L'innervazione sensoriale corneale svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'integrità della superficie oculare e dell'omeostasi immunitaria. La cornea è uno dei tessuti più densamente innervati del corpo, fornito prevalentemente dalla divisione oftalmica del nervo trigemino1. Questi nervi sensoriali non solo mediano la nocicezione e i riflessi dell'ammiccamento, ma regolano anche la proliferazione epiteliale, la guarigione delle ferite e la sorveglianza immunitaria 2,3. Qualsiasi interruzione dell'innervazione sensoriale può, quindi, compromettere la barriera corneale, alterando il microambiente della superficie oculare e aumentando la suscettibilità alle infezioni microbiche.
La disfunzione sensoriale corneale è associata a condizioni sistemiche come il diabete mellito e contribuisce a patologie oculari, tra cui la malattia dell'occhio secco, la cheratopatia diabetica, la cheratite neurotrofica e le complicanze post-chirurgiche 3,4,5,6,7,8,9,10 . La compromissione dei nervi sensoriali porta a una ridotta produzione di lacrime, assottigliamento epiteliale e guarigione ritardata delle ferite, che facilitano la colonizzazione batterica11,12. Tuttavia, il preciso legame meccanicistico tra la deplezione dei nervi sensoriali e l'adesione batterica rimane inadeguatamente compreso. Mentre gli studi hanno dimostrato un aumento dell'adesione batterica in seguito alla denervazione corneale, mancano modelli standardizzati che consentano un'indagine controllata di questa relazione.
Per colmare questa lacuna, abbiamo sviluppato un modello mirato di deplezione del nervo sensoriale corneale utilizzando bupivacaina, un bloccante dei canali del sodio a lunga durata d'azione che imita la neuropatia clinica senza causare danni permanenti ai nervi 13,14,15. Questo approccio farmacologico fornisce un metodo controllato e riproducibile per studiare la deplezione del nervo corneale e i suoi effetti sulla superficie oculare15. Integrando questo modello con saggi di adesione batterica, possiamo valutare sistematicamente l'impatto della deplezione del nervo sensoriale sulla colonizzazione microbica, imitando aspetti chiave della cheratopatia diabetica e della cheratite neurotrofica.
L'adesione microbica è un evento precoce critico nelle infezioni corneali, influenzato dalla composizione del film lacrimale, dalle proprietà della superficie epiteliale e dalle risposte immunitarie dell'ospite. Tra i diversi patogeni in grado di colonizzare la superficie oculare, S. aureus, S. epidermidis e P. aeruginosa rappresentano tre batteri clinicamente significativi con distinti meccanismi di adesione. P. aeruginosa, un batterio Gram-negativo altamente virulento, utilizza pili, flagelli e fattori di virulenza secreti per aderire rapidamente e invadere le cellule epiteliali corneali, portando spesso a grave cheratite ulcerosa16,17. Al contrario, S. epidermidis, un batterio commensale Gram-positivo, sfrutta prevalentemente le superfici epiteliali interrotte e le alterazioni del film lacrimale per stabilire biofilm, contribuendo a infezioni persistenti e spesso subcliniche18,19. Le differenze nelle strategie di adesione tra queste specie evidenziano la necessità di comprendere come la deplezione del nervo corneale alteri il microambiente oculare per favorire la colonizzazione batterica.
Una sfida chiave nello studio dell'adesione batterica è la scelta di un modello di inoculazione appropriato. Il modello convenzionale di lesione da graffio, frequentemente utilizzato negli studi sulle infezioni, crea difetti epiteliali per facilitare l'aderenza batterica. Sebbene efficace nella simulazione di infezioni indotte da traumi, questo approccio introduce significative variabili confondenti, tra cui un eccessivo danno tissutale e una risposta infiammatoria esagerata, che non rappresentano accuratamente le prime fasi della colonizzazione batterica nelle cornee neuropatiche. Inoltre, la variabilità delle lesioni meccaniche rende difficile ottenere risultati riproducibili. Per superare queste limitazioni, è necessario un metodo di inoculazione batterica più controllato e fisiologicamente rilevante.
La tecnica di blotting con salviette da laboratorio offre un approccio standardizzato alla deposizione batterica, garantendo un'aderenza batterica uniforme senza interrompere la barriera epiteliale20. Questo metodo imita da vicino gli scenari di suscettibilità del mondo reale, in cui l'adesione batterica si verifica in assenza di traumi meccanici evidenti ma in condizioni di composizione lacrimale alterata e omeostasi epiteliale. Eliminando la variabilità associata alle lesioni meccaniche, il metodo di wipe blotting di laboratorio fornisce una valutazione più accurata delle dinamiche di adesione microbica nelle cornee neuropatiche. Inoltre, consente la valutazione controllata dei contributi del film lacrimale alla colonizzazione batterica, che è particolarmente rilevante nei casi di disfunzione sensoriale corneale in cui la secrezione lacrimale è compromessa.
Dato il ruolo critico dei nervi sensoriali corneali nella regolazione della produzione lacrimale e dell'omeostasi epiteliale, è essenziale stabilire un modello riproducibile per studiare le conseguenze della deplezione del nervo sensoriale sull'adesione microbica. Questo studio mira a perfezionare un protocollo per la deplezione mirata del nervo sensoriale corneale utilizzando la bupivacaina, un anestetico locale a lunga durata d'azione, per valutarne gli effetti sulla secrezione lacrimale e sull'adesione batterica. Utilizzando una combinazione di applicazione di bupivacaina sottocongiuntivale e topica, questo approccio garantisce una deplezione sensoriale localizzata e sostenuta in un punto temporale definito di massima efficacia. Utilizzando questo modello, studiamo come la denervazione sensoriale altera le dinamiche di adesione di S. aureus, S. epidermidis e P. aeruginosa, fornendo preziose informazioni sulla relazione tra deplezione nervosa, alterazioni del film lacrimale e suscettibilità microbica. Questi risultati hanno implicazioni più ampie per la comprensione della suscettibilità alle infezioni in condizioni neuropatiche come la cheratopatia diabetica e la cheratite neurotrofica e offrono una base per studi futuri sulle interazioni neuroimmuni oculari e sugli interventi terapeutici.