Rogówka, która jest przezroczystą powierzchnią oka, składa się z trzech odrębnych warstw: nabłonka, zrębu i śródbłonka. Narząd ten ma największą gęstość unerwienia w organizmie i składa się głównie z włókien czuciowych (typu Aδ i C) pochodzących z gałęzi ocznej zwoju nerwu trójdzielnego. Włókna czuciowe przenikają przez obrzeża rogówki w środkowym zrębie w postaci dużych wiązek, które rozgałęziają się, aby pokryć powierzchnię. Następnie rozwidlają się, aby przebić błonę Bowmanna i utworzyć splot podpodstawny, który można łatwo rozpoznać po utworzeniu wiru w środku rogówki. Włókna te kończą się jako wolne zakończenia nerwowe na zewnętrznej powierzchni nabłonka. Są w stanie przekazywać bodźce termiczne, mechaniczne i chemiczne oraz uwalniać czynniki troficzne, które są niezbędne dla homeostazy nabłonka1,2. Neurotroficzne zapalenie rogówki (NK) jest chorobą zwyrodnieniową wpływającą na unerwienie czuciowe rogówki. Ta rzadka choroba wynika ze zmniejszenia lub utraty wrażliwości rogówki, co skutkuje mniejszą produkcją łez i słabymi właściwościami leczniczymi rogówki3. NK przechodzi przez trzy dobrze opisane etapy, od etapu 1, w którym pacjenci cierpią na wady nabłonka, do etapu 3, w którym dochodzi do topnienia zrębu i/lub perforacji rogówki4.
Klinicznie, pochodzenie tej choroby może być różnorodne. Pacjenci mogą stracić unerwienie rogówki po fizycznym urazie oka, operacji lub w wyniku chorób przewlekłych, takich jak cukrzyca5,6. Do tej pory proces patogenezy NK pozostaje słabo poznany, a możliwości terapeutyczne w przypadku tego zagrażającego wzrokowi schorzenia są bardzo ograniczone. Dlatego potrzebne jest lepsze zrozumienie charakterystyki defektów nabłonka, aby lepiej zrozumieć mechanizmy stojące za regeneracją tych włókien i potencjalnie je promować. W tym miejscu proponujemy kilka modeli uszkodzenia rogówki, które indukują NK u myszy.
Pierwszy model to ścieranie warstwy nabłonkowej rogówki za pomocą zadzioru oka. Model ten był badany głównie w kontekście regeneracji nabłonka u różnych zwierząt, takich jak gryzonie i ryby7,8,9, oraz w celu przetestowania cząsteczek wspomagających gojenie rogówki10,11. Fizjologicznie potrzeba 2-3 dni, aby komórki nabłonka zamknęły ranę. Fizjologiczny wzorzec unerwienia potrzebuje jednak więcej niż czterech tygodni, aby dojść do siebie po ścieraniu12,13. Podczas operacji zadzior gałki ocznej usuwa warstwę nabłonkową rogówki, która zawiera splot podpodstawny i wolne zakończenia nerwowe włókien. Procedura ta może być klinicznie porównana z pacjentami po fotorefrakcyjnej keratektomii (PRK) w celu skorygowania wad refrakcyjnych oka. Zabieg polega na usunięciu nabłonka rogówki, a następnie zmianie kształtu zrębu za pomocą lasera14. Pacjenci mogą doświadczyć kilku skutków ubocznych po takiej operacji, takich jak zmniejszenie gęstości nerwu rogówki przez 2 lata i zmniejszenie wrażliwości przez okres od 3 miesięcy do jednego roku po operacji15. Biorąc pod uwagę, że operacja wywołuje kruchość mikrośrodowiska rogówki, model ten może pomóc w zbadaniu tych skutków ubocznych i opracowaniu podejść terapeutycznych, które sprzyjałyby szybszemu unerwieniu, zmniejszając w ten sposób omawiane skutki uboczne.
Drugi model polega na przecięciu aksonów na obrzeżach rogówki za pomocą stempla biopsyjnego, wywołując wallerowskie zwyrodnienie centralnego unerwienia 16. Klinicznie metodę tę można porównać do keratoplastyki blaszkowatości przedniej, w której chirurg realizuje częściową trepanację rogówki w celu usunięcia części przedniej grubości rogówki i zastąpienia jej przeszczepem dawcy 17. Po keratoplastyce blaszkowej pacjenci mogą cierpieć na szereg objawów, w tym suchość oka, utratę unerwienia rogówki i odrzucenie przeszczepu18. Ten model aksotomii wykonany na nerwach rogówki może dostarczyć informacji na temat mechanizmów degeneracji włókien, która następuje po przeszczepie, a następnie regeneracji aksonów.
Trzecia metoda uszkadza nerwy rogówki za pomocą lasera. Za pomocą mikroskopu wielofotonowego na rogówce znieczulonych zwierząt indukuje się zwyrodnienie nerwów zlokalizowanych w polu optycznym w wyniku tworzenia się reaktywnych form tlenu (ROS), co prowadzi do uszkodzenia DNA i kawitacji komórkowej19. Ta metoda podsumowuje fotouszkodzenia rogówki wywołane nadmierną ekspozycją na naturalne promieniowanie UV (oparzenie słoneczne), które również wyzwala tworzenie ROS, prowadząc do uszkodzenia DNA20. Pacjenci, którzy cierpią z powodu oparzeń słonecznych rogówki, odczuwają duży ból, ponieważ pogorszenie stanu komórek nabłonka pozbawia wszystkie włókna rogówki.
Trzy opisane tutaj metody mają na celu umożliwienie badania procesu patogenezy NK i regeneracji aksonów. Są łatwe do odtworzenia i precyzyjne. Ponadto umożliwiają szybką rekonwalescencję i łatwe monitorowanie zwierząt.