$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De lens is een zeer georganiseerd, transparant weefsel dat licht breekt om een duidelijk scherp beeld op het netvlies te produceren 1,2,3. Dit gespecialiseerde orgaan is omgeven door een ononderbroken basaalmembraan (het kapsel), dat de lens isoleert van andere delen van het oog. Het binnenste voorste oppervlak van de capsule verankert een monolaag van lensepitheelcellen (LEC's), die vervolgens aan de lensevenaar differentiëren tot lensvezelcellen, die het overgrote deel van de lens uitmaken3. Een cataract treedt op wanneer de lens zijn transparantie verliest als gevolg van factoren zoals veroudering, genetische mutatie, UV-straling, oxidatieve stress en oogtrauma4. Staar is wereldwijd een belangrijke oorzaak van blindheid, vooral in landen met slechte medische zorg5. Deze aandoening is nu echter gemakkelijk te behandelen door chirurgische verwijdering van ondoorzichtige lenscellen door phaco-emulsificatie waarbij het centrale lenskapsel en het bevestigde lensepitheel worden verwijderd, gevolgd door het gebruik van een vibrerende sonde om de celmassa van de lens in kleinere fragmenten te breken die kunnen worden weggezogen; het achterlaten van een capsulaire zak met enkele bevestigde equatoriale LEC's1. Het gezichtsvermogen wordt dan meestal hersteld door postoperatieve implantatie van een kunstmatige intraoculaire lens (IOL).
Hoewel staarchirurgie (CS) een zeer effectieve en minimaal invasieve behandeling voor staar is, kan het postoperatieve herstel van een patiënt acuut worden belemmerd door de ontwikkeling van oogontsteking 5,6,8. Deze ontsteking kan postoperatieve pijn veroorzaken, netvliesoedeem dat leidt tot netvliesloslating, evenals verergering van andere inflammatoire en fibrotische aandoeningen zoals uveïtis en glaucoom 4,7,8,9. Oogontsteking post-CS (PCS) wordt over het algemeen behandeld met ontstekingsremmende oogdruppels die worden geplaagd door een slechte therapietrouw van de patiënt of druppelloze staaroperaties die kunnen leiden tot een verhoogde prevalentie van floaters 8,10,11. Op de lange termijn kunnen de resultaten van CS in het gedrang komen door de ontwikkeling van posterieure capsulaire opacificatie (PCO)12. PCO treedt op wanneer resterende LEC's die na de operatie achterblijven, een wondgenezingsreactie ondergaan, zich vermenigvuldigen en migreren naar het achterste lenskapsel na maanden tot jaren PCS, wat bijdraagt aan secundaire visuele obstructie13,14.
Het begrijpen van de moleculaire mechanismen waarmee CS resulteert in dergelijke acute en chronische reacties vormt een grote uitdaging in het veld, aangezien veel van de literatuur die PCO onderzoekt, berust op de inductie van LEC-conversie naar myofibroblasten in cultuur via behandeling met actieve transformerende groeifactor bèta (TGFβ)12,15. Modellen van menselijke kapselzakken gemaakt van in vitro gekweekte kadaverlenzen weerspiegelen beter de biologie van de lens-PCS, aangezien LEC's worden gekweekt op hun oorspronkelijke basaalmembraan, maar moeilijk mechanistisch te manipuleren zijn, de intraoculaire omgeving niet recapituleren en inherent variabel zijn vanwege de variabiliteit van lens tot lens (of donor tot donor)16,17. Konijn 1,18 en niet-menselijke primaat19,20 in vivo modellen van staarchirurgie overwinnen enkele van deze problemen, maar zijn nog steeds niet gemakkelijk te manipuleren voor mechanistische studies. Met name een eerdere studie van lensregeneratie bij zoogdieren vond een significante lensregeneratie binnen vier weken nadat lensvezelcellen van muizen waren verwijderd, waardoor de lensepitheelcellen en het kapsel achterbleven, terwijl er geen lenshergroei plaatsvond toen de hele lens werd verwijderd 21,22. Vervolgens hebben we deze procedure gestroomlijnd en geoptimaliseerd voor de studie van de acute respons van LEC's op lensvezelcelverwijdering en hun daaropvolgende conversie naar een gemengde populatie van cellen met myofibroblast- en vezelceleigenschappen.
Met behulp van dit muismodel van staarchirurgie hebben we aangetoond dat lensepitheelcellen hun transcriptoom drastisch hermodelleren met 6 uur PCS om talrijke pro-inflammatoire cytokines te produceren23, terwijl ze fibrotische markers al na 24 uur PCS12,23 tot expressie beginnen te brengen, voorafgaand aan het begin van canonieke TGFβ-signalering. Mechanistische experimenten bij knock-out muizen met behulp van dit model toonden aan dat cellulaire fibronectine-expressie door LEC's vereist is voor een aanhoudende fibrotische respons PCS, waarschijnlijk vanwege zowel zijn rol in de assemblage van de fibrotische ECM als celsignalering12. Andere studies toonden aan dat αVβ8-integrine nodig is voor de overgang van LEC's naar myofibroblasten vanwege zijn functie bij TGFβ-activering, en het potentieel van deze benadering om anti-PCO-therapeutische leads te identificeren werd bevestigd toen een αVβ8-integrine-antagonist ook LEC EMT15 blokkeerde.
Hier bieden we een gedetailleerd protocol waarin wordt beschreven hoe de lensvezelcellen van levende muizen kunnen worden verwijderd (Figuur 1en Figuur 4) terwijl het lenskapsel en de LEC's achterblijven om de LEC-respons op staaroperaties te modelleren.