Murina hornhinnetransplantation: En modell för att studera vanligaste formen av organtransplantation

Summary

Mice have been used as a model for studying many forms of transplantation, including corneal transplantation. We describe in this report a murine model for both acute and late-term corneal transplantation.

Abstract

Corneal transplantation is the most common form of organ transplantation in the United States with between 45,000 and 55,000 procedures performed each year. While several animal models exist for this procedure and mice are the species that is most commonly used. The reasons for using mice are the relative cost of using this species, the existence of many genetically defined strains that allow for the study of immune responses, and the existence of an extensive array of reagents that can be used to further define responses in this species. This model has been used to define factors in the cornea that are responsible for the relative immune privilege status of this tissue that enables corneal allografts to survive acute rejection in the absence of immunosuppressive therapy. It has also been used to define those factors that are most important in rejection of such allografts. Consequently, much of what we know concerning mechanisms of both corneal allograft acceptance and rejection are due to studies using a murine model of corneal transplantation. In addition to describing a model for acute corneal allograft rejection, we also present for the first time a model of late-term corneal allograft rejection.

Introduction

Hornhinnetransplantation är en av de mest framgångsrika och vanliga typer av transplantation som utförts på människor. Orsakerna till att denna operation utförs är en följd av skada, infektionssjukdomar ^1, eller andra former av icke-infektiös hornhinnans sjukdomar ^2. Siffror från Eye Bank Association of America visar att över 46.000 utfördes under 2011 (se hemsida: restoresight.org/eye_banks/eye_banks.html). En indikation på dess framgång är att ett år felfrekvens för allogena hornhinnan transplantat varierar från 10 till 15% och 5 år framgången är över 70% ^3-8. Eftersom många studier har visat, är framgången för korneala allogena transplantat direkt relaterad till det faktum att ögat är ett immunologiskt privilegierat ställe. Faktorer som ansvarar för hornhinnor status som en immun privilegium anges med brist på både blod- och lymfkärl i hornhinnan, en relativ brist på antigenpresenterande celler, faktorer som produceras av hornhinnan som suppress immuneffektorfunktioner funktionerna här ^9-15, lågt uttryck av MHC-antigener ^16, och uttrycket av FasL ^17-20.

Men trots dessa faktorer predisponerande dessa transplantat för framgång, de genomgår avslag ^3-7. Därför att förstå de mekanismer som förmedlar denna avvisande samt testa olika behandlingar för att förhindra avstötning är av avgörande betydelse. Därför beskriver vi här en musmodell av hornhinnetransplantation som har varit i bruk i över 20 år för att studera hornhinnetransplantation i en kontrollerad experimentell miljö. Sedan transplantationssvar involverar många olika faktorer som arbetar i konsert som kommer ultimata avgör om den transplanterade vävnaden misslyckas eller lyckas, är det inte möjligt att förstå vikten av dessa faktorer i några in vitro-modell. Därför är studier med intakta djur som krävs för att avgöra vilka faktorer som är viktiga för antingen framgång eller failure av transplanterad vävnad.

Medan andra arter av djur har använts för att studera hornhinnetransplantation, har den murina modellen flera fördelar vid jämförelse med användning av andra arter. Den första är att det finns många stammar av möss som uttrycker vissa transgener eller har gen-inriktade sakna uttryck av specifika immunologiska faktorer vars funktion i transplantation bättre kan studeras. Dessutom finns det många reagens (både rekombinanta faktorer och antikroppar som neutraliserar faktorer) som är specifika för möss och som inte finns för många andra djurarter. På grund av förekomsten av dessa faktorer, har denna modell använts i stor utsträckning för att identifiera relevanta faktorer som akuta hornhinnan transplantations svar ^{15, 17,18,20 -29.} Dessutom har många av de faktorer som hornhinnetransplantation är också kända för att vara funktionell i transplantation av andra vävnader.

Protocol

OBS: Alla djur som används i detta förfarande behandlas i enlighet med Föreningen för forskning i Vision och Ögon uttalande för användning av djur i oftalmisk och Vision Research samt de riktlinjer som fastställts av djurtillsynsutskott vid Saint Louis University. Anmärkning: Alla kirurgiska instrument och lösningar steriliseras före kirurgi för att begränsa mikrobiell infektion i ögat. Det bör noteras att medan djuren upplever viss smärta från detta förfarande har vi inte anställer analgetika….

Representative Results

Den murinmodell av hornhinnetransplantation har använts i över 20 år för att framgångsrikt karakterisera mekanismer både hornhinnan allograftavstötning 19-23 och hornhinnans allograft acceptans 13, 15,16,18, 24-27. Denna modell användes för att fastställa betydelsen av FasL uttryck i hornhinnan allograft acceptans, genom att djur som saknar FasL inte kunde acceptera hornhinnan allografter 15. Den har också använts för att visa att vascular endothelial growth factor receptor …

Discussion

Den murinmodell av hornhinnetransplantation beskrivs här gör det möjligt för forskaren att studera mänsklig hornhinnan allograftavstötning i en modell som förutsäger vilka faktorer som bäst förknippas med både avslag ^{15,17,18,20, 26-30} och acceptans ^21-25 av hornhinnan allotransplantat. Till skillnad från människa hornhinnetransplantation, där patienterna får antingen lokal eller systemisk behandling steroid antingen behandla eller förhindra avstötning ^31, är denna mode…

Materials

Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Zeiss Surgical Microscope	Zeiss	Rebuilt
1 mL Syringe	BD	305122
3 mL Syringe	BD	309657
10 mL Syringe	BD	309602
Vannus Scissors	Stortz	E-3387
11-0 Sutures	Alcon	717939M
Trephine 2.0mm	Katena	K 2-7520
Trephine 1.5 mm	Katena	K 2-7510
Tricaine Hydrochloride 0.5%	Alcon	NDC 0065-0741-12
Healon	Abbott	Healon OVD
Forceps	FST	11251-20
7-0 Sutures	Alcon	8065
2.5% Phenylephrine HCl	Alcon	NDC 61314-342-02
1% Tropicamide	Bausch & Lomb	NDC-24208-585-59
Hamilton Syringe	Hamilton	7654-01
33 gauge needle	Hamilton	90033
Cell Strainer (100 μm nylon)	BD Falcon	352360
Hemocytometer	Cardinal Health	B3175
Trypan Blue	Sigma	T8154