Summary

Mongoliska gerbiler som en djurmodell för sårläkning

Published: January 06, 2023
doi:

Summary

Denna artikel beskriver en ny djurmodell som utvecklats för att studera hornhinnans anatomi och histologi och dess läkningsprocesser. Denna nya djurmodell använder den mongoliska gerbilen, som har en hornhinna med många likheter med den mänskliga hornhinnan.

Abstract

Corneal sårläkningsstudier har genomförts under lång tid och har bidragit till att minska lidande och utveckla behandlingar som bidrar till att förbättra patienternas ögonhälsa. Historiskt sett har hornhinneläkning studerats hos gnagare som möss och råttor, men dessa modeller kanske inte helt efterliknar mänskliga störningar. Informationen om andra gnagare som mongoliska gerbiler (Meriones unguiculatus) är dock knapphändig i hornhinneforskningen.

Här beskriver vi en teknik för att utveckla en ny djurmodell för att studera hornhinneläkning efter fotorefraktiv keratektomi. På grund av den begränsade litteraturen som finns tillgänglig på hornhinnan av M. unguiculatus beskriver vi också en histologisk analys av den normala hornhinnan. Dessa forskningstekniker kan också användas vid studier av ögonsjukdomar på grund av likheten mellan hornhinnorna hos mongoliska gerbiler och människor när det gäller genetik, anatomi och fysiologi.

Introduction

Några av de viktigaste aspekterna av hornhinnans sårläkning, som är viktiga problem för främre segmentkirurgi, är integriteten hos epitelarkitekturen, upprätthållandet av hornhinnans stromagenomskinlighet och slutligen resultatet när det gäller hornhinnans brytningsegenskaper1.

Hornhinnan är den yttersta klara vävnaden på framsidan av ögongloben och är därför mottaglig för trauma, infektioner och brännskador; Den försämrade läkningen av dessa sår kan äventyra den visuella hälsan2.

För närvarande finns flera djurmodeller tillgängliga för att studera hornhinneläkning, och vissa av dem är bättre än andra, beroende på art och typ av mekanism som ska studeras1. Det finns några uppgifter om tidigare undersökningar på näthinnan hos gerbils2. Men hittills finns det ingen publicerad litteratur om ärrbildningsprocesserna i hornhinnan hos dessa gnagare.

Här presenterar vi Meriones unguiculatus (mongolisk gerbil) som en djurmodell för sårläkning i hornhinnan. Förfaranden för att framkalla hornhinneläkning efter fotorefraktiv keratektomi beskrivs, vilket gör att vi kan studera de olika typerna av hornhinneärrprocesser, förstå sårläkning när det gäller de dynamiska faserna i levande vävnad och slutligen planera lämpliga framtida behandlingar3. Fototerapeutisk keratektomi är en mycket reproducerbar teknik med möjlighet att exakt kontrollera parametrar som djupet och diametern på hornhinneskadan4. Dessutom kräver denna teknik inte procedurer med kirurgiska instrument eller kemiska lösningar (t.ex. saltlösning, formalin, alkohol etc.) som kan lägga till variabler som är specifika för instrumenten eller för operatören som utför proceduren5.

Tre 6 månader gamla manliga gerbiler av liknande storlekar och vikter (cirka 90 g) användes för experimentet som presenteras i denna artikel. Procedurerna utfördes endast i rätt ögon. En gerbil (kallad gerbil 1 eller kontroll) genomgick inte fototerapeutisk keratektomi och enucleerades för att utvärdera alla normala okulära strukturer. Fototerapeutisk keratektomi innebär kontrollerad leverans av excimerlasergenererat ultraviolett ljus till hornhinnan och utvecklades för att utföra brytningskirurgi6. Det har använts i andra gnagare, såsom möss7. De andra två gerbilerna utsattes för fototerapeutisk keratektomi. En av dem enukcleerades vid 24 h (kallad gerbil 2) och den andra vid 96 h efter operation (kallad gerbil 3).

För att utföra detta experiment filmades en gerbil som valts slumpmässigt för varje tillstånd som skulle studeras, men detta experiment utfördes tidigare med totalt 16 gerbiler för varje tillstånd. Av redigeringsskäl beslutades att använda en slumpmässigt utvald gerbil för varje tillstånd (totalt tre gerbiler) som exempel.

Huvudsyftet med denna forskning är att utforska den bästa djurmodellen som finns tillgänglig. Det är dock viktigt att notera att inte alla arter har ögonegenskaper som liknar det mänskliga ögat8. Denna artikel beskriver den metod som används för att studera hornhinnan av Meriones unguiculatus och proceduren som utförs för att generera hornhinneskadan, vilket gör att vi kan studera läkningsprocessen.

