se seleccionó 1 x 106 conidios/mL (multiplicidad de infección de 10:1) basándose en estudios previos que demostraron que esta concentración induce respuestas inflamatorias robustas en células epiteliales corneales, manteniendo a la vez una viabilidad celular adecuada para análisisposteriores 16,17. Para los estudios in vivo, se eligió 1 x 107 conidios/mL, ya que este inóculo produce queratitis consistente y de gravedad moderada con puntuaciones reproducibles de la enfermedad al quinto día tras la infección, proporcionando un rango dinámico suficiente para evaluar la eficacia terapéutica sin mortalidadexcesiva 16,19.
Tratamiento animal e infección corneal
Bajo anestesia general (inyección intraperitoneal de ketamina 100 mg/kg y xilazina 10 mg/kg), se indujo queratitis fúngica creando tres arañazos lineales de 1 mm en la córnea central usando una aguja estéril de 25G, seguida de la aplicación tópica de 5 μL de suspensión conidal de A. fumigatus . Los ratones fueron asignados aleatoriamente a grupos de tratamiento (n=8 por grupo): control (no infectado), control infectado, infectado + tratamiento LA (60 μmol/L tópico 4 veces al día) y infectados + LA + tratamiento con SnPPIX (LA más 5 mg/kg de SnPPIX intraperitonealmente al día). La evaluación clínica y la recogida de tejidos se realizaron al quinto día tras la infección.
Precauciones en el manejo de animales: Todos los procedimientos que involucren animales anestesiados deben realizarse en condiciones asépticas. Monitoriza continuamente a los animales durante la anestesia para detectar depresión respiratoria. Eliminar la cama contaminada, los residuos quirúrgicos y los tejidos infectados mediante autoclavado seguido de incineración según los protocolos institucionales de gestión de residuos biológicos.
Cultivo celular y tratamiento
Las células epiteliales corneales humanas (HCEC) se obtuvieron de ATCC y se mantuvieron en medio DMEM/F-12 suplementado con suero bovino fetal al 10%, 1% penicilina-estreptomicina y 1% L-glutamina a concentraciones equimolares a 37 °C en una atmósfera humidificada del 5% de CO₂. Las células se subcultivaban cada 3-4 días al alcanzar una confluencia del 80%-90% y se usaban entre los pasos 3-8 para asegurar la consistencia. Para tratamientos experimentales, las células se sembraron en 5 x 10⁴ células por pozo en placas apropiadas y se dejaron adherir durante 24 horas antes del tratamiento. En todos los experimentos mecanicistas in vitro , las células se expusieron primero a conidios de Aspergillus fumigatus con una multiplicidad de infecciones (MOI) de 10:1 durante 4 horas para establecer la infección, seguida de la adición de LA (60 μM), ML385 (5 μM) o SnPPIX (1 μM) sola o en combinación durante 24 horas adicionales antes de la recogida de la muestra. Este diseño secuencial permite evaluar los efectos terapéuticos de LA sobre el desafío fúngico establecido en lugar de un tratamiento profiláctico.
Evaluación de la viabilidad celular (análisis CCK-8)
La viabilidad celular se evaluó utilizando el Kit de Recuento Celular-8 (CCK-8). Las células se sembraron en placas de 96 pozos a 5 x 104 células por pozo e incubadas durante 24 horas antes del tratamiento. Tras la exposición al fármaco, se añadieron 10 μL de solución de CCK-8 a cada pozo y se incubaron placas durante 2 horas a 37 °C. La absorbancia se midió a 450 nm usando un lector de microplacas multimodo. Cada condición experimental se realizó en octuplicat, y los experimentos se repitieron tres veces de forma independiente. La concentración de control del vehículo (DMSO) se mantuvo por debajo del 0,1% para evitar efectos citotóxicos.
Extracción de ARN y PCR cuantitativa en tiempo real
El ARN total se aisló de células cultivadas y tejidos corneales utilizando el Mini Kit RNeasy según el protocolo del fabricante. Las muestras de tejido se homogeneizaron en un tampón RLT utilizando un homogeneizador tisular durante 2 minutos a 50 Hz. La calidad y concentración de ARN se evaluaron con un espectrofotómetro, utilizando muestras con proporciones 260/280 de 1,8-2,0 para análisis posteriores. La síntesis de cDNA de primera cadena se realizó utilizando el Kit de Transcripción Inversa de ADNc de Alta Capacidad con 1 μg de ARN total por reacción. La PCR cuantitativa se realizó utilizando mezcla maestra qPCR basada en SYBR Green en un sistema de PCR en tiempo real, con desnaturalización inicial a 95 °C durante 2 minutos, seguida de 40 ciclos de 95 °C durante 15 s y 60 °C durante 1 minuto. Se realizó un análisis de curva de fusión para verificar la especificidad del amplicón. Todos los cebadores fueron validados para su eficiencia (90%-110%) y especificidad antes de su uso. La expresión relativa de ARNm se calculó utilizando el método 2(-ΔΔCT) con GAPDH como gen de referencia.
