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Este protocolo foi projetado para determinar os efeitos protetores das soluções artificiais contra a dessecação celular. Inicialmente, as células são expostas aos colírios secos para revestir as células. Em seguida, as células são secas, e a atividade metabólica é monitorada para avaliar se as formulações podem mitigar os efeitos prejudiciais do estresse de dessecação. Essas etapas são fundamentais para entender o impacto global que as formulações de olhos secos podem ter na viabilidade geral das células epiteliais córneas.
Depois que a maioria das formulações de olhos secos são removidas dos poços de cultura, a química das moléculas restantes que estão em contato com as células afetará a dessecação celular. Alguns produtos contêm micro-emulsões de óleos que minimizam a evaporação celular20. Estudo que avaliou a análise de atrito após a lavagem mostrou manutenção de baixo atrito para algumas formulações oculares secas que podem ser um indicador do tempo de residência aprimorado das formulações de olho seco21. Uma das limitações deste ensaio é que, embora a proteção contra a dessecação possa ser avaliada em comparação com outras formulações de olírio, a duração dessa proteção não pode ser determinada devido ao curto tempo de secagem avaliado. Tempos de secagem mais longos neste ensaio in vitro podem exigir o uso de culturas multicamadas que têm no geral mais conteúdo de umidade do que uma monocamada celular.
Os tempos específicos de incubação para as formulações nas células e a duração do tempo de secagem podem precisar ser ajustados se os valores de temperatura e umidade forem alterados. A seleção de um fluxo de temperatura, RH e ar para simular condições de estresse ambiental que podem contribuir para o olho seco pode ser difícil, pois as condições ambientais sazonais e locais são bastantevariáveis 21. As câmaras ambientais modernas para estudos humanos podem variar a temperatura entre 5 °C e 35 °C, e RH entre 5% e 95%22. Utilizando um evaporímetro e óculos bem equipados, foi determinado que em RH de 40-45% a taxa de evaporação da córnea foi de 0,037 μL/cm2/min e na RH de 20-25% a taxa de evaporação foi de 0,065 μL/cm2/min23. Se o modelo in vitro estiver olhando para o efeito protetor das formulações em condições de RH extremamente baixas, como em aviões15,desertos ou ambientes internos secos16,os tempos de incubação podem precisar ser reduzidos para acomodar as taxas de evaporação aprimoradas das células. No fluido lacrimal humano, uma variedade de lipídios derivados do meibomiano e outras glândulas estão presentes que protegem as lágrimas da evaporação. Estes lipídios têm diferentes pontos de fusão24. Mudanças de temperatura podem afetar a fluidez do fluido lacrimal, de modo que testes realizados à temperatura ambiente poderiam ter taxas de evaporação significativamente diferentes do que os testes realizados a 37 °C. Como a faixa média de temperatura da superfície ocular é de 32,9 a 36 °C25,recomenda-se a realização do teste perto desta faixa de temperatura.
Além do corante metabólico (alamarBlue) usado neste protocolo, existem outros reagentes químicos que podem ser usados para avaliar os efeitos das formulações do produto na atividade metabólica celular. Os sais de tetrazolium (MTT, XTT, MTS, WST) são produtos químicos alternativos que podem ser usados. A diferença nos sais de tetrazolium é que o MTT é uma molécula positivamente carregada para que possa entrar no citoplasma das células vivas26. O MTT torna-se insolúvel após sua redução por NAD(P)H27. Deve ser solubilizado antes de ler absorvância em um leitor de placas. Os outros sais de tetrazolium são carregados negativamente28. Elas devem ser reduzidas por moléculas secundárias fora da célula viva porque não podem entrar na célula e interagir diretamente com moléculas intracelulares29. Para os ensaios XTT, MTS e WST-1, a adição de um agente de acoplamento de elétrons 1-metoxi metossulfato de fenazina (PMS) pode melhorar o desempenho dos ensaios30. Em contraste com os ensaios metabólicos que usam sais de tetrazolium, a alamarBlue não requer um adicional de solubilização ou acoplamento de elétrons. Além disso, ao contrário de XTT, MTS ou WST-1, alamarBlue penetra membranas celulares e pode ser reduzido diretamente por enzimas celulares27,29. A comparação direta dos sais de alamarBlue com tetrazolium mostrou que a alamarBlue é mais sensível para avaliar a atividade metabólica de várias linhascelulares,incluindo HCEC3,27,31,32.
Outros pontos finais bioquímicos também podem ser considerados para avaliar a proteção das células epiteliais da córnea humana por dessecação. Corantes fluorescentes podem ser usados para detectar permeabilidade da membrana celular e atividade de esterásecelular 1. Além disso, a apoptose pode ser detectada por coloração para marcadores apoptóticos na superfície celular ou medindo para atividade caspase1,33. Outros ensaios determinaram os efeitos dos produtos oftálmicos nas junções apertadas do HCEC34. Esses ensaios poderiam ser incorporados em avaliações futuras utilizando os procedimentos de dessecação descritos neste artigo.
Há muitas causas de olho seco. O olho seco pode ser causado pela diminuição da secreção de lágrimas, aumento da inflamação da superfície ocular ou aumento da desidratação na superfície ocular. Para os indivíduos que têm o uso evaporativo do olho seco de um olírio seco que impede que suas células sequem durante as condições de dessecação podem aliviar os sintomas do olho seco. Um dos problemas em algumas formulações oculares secas é a presença de conservantes que podem prejudicar a superfície ocular. Ferir células não é útil para pacientes oculares secos, pois pode causar a morte de mais células, pois as células feridas são mais suscetíveis ao estresse de dessacação35.
Um artigo de revisão recente de Garrigue et al.36 fornece uma avaliação do conhecimento atual de como os produtos à base de lipídios agem para aliviar o olho seco evaporativo. Adicionar lipídios a lágrimas deficientes lipídicas pode impedir a evaporação, protegendo assim as células da dessecação. Além disso, os humectantes são moléculas que atraem e retêm água na superfície ocular37. Tanto glicerina em solução #1 quanto propilenoglicol em solução #3 são humectantes. A solução #3 mostrou maior efeito protetor do HCEC que pode ter sido devido às propriedades lipídicas e umectantes dos ingredientes de formulação.
Este protocolo é projetado para avaliar a atividade metabólica do HCEC após a exposição às formulações de olhos secos e ao estresse de dessecação. Utilizando os métodos descritos neste artigo, novos colírios não-estimulantes e protetores podem ser desenvolvidos para pessoas que sofrem de olho seco evaporativo.