Protocol

Alla forskningsförfaranden godkändes av “Institutional Commission for the Care and Use of Laboratory Animals” vid Universidad Católica de Córdoba och följde National Research Council Guide för vård och användning av laboratoriedjur. Dessa förfaranden godkändes också av myndigheterna vid “Facultad de Ciencias de la Salud” vid Universidad Católica de Córdoba och “Instituto de la Visión Cerro”. 1. Gerbilhantering och anestesi OBS: Alla djur…

Representative Results

I den aktuella studien analyserades hela hornhinnestrukturen grundligt med hjälp av histologiska tekniker och kompletterande studier av det främre segmentet, såsom optisk koherenstomografi. Bildanalysen med optisk koherenstomografi av de främre segmentstrukturerna visar ett normalt epitel och stroma (figur 1), med centrala och perifera hornhinnetjocklekar på 160 μm respektive 106 μm ± 2 μm. Andra publikationer har också visat att hornhinnan hos andra gnagare blir tunnare mot perife…

Discussion

Fysiologin för hornhinnans sårläkning är en balans mellan vävnadsregenerering och upprätthållande av homeostas. Överdriven sårläkning kan leda till fibros och ärrbildning, vilket i slutändan kan leda till förlust av organfunktion. Med den snabba utvecklingen av hornhinnekirurgiska ingrepp kan vikten av att förstå hornhinnans sårläkning och de fysiologiska och patologiska händelserna som är inblandade inte överskattas11.

Flera forskningsarbeten hävd…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi vill tacka ingenjör Rodrigo de la Fuente för hans ovärderliga hjälp och tekniska support. Vi tackar också María Eugenia Corbela för berättelsen och Priscilla Hazrún för upplagan av figurerna. Hugo Luján tillät oss att använda anläggningarna vid Center for Research and Development in Immunology and Infectious Diseases (CIDIE).

Materials

Anesthesia Tododrogas
Eppendorf tubes Tododrogas
Excimer Laser Technolas 2022445
Fluorescein Poen
Forceps Ofcor 3339
Formaldehyde Tododrogas
Gloves Tododrogas
Ketamine  Sigma-Aldrich
Optical coherence tomography Optovue 659007
Proparacaine Poen
Scisors Ofcor 3336
Sterile drapes Soporte hospitalario
Sterile gauzes Soporte hospitalario
Syringes and needles Tododrogas
Xylazine  Sigma-Aldrich 

References

  1. Kuo, I. C. Corneal wound healing. Current Opinion in Ophthalmology. 15 (4), 311-315 (2004).
  2. Agrawal, V. B., Tsai, R. J. Corneal epithelial wound healing. Indian Journal of Ophthalmology. 51 (1), 5-15 (2003).
  3. Lu, L., Reinach, P. S., Kao, W. W. Corneal epithelial wound healing. Experimental Biology and Medicine. 226 (7), 653-664 (2001).
  4. Rathi, V. M., Vyas, S. P., Sangwan, V. S. Phototherapeutic keratectomy. Indian Journal of Ophthalmology. 60 (1), 5-14 (2012).
  5. Baumeister, M., Bühren, J., Ohrloff, C., Kohnen, T. Corneal re-epithelialization following phototherapeutic keratectomy for recurrent corneal erosion as in vivo model of epithelial wound healing. Ophthalmologica. 223 (6), 414-418 (2009).
  6. Fagerholm, P. Phototherapeutic keratectomy: 12 years of experience. Acta Ophthalmologica Scandinavica. 81 (1), 19-32 (2003).
  7. Mohan, R. R., Stapleton, W. M., Sinha, S., Netto, M. V., Wilson, S. E. A novel method for generating corneal haze in anterior stroma of the mouse eye with the excimer laser. Experimental Eye Research. 86 (2), 235-240 (2008).
  8. Shah, D., Aakalu, V. K. Murine corneal epithelial wound modeling. Methods in Molecular Biology. 2193, 175-181 (2021).
  9. Zorio, D. A. R., et al. De novo sequencing and initial annotation of the Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus) genome. Genomics. 111 (3), 441-449 (2019).
  10. Kalha, S., Kuony, A., Michon, F. Corneal epithelial abrasion with ocular burr as a model for cornea wound. Journal of Visualized Experiments. (137), e58071 (2018).
  11. Yang, S., et al. The electroretinogram of Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus.): Comparison to mouse. Neuroscience Letters. 589, 7-12 (2015).
  12. Baker, A. G., Emerson, V. F. Grating acuity of the Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus). Behavioural Brain Research. 8 (2), 195-209 (1983).
  13. Govardovskii, V. I., Röhlich, P., Szél, A., Khokhlova, T. V. Cones in the retina of the Mongolian gerbil, Meriones unguiculatus: An immunocytochemical and electrophysiological study. Vision Research. 32 (1), 19-27 (1992).
  14. Zanandréa, L. I., Oliveira, G. M., Abreu, A. S., Pereira, F. E. Ocular lesions in gerbils (Meriones unguiculatus) infected with low larval burden of Toxocara canis: Observations using indirect binocular ophthalmoscopy. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical. 41 (6), 570-574 (2008).
  15. Cheng, S., et al. Enhancement of de novo sequencing, assembly and annotation of the Mongolian gerbil genome with transcriptome sequencing and assembly from several different tissues. BMC Genomics. 20 (1), 903 (2019).
  16. Henriksson, J. T., McDermott, A. M., Bergmanson, J. P. Dimensions and morphology of the cornea in three strains of mice. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 50 (8), 3648-3654 (2009).
  17. Panagiotopoulos, M., Gan, L., Fagerholm, P. Stroma remodelling during healing of corneal surface irregularities induced by PTK. Acta Ophthalmologica Scandinavica. 85 (4), 387-394 (2007).

Play Video

Cite This Article
Osaba, M., Gonzalez Castellanos, J. C., Sambuelli, G. M., Reviglio, V. E. Mongolian Gerbils as an Animal Model of Wound Healing. J. Vis. Exp. (191), e63323, doi:10.3791/63323 (2023).

View Video