Extracción de proteínas y análisis de Western blot
Para la extracción total de proteínas, las células y tejidos se lisaron en un tampón RIPA suplementado con cócteles de proteasa y inhibidores de fosfatasa. Las fracciones de proteínas nucleares y citoplasmáticas se prepararon utilizando los reactivos de extracción nuclear y citoplasmática NE-PER según el protocolo del fabricante. Las concentraciones de proteínas se determinaron mediante el ensayo de Bradford. Cantidades iguales de proteína (30-50 μg) se separaron con SDS-PAGE y se transfirieron a las membranas de PVDF. Tras bloquear con leche desnatada al 5% en solución salina con Tween-20 con 0,1% Tween-20 durante 1 hora, las membranas se incubaron con anticuerpos primarios durante la noche a 4 °C, seguidas de anticuerpos secundarios conjugados con HRP apropiados durante 1 hora a temperatura ambiente. Las bandas proteicas se visualizaron utilizando reactivo de quimioluminiscencia mejorado con tiempos de exposición de 30-180 s dependiendo de la intensidad de la señal. Las bandas se cuantificaron utilizando el software ImageJ, con β-actina como control de carga para proteínas totales y lamina B1 para proteínas nucleares.
Evaluación clínica y análisis histológico
La gravedad de la enfermedad corneal se evaluó mediante un sistema estandarizado de puntuación clínica basado en protocolos establecidos para la queratitis fúngicamurina 22. El sistema de puntuación evalúa tres parámetros en una escala de 0 a 4: opacidad corneal (0 = clara, 4 = completamente opaca), irregularidad superficial (0 = lisa, 4 = ulceración grave con perforación) y respuesta inflamatoria (0 = sin infiltrado, 4 = infiltración densa con hipopión), con puntuaciones totales de 0 a 12. Todas las evaluaciones clínicas fueron realizadas por dos observadores independientes que fueron enmascarados para asignaciones de grupos de tratamiento, con un acuerdo entre observadores superior al 90%. Las fotografías córneas se capturaron utilizando un biomicroscopio de lámpara de rendija equipado con una cámara digital. Para el análisis histológico, los ojos fueron enucleados, fijados en paraformaldehído al 4%, incrustados en parafina y seccionados a 5 μm de espesor. Las secciones se tiñeron con hematoxilina y eosina para una evaluación morfológica general.
Ensayo inmunoenzimático ligado a enzimas (ELISA)
Los niveles secretados de IL-1β y TNF-α en supernadadores de cultivos celulares y homogeneados de tejido corneal se cuantificaron utilizando kits comerciales de ELISA según las instrucciones del fabricante. Se recogieron supernadores de cultivo celular tras 24 horas de tratamiento, mientras que los tejidos corneales se homogeneizaron en inhibidores de proteasas que contenían PBS. Las muestras se centrifugaron a 12.000 x g durante 10 minutos a 4 °C, y se utilizaron sobrenadantes para el análisis ELISA. Todas las muestras se analizaron en duplicado y las concentraciones de citocinas se calcularon a partir de curvas estándar.
Análisis estadístico
Todos los experimentos se realizaron con réplicas biológicas adecuadas (n ≥6 para estudios in vitro , n =8 para estudios en animales) y se repitieron al menos 3 veces de forma independiente. Los datos se presentan como media ± error estándar de la media (SEM). El análisis de datos se realizó utilizando GraphPad Prism versión 9.0. Específicamente, utilizamos la función de la prueba de normalidad (Shapiro-Wilk) para evaluar la distribución de datos, ANOVA unidireccional con la prueba de comparaciones múltiples de Tukey para experimentos con más de dos grupos, y la prueba t de Student no emparejada para comparaciones entre dos grupos. Los gráficos se generaban como gráficos de barras agrupados con puntos de datos individuales superpuestos como diagramas de dispersión, con barras de error que representaban el error estándar de la media.