ネズミ角膜移植：固体臓器移植の最も一般的な形態を研究するためのモデル

サマリー

マウスは、角膜移植を含む多くの移植形態を研究するためのモデルとして使用されてきました。 このレポートでは、急性および後期の角膜移植の両方のマウスモデルについて説明します。

要約

角膜移植は、米国で最も一般的な臓器移植の形態であり、毎年45,000件から55,000件の手術が行われています。 この手順にはいくつかの動物モデルが存在し、マウスが最も一般的に使用される種です。 マウスを使用する理由は、この種を使用する際の相対的なコスト、免疫応答の研究を可能にする多くの遺伝的に定義された系統の存在、およびこの種の応答をさらに定義するために使用できる広範な試薬の存在です。 このモデルは、免疫抑制療法がない場合に角膜同種移植片が急性拒絶反応を生き残ることを可能にする、この組織の相対的な免疫特権状態に関与する角膜の因子を定義するために使用されています。 また、そのような同種移植片の拒絶において最も重要な要因を定義するためにも使用されてきました。 したがって、角膜同種移植片の受け入れと拒絶の両方のメカニズムに関して私たちが知っていることの多くは、角膜移植のマウスモデルを使用した研究によるものです。 急性角膜同種移植片拒絶反応のモデルを説明するだけでなく、後期角膜同種移植片拒絶反応のモデルを初めて提示します。

概要

角膜移植は、ヒトで行わ移植の最も成功したと一般的なタイプの一つです。この手術が行われる理由は、損傷、感染症^1、または非感染性角膜疾患²の他の形態の結果である。アメリカのアイバンク協会からフィギュアは、46000の上には、（：restoresight.org/eye_banks/eye_banks.htmlでのWebサイトを参照してください）​​2011年に行われたことを示している。その成功の指標は、同種移植片、角膜1年間故障率10〜15％の範囲で5年での成功率が^70％3-8を超えているということである。多くの研究が示したように、角膜の同種移植の成功は、直接目に免疫学的特権部位であるという事実に関連している。免疫特権部位として角膜の状態を担当する要因は、角膜内の両方血管およびリンパ管の欠如は、抗原提示細胞の相対的欠如、suppres角膜によって産生される因子を含むの免疫エフェクターfuntions ^9-15、MHCの低発現は¹⁶抗原、およびFasLの^17-20の発現。

しかし、成功のためのこれらの移植片を素因これらの要因にもかかわらず、それらは拒絶^3-7を受けない。したがって、この拒絶反応を媒介するそれらのメカニズムを理解するだけでなく、拒絶反応を防止するために、様々な治療法をテストする非常に重要である。そのために、我々はここで、制御の実験環境での角膜移植を研究するために20年以上にわたって使用されている角膜移植のマウスモデルを記述する。移植応答が最終的な移植組織が ​​失敗したか成功したかどうかを決定する協調して働いて、さまざまな要因が関与するので、任意のインビトロモデルにおけるこれらの要因の重要性を理解することは不可能である。結果的に、無傷の動物を用いた研究が成功またはfailuどちらにとって重要などのような要因を決定するために必要とされている移植された組織の再。

動物の他の種は角膜移植を研究するために使用されてきたが、他の種を用いて比較した場合、マウスモデルは、いくつかの利点を有する。最初は、特定の遺伝子を発現するかまたは機能移植におけるより良い研究することができる特異的な免疫学的因子の発現を欠くように遺伝子標的化されたマウスの多くの株が存在することである。また、動物の多くの他の種は存在しないマウスに特異的な多くの試薬（因子を中和する組換え因子および抗体の両方）がある。これらの要因が存在するため、このモデルは、急性角膜の同種移植片の応答^{15、17,18,20 -29}に関与し、関連する因子を同定するために広く使用されている。さらに、角膜移植に関与する因子の多くは、他の組織の移植において機能的であることが知られている。

プロトコル

注：この手順で使用するすべての動物は、ビジョンの研究のための協会と眼科文の眼科と視覚研究における動物の使用のためだけでなく、セントルイス大学で動物の監督委員会によって定めるガイドラインに従って扱われます。
注：すべての手術器具やソリューションは、目の微生物感染を制限するために手術前に滅菌される。これは、動物は、この手順のいくつかの痛みを経験しない間、我々は、鎮痛薬を使用しないことに留意すべきである。すべての鎮痛薬は、抗炎症性であり、角膜移植応答は、炎症を伴うため、系抗炎症薬の使用は、角膜移植不全に関与しているかの要因を決定する我々の能力を危うくするので、この理由による。

1.麻酔

1. ケタミン（86mgのIP注射によって、全身麻酔下で、ドナーとレシピエントマウスを置きます。98ミリグラム/ kg）およびキシラジン（13.04 mg / kgを）。
2. 通常、時間に30分を要する作業中は麻酔下でレシピエントマウスにしてください。その結果、常に意識を取り戻すの兆候のためのマウスを監視します。
3. 動物は乾燥を防ぐために麻酔をかけた後に手術を受けることはありません目にpuralube軟膏を適用します。

2。角膜移植

1. ドナー角膜ボタンを取得する。
   1. 動物が完全に麻酔したら、1％トロピカミドおよび2.5％塩酸フェニレフリンの点眼剤のカップルの投与により十分な散瞳を達成。
   2. 水平に頑丈な可動支持体の上に置かれ、ボード上のドナー動物の頭を置きます。目は操作全体を通して水平な位置にあることを保証するために、首全体でテープのストリップで頭を固定します。
   3. アウト、先端がメチルブルーで染色した直径2mmのトレフィンを使用して、中央角膜移植部位を裏打ちする。
   4. 鋭利な刃で、角膜に浸透し、ドナー内皮および基盤となるレンズへの損傷の可能性を減らすためにそれを深めるために前房内にのHealonを注入する。
   5. vannasはさみを持つドナー移植片を切除し、使用するまでハンクス平衡塩溶液を含む皿に置く。
   6. ドナー移植片が除去された後、CO ₂吸入によりドナーマウスを安楽死させる。
2. 移植床の準備。
   1. 受信者に対して2.1.2を通じて、2.1.1で説明したのと同じ手順を繰り返します。
   2. 直径1.5mmのトレフィンを使用して、受信者の移植部位を概説。
   3. 鋭利な刃で、角膜に浸透し、下層のレンズへの損傷の可能性を低減することを深めて前房へのHealonを注入する。
   4. vannasはさみを使って受信者から概説し、中央の角膜のボタンを外して捨てる。
3. 縫合移植
   1. 受取人の角膜のベッドの上で移植ドナーの角膜を置きます。十分なのHealonは、レンズとの直接接触による損傷からドナー内皮細胞を保護するために、ドナー角膜の下にあることを確認してください。
   2. 超微細な先端マイクロピンセットを使用して、その後オフネクタイ、受信者の側への完全な厚さの90％の深さを持つドナーを通じて、ドナー側に11-0ナイロン縫合糸の最初の一口を置く。
   3. 角膜が所定の位置に固定されると、角膜は8~10総縫合糸を有し、ドナー角膜がしっかりと整列し、受信者の角膜の移植床に取り付けられるようにmidcardinal結節縫合を行う。
4. 前房の深化
   1. 前房内にHBSSまたは気泡を注入することによって前房を深め、静かにセルローススポンジで漏れのため、角膜移植片の完全性をチェック。
      注：前房を改質することができない場合、cは確率が高い移植された角膜の将来の評価が非常に困難になり、また、潜在的ドナー角膜内皮機能不全、したがって、移植の失敗につながるataract。
5. 最終的評価
   1. 瞳孔が丸いと前房の深さが正常であることを決定するために、目を守ってください。
      注：瞳孔が丸いされていない場合、これは、虹彩を縫合中に破損したため、移植片が技術的失敗と見なされていることを示します。
   2. 目に抗生物質軟膏を適用します。オプション：7-0絹縫合糸で眼瞼を閉じます。
   3. 彼らは完全に目を覚ましていると、その後個別に手術後2日以上のためにそれらを収容するまで、マウスを観察します。

3.抜糸

1. 上記のように、蓋縫合糸が使用されているような場合には、マウスを麻酔し、48時間後に蓋縫合糸を除去する。
2. 術後7日目のマウスを麻酔。 suturを削除ES角膜移植を確保。縫合糸が除去され、動物が完全に目覚めた後は、そのケージに戻す。

4.臨床評価

1. 、白内障（レンズの曇り）、前房出血（前房中の血液）、適切な深さではない前房、あるいは角膜のかなりの不透明度を含む処置合併症の兆候に目を調べます。 「妥協」として、これらの合併症を証明するものを考えてみましょうとCO ₂吸入によってそれらを安楽死させる。
   1. 無麻酔のマウスのすべての検査を実行します。一方、目のより良いビューを有効にするために目をproptoseできるように、このようにしてマウスを拘束片手でマウスを保持する。観測が完了すると、そのケージに動物を返す。
2. 治療群に不慣れでは角膜移植の兆候を2〜3回、週に移植した角膜を評価するオブザーバを持っている拒絶反応または角膜移植の失敗。手術用顕微鏡またはこれらの観​​察のための水平細隙灯生体顕微鏡のいずれかを使用します。
   1. 以下のようにスケールが定義されている0〜5のスケールを使用して不透明度毎に角膜を評価する。
      1. 不透明度の兆候を持っていないもの角膜0~10のスコアを割り当てます。
      2. 最小限の表面的な不透明性を示すもの角膜にスコア1を割り当てます。
      3. マイルドで深い不透明度を表示しますが根底にある瞳と虹彩はまだ識別可能である角膜へ2のスコアを割り当てます。
      4. 虹彩は、瞳孔の余白を除いて詳細に見ることができない、請求間質不透明度を表示角膜3のスコアを割り当てる。
      5. 密な間質不透明度を表示しない根本的な構造は閲覧できない場合角膜に4のスコアを割り当てます。
      6. 完全に覆い隠さ瞳孔と虹彩との完全な不透明度と集中的な間質浮腫を表示角膜に5のスコアを割り当てます。
   2. また、これを達成するために1〜8の評価尺度を使用して、血管浸潤（新血管形成）の程度ごとに角膜を評価する4つの等しい四分円からなるとして角膜を表示​​し、これらの象限のそれぞれの中の血管の量を決定するその象限の広範な血管新生のために0（無血管）から2の範囲で得点。最終的な血管新生スコアを計算するために各象限から個々のスコアを追加します。
   3. 彼らは5週間までの時点で連続する2つの観察のための3のスコアを持っているかのように急性拒絶された角膜を分類します。
   4. その角膜5週目で透明であったマウスを分類しますが> 45日の時点で混濁を開発後期長期角膜同種移植片拒絶を受けたように、2つの連続した​​時点で3のスコアで、移植を投稿してください。移植片生存を分析するために、カプラン - マイヤー生存曲線を使用する。

モデル5.操作

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脾臓からの単一細胞の調製。

1. 単一細胞を調製するため、第一のドナーマウスを安楽死させる。その後、脾臓を除去します。
2. セルストレーナーに脾臓を置き、それを3ミリリットルのシリンジからシリンジプランジャを混乱させる。
3. ハンクス平衡塩類溶液10mlに再懸濁細胞を洗ってください。
4. 細胞懸濁液10μlを削除し、0.4％トリパンの10μlに青追加し、混ぜる。血球計数器にそれを追加し、中央のグリッド内のセルを数える。チューブ内の細胞数は、細胞数×10 ^4×2（トリパンブルーで希釈係数）10（チューブ内の容積）×である。

