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La lente è un tessuto trasparente altamente organizzato che rifrange la luce per produrre un'immagine chiaramente a fuoco sulla retina 1,2,3. Questo organo specializzato è circondato da una membrana basale ininterrotta (la capsula), che isola il cristallino dalle altre parti dell'occhio. La superficie anteriore interna della capsula ancora un monostrato di cellule epiteliali del cristallino (LEC), che poi si differenziano all'equatore del cristallino in cellule di fibre del cristallino, che comprendono la stragrande maggioranza del cristallino3. La cataratta si verifica quando il cristallino perde la sua trasparenza a causa di fattori come l'invecchiamento, la mutazione genetica, le radiazioni UV, lo stress ossidativo e il trauma oculare4. La cataratta è una delle principali cause di cecità in tutto il mondo, in particolare nei paesi con scarse cure mediche5. Tuttavia, questa condizione è ora prontamente trattata con la rimozione chirurgica delle cellule opache del cristallino mediante facoemulsificazione in cui la capsula centrale del cristallino e l'epitelio del cristallino attaccato vengono rimossi, seguiti dall'uso di una sonda vibrante per rompere la massa cellulare del cristallino in frammenti più piccoli che possono essere aspirati; lasciando dietro di sé una sacca capsulare con attaccate alcune LEC equatoriali1. La vista viene quindi più comunemente ripristinata mediante l'impianto post-chirurgico di una lente intraoculare artificiale (IOL).
Sebbene la chirurgia della cataratta (CS) sia un trattamento altamente efficace e minimamente invasivo per la cataratta, il recupero post-chirurgico di un paziente può essere acutamente ostacolato dallo sviluppo di infiammazione oculare 5,6,8. Questa infiammazione può causare dolore post-chirurgico, edema retinico che porta al distacco della retina, nonché esacerbazione di altre condizioni infiammatorie e fibrotiche come uveite e glaucoma 4,7,8,9. L'infiammazione oculare post-CS (PCS) è generalmente trattata con colliri antinfiammatori che sono afflitti da scarsa compliance del paziente o chirurgia della cataratta senza gocce che può portare a un aumento della prevalenza di miodesopsie 8,10,11. A lungo termine, gli esiti della CS possono essere compromessi dallo sviluppo dell'opacizzazione capsulare posteriore (PCO)12. La PCO si verifica quando le LEC residue rimaste dopo l'intervento chirurgico subiscono una risposta di guarigione della ferita, proliferano e migrano sulla capsula posteriore del cristallino a mesi o anni di PCS contribuendo all'ostruzione visiva secondaria13,14.
Comprendere i meccanismi molecolari con cui la CS provoca tali risposte acute e croniche rappresenta una sfida importante nel campo, poiché gran parte della letteratura che studia la PCO si basa sull'induzione della conversione di LEC in miofibroblasti in coltura attraverso il trattamento con fattore di crescita trasformante attivo beta (TGFβ)12,15. I modelli di sacchi capsulari umani creati da lenti da cadavere coltivate in vitro riflettono meglio la biologia del PCS del cristallino poiché le LEC sono coltivate sulla loro membrana basale nativa ma sono difficili da manipolare meccanicamente, non ricapitolano l'ambiente intraoculare e sono intrinsecamente variabili a causa della variabilità da lente a lente (o da donatore a donatore) 16,17. I modelli in vivo di chirurgia della cataratta di coniglio 1,18 e primate non umano19,20 superano alcuni di questi problemi, ma non sono ancora facili da manipolare per studi meccanicistici. In particolare, uno studio precedente sulla rigenerazione del cristallino nei mammiferi ha rilevato una significativa rigenerazione del cristallino entro quattro settimane dalla rimozione delle cellule delle fibre del cristallino dai topi, lasciando dietro di sé le cellule epiteliali del cristallino e la capsula, mentre non si è verificata alcuna ricrescita del cristallino quando l'intero cristallino è stato rimosso21,22. Successivamente abbiamo semplificato questa procedura e l'abbiamo ottimizzata per lo studio della risposta acuta delle LEC alla rimozione delle cellule delle fibre del cristallino e alla loro successiva conversione in una popolazione mista di cellule con proprietà di miofibroblasti e cellule delle fibre.
Utilizzando questo modello murino di chirurgia della cataratta, abbiamo dimostrato che le cellule epiteliali del cristallino rimodellano drasticamente il loro trascrittoma entro 6 ore di PCS per produrre numerose citochine proinfiammatorie23, mentre iniziano ad esprimere marcatori fibrotici già 24 ore PCS 12,23, prima dell'inizio della segnalazione canonica del TGFβ. Esperimenti meccanicistici su topi knockout che utilizzano questo modello hanno rivelato che l'espressione cellulare di fibronectina da parte delle LEC è necessaria per una risposta fibrotica sostenuta PCS, probabilmente a causa sia del suo ruolo nell'assemblaggio della ECM fibrotica che della segnalazione cellulare12. Altri studi hanno dimostrato che l'αVβ8-integrina è necessaria per la transizione delle LEC ai miofibroblasti a causa della sua funzione nell'attivazione del TGFβ, e il potenziale di questo approccio per identificare i lead terapeutici anti-PCO è stato confermato come antagonista dell'αVβ8-integrina che ha anche bloccato LEC EMT15.
Qui, forniamo un protocollo dettagliato che descrive come rimuovere le cellule delle fibre del cristallino da topi viventi (Figura 1e Figura 4) lasciando dietro di sé la capsula del cristallino e le LEC per modellare la risposta LEC alla chirurgia della cataratta.