Сенсорная иннервация роговицы играет решающую роль в поддержании целостности глазной поверхности и иммунного гомеостаза. Роговица является одной из наиболее плотно иннервированных тканей в организме, преимущественно снабжаемой глазным отделом тройничного нерва1. Эти сенсорные нервы не только опосредуют ноцицепцию и мигающие рефлексы, но также регулируют пролиферацию эпителия, заживление ран и иммунный надзор 2,3. Таким образом, любое нарушение сенсорной иннервации может поставить под угрозу роговичный барьер, изменяя микроокружение глазной поверхности и повышая восприимчивость к микробным инфекциям.
Сенсорная дисфункция роговицы связана с системными заболеваниями, такими как сахарный диабет, и способствует развитию глазных патологий, включая болезнь сухого глаза, диабетическую кератопатию, нейротрофический кератит и послеоперационные осложнения 3,4,5,6,7,8,9,10 . Нарушение чувствительных нервов приводит к снижению выработки слезы, истончению эпителия и замедленному заживлению ран, что способствует колонизации бактерий11,12. Тем не менее, точная механистическая связь между истощением сенсорных нервов и бактериальной адгезией остается недостаточно изученной. В то время как исследования продемонстрировали повышенную бактериальную адгезию после денервации роговицы, существует нехватка стандартизированных моделей, которые позволяют контролировать изучение этой взаимосвязи.
Чтобы восполнить этот пробел, мы разработали целевую модель истощения сенсорных нервов роговицы с использованием бупивакаина, блокатора натриевых каналов длительного действия, который имитирует клиническую нейропатию, не вызывая необратимого повреждения нервов 13,14,15. Этот фармакологический подход обеспечивает контролируемый и воспроизводимый метод изучения истощения роговичных нервов и его влияния на поверхность глаза15. Интегрируя эту модель с анализами бактериальной адгезии, мы можем систематически оценивать влияние истощения сенсорных нервов на микробную колонизацию, имитируя ключевые аспекты диабетической кератопатии и нейротрофического кератита.
Микробная адгезия является критическим ранним событием при инфекциях роговицы, на которое влияют состав слезной пленки, свойства поверхности эпителия и иммунные реакции хозяина. Среди разнообразных патогенов, способных колонизировать поверхность глаза, S. aureus, S. epidermidis и P. aeruginosa представляют собой три клинически значимые бактерии с различными механизмами адгезии. P. aeruginosa, высоковирулентная грамотрицательная бактерия, использует пили, жгутики и секретируемые факторы вирулентности для быстрого прикрепления и вторжения в эпителиальные клетки роговицы, что часто приводит к тяжелому язвенному кератиту16,17. Напротив, S. epidermidis, грамположительная комменсальная бактерия, преимущественно использует разрушенные эпителиальные поверхности и изменения слезной пленки для создания биопленок, способствуя персистирующим и часто субклиническим инфекциям18,19. Различия в стратегиях адгезии между этими видами подчеркивают необходимость понимания того, как истощение нервов роговицы изменяет микросреду глаза, способствуя бактериальной колонизации.
Ключевой проблемой в изучении бактериальной адгезии является выбор подходящей модели инокуляции. Обычная модель царапинной травмы, часто используемая в исследованиях инфекций, создает эпителиальные дефекты для облегчения адгезии бактерий. Несмотря на то, что этот подход эффективен в моделировании инфекций, вызванных травмой, он вводит значительные искажающие переменные, включая чрезмерное повреждение тканей и преувеличенную воспалительную реакцию, которые не точно отражают ранние стадии бактериальной колонизации в нейропатической роговице. Кроме того, вариабельность механических травм затрудняет достижение воспроизводимых результатов. Чтобы преодолеть эти ограничения, требуется более контролируемый и физиологически значимый метод бактериального посева.
Метод блоттинга с помощью лабораторных салфеток предлагает стандартизированный подход к отложению бактерий, обеспечивая равномерное прилипание бактерий без нарушения эпителиального барьера20. Этот метод близко имитирует реальные сценарии восприимчивости, в которых бактериальная адгезия происходит в отсутствие явной механической травмы, но в условиях измененного состава слезы и эпителиального гомеостаза. Устраняя вариабельность, связанную с механической травмой, метод блоттинга с помощью лабораторной салфетки обеспечивает более точную оценку динамики микробной адгезии в нейропатической роговице. Кроме того, это позволяет контролировать вклад слезной пленки в бактериальную колонизацию, что особенно актуально в случаях сенсорной дисфункции роговицы, когда секреция слезы нарушена.
Учитывая критическую роль сенсорных нервов роговицы в регулировании продукции слезы и эпителиального гомеостаза, важно создать воспроизводимую модель для изучения последствий истощения сенсорных нервов на микробную адгезию. Это исследование направлено на уточнение протокола целенаправленного истощения сенсорных нервов роговицы с использованием бупивакаина, местного анестетика длительного действия, для оценки его влияния на секрецию слезы и бактериальную адгезию. Используя комбинацию субконъюнктивы и местного применения бупивакаина, этот подход обеспечивает локализованное и устойчивое сенсорное истощение в определенный момент времени пиковой эффективности. Используя эту модель, мы исследуем, как сенсорная денервация изменяет динамику адгезии S. aureus, S. epidermidis и P. aeruginosa, предоставляя ценную информацию о взаимосвязи между истощением нервов, изменениями слезной пленки и восприимчивостью микробов. Эти результаты имеют более широкие последствия для понимания восприимчивости к инфекциям при нейропатических состояниях, таких как диабетическая кератопатия и нейротрофический кератит, и предлагают основу для будущих исследований глазных нейроиммунных взаимодействий и терапевтических вмешательств.