前房内への注入。

1. 前述のようにマウスを麻酔。
2. 解剖顕微鏡を使用して注射を行う。各房内注入のために、10 ⁶ 0.005ミリリットルボリューム内の脾臓細胞と33 Gの針を取り付け0.25ミリリットルのマイクロシリンジを使用しています。
   注：その他の操作モデルの特定の因子が、同所角膜同種移植手術後の果たし得る役割を決定するためのいずれかのアンタゴニストまたはアゴニストとして作用する試薬で動物を処理することによって行うことができる。

結果

角膜移植のマウスモデルが正常角膜同種移植片拒絶^19-23と角膜同種移植の受け入れ^{13、15,16,18、24-27}両方のメカニズムを特徴づけるために20年以上にわたって使用されてきた。このモデルは、FasLのを欠く動物は、角膜の同種移植片^15を受け入れることができなかったという点で、角膜の同種移植片の受け入れにFasL発現の重要性を確立するために使用した。また、血管内皮増殖因子受容体1モルホリノ処置は、角膜移植片生存^28を増加させること^を実証するために使用されてきた。コルチコステロイドは、任意の治療上の利点^29を開催して、非常に最近の報告では、このモデルは、角膜移植の前にマウスの前処理かどうかをテストするために使用された。著者らは、このような前処理は、角膜の同種移植片²⁹の生存率を改善したことを示した。これらのレポートは明らかにこのモデルの主な利点があることであることを実証1は、生きている動物にヒトで角膜移植の成功にとって重要であると考えられているそれらのものを学ぶことができます。 <...

ディスカッション

ここで説明する角膜移植のマウスモデルは、因子が最良の拒絶^{15,17,18,20、26-30}と角膜の受け入れ^21-25両方に関連付けられているかを予測するモデルでのヒト角膜同種移植片拒絶を研究する研究者を可能に同種移植片。患者が治療又は予防のいずれか拒絶³¹のいずれかに局所または全身ステロイド治療を与えられたヒト角膜移植とは異なり、このモデルは、典型的には、そのような治療の非存在下での同種移植拒絶に関連するこれらの要因を決定するために使用される。通常、移植の30〜40日以内に起こる急性の角膜同種移植拒絶反応のためのモデルに加えて、我々はまた、マウスと後期の多くの機能を模倣で45日後に移植を生じるような拒絶反応の後期長期モデルを提示これまでの動物でモデル化されていない-termおよび慢性拒絶^32,33。

T彼のモデルの強みは1つが、角膜同種移植の受け入れの比較的高速の責任だけでなく、角膜の同種移植失敗の最も責任あるメカニズムを決定され、様々なメカニズムを分析することができますということです。このモ...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ツァイス手術用顕微鏡	ツァイス	再構築
1 ml シリンジ	BD	305122
3 ml シリンジ	BD	309657
10 ml シリンジ	BD	309602
Vannus はさみ	Stortz	E-3387
11-0 縫合糸	アルコン	717939M
トレフィン 2.0 mm	Katena	K 2-7520
トレフィン 1.5 mm	Katena	K 2-7510
トリカイン 塩酸塩 0.5%	アルコン	NDC 0065-0741-12
ヒーロン	アボット	ヒーロン OVD
鉗子	FST	11251-20
7-0 縫合糸	アルコン	8065
2.5% フェニレフリン HCl	アルコン	NDC 61314-342-02
1%トロピカミド	バウシュ&Lomb	NDC-24208-585-59
Hamilton Syringe	ハミルトン	7654-01
33ゲージ針	ハミルトン	90033
セルストレーナー(100 μmナイロン)	BDファルコン	352360
血球計算盤	Cardinal Health	B3175
パンブルー	シグマ	T8154

トリ