Summary

Мышиные Трансплантация роговицы: Модель по изучению наиболее распространенная форма твердого трансплантации органов

Published: November 17, 2014
doi:

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

Трансплантация роговицы является одним из наиболее успешных и распространенных видов трансплантации, выполненных в организме человека. Причины, по которым эта операция выполняется, являются результатом травмы, инфекционные болезни 1, или других форм неинфекционной заболеваниями роговицы 2. Фигуры из глаз Банк ассоциации Америки показывают, что более 46 000 были выполнены в 2011 году (см сайт по адресу: restoresight.org/eye_banks/eye_banks.html). Показателем успеха является то, что один год частота отказов для аллогенных пересадке роговицы в диапазоне от 10 до 15% и на 5 лет успеха превышает 70% 3-8. Как и многие исследования показали, что успех роговицы аллотрансплантатов напрямую связано с тем, что глаз является иммунологически привилегированных сайт. Факторы, ответственные за состояние роговицы в виде иммунной сайте привилегий относятся отсутствие обоих кровеносных и лимфатических сосудов в роговице, относительное отсутствие антиген-представляющих клеток, факторы произведенный роговицы этой suppresS иммунных эффекторных Funtions 9-15 низкая экспрессия антигенов МНС 16, и выражение FasL 17-20.

Тем не менее, несмотря на эти факторы, предрасполагающие эти трансплантаты для успеха, они подвергаются неприятие 3-7. Следовательно, понимание этих механизмов, которые обеспечивают этот отказ, а также проверки различных методов лечения для предотвращения отторжения имеет решающее значение. С этой целью, мы опишем здесь мышиную модель роговицы трансплантации, который был в эксплуатации более 20 лет, чтобы изучить трансплантации роговицы в контролируемой экспериментальной среде. Поскольку ответы трансплантации включают множество различных факторов, работающих в концерте, который будет конечная определяет, не является ли пересадить ткань или преуспевает, это не возможно, чтобы понять важность этих факторов в любой модели в пробирке. Следовательно, исследования с использованием интактных животных обязаны определить, какие факторы важны для любой успех или failuповторно из пересаженной ткани.

В то время как другие виды животных были использованы для изучения трансплантации роговицы, мышиной модели имеет несколько преимуществ по сравнению с использованием других видов. Во-первых, существование многих видов мышей, которые выражают определенные трансгенов или были ген-направленных на лишены экспрессии специфических иммунологических факторов, функция которых в трансплантации может быть лучше изучены. Кроме того, есть много реактивы (оба рекомбинантные факторы и антитела, которые нейтрализуют факторы), которые являются специфическими для мышей и которые не существуют для многих других видов животных. Из-за существования этих факторов, эта модель широко используется для выявления соответствующих факторов, участвующих в острых роговицы ответов Аллотрансплантация 15, 17,18,20 -29. Кроме того, многие из факторов, участвующих в трансплантации роговицы, также известный, чтобы быть функциональным в трансплантации других тканей.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Все животные, используемые в данной процедуре, рассматриваются в соответствии с Ассоциацией по исследованиям в области зрения и офтальмологии и убытках за использования животных в глазной и видение исследований, а также требований, установленных вниз комитета по надзору ?…

Representative Results

Мышиной модели трансплантации роговицы был использован на протяжении более 20 лет успешно характеризуют механизмы как роговицы отторжения трансплантата 19-23 и роговицы принятия трансплантата 13, 15,16,18, 24-27. Эта модель была использована для создания важность выражения FasL рого?…

Discussion

Мышиной модели роговицы трансплантации описанной здесь позволяет следователю для изучения человеческого роговицы отторжения трансплантата в модели, которая предсказывает, какие факторы лучше всего связан как с отказом 15,17,18,20, 26-30 и принятия 21-25 роговицы аллотрансплантат?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to thank the many individuals who have worked on and perfected this technique and have been responsible for the generation of many manuscripts both in this lab and others. This work was supported by National Institutes of Health Grant EY12707 (PMS) and an unrestricted grant from Research to Prevent Blindness to Department of Ophthalmology.

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

References

  1. Farooq, A. V., Shukla, D. Herpes simplex epithelial and stromal keratitis: an epidemiologic update. Surv. Ophthalmol. , 448-462 (2012).
  2. Gipson, I. K. Age-related changes and diseases of the ocular surface and. Invest. Opthlamol. Vis. Sci. 54, 48-53 (2013).
  3. Edwards, M., et al. Indications for corneal transplantation in New Zealand: 1991-1999. Cornea. 21, 152-155 (2002).
  4. Thompson, R. W., Price, M. O., Bowers, P. J., Price, F. W. Long-term survival after penetrating keratoplasty. Ophthalmol. 110, 1396-1402 (2003).
  5. Williams, K. A., Roder, D., Esterman, A., Muehlberg, S. M., Coster, D. J. Factors predictive of corneal graft survival. Report form the Australian Corneal Graft Registry. Ophthalmology. 99, 403-414 (1992).
  6. Larkin, D. F. Corneal allograft rejection. Br. J. Ophthalmol. 78, 649-652 (1994).
  7. Boisjoly, H. M., et al. Risk factors of corneal graft failure. Ophthalmol. 100, 1728-1735 (1993).
  8. Sugar, A., et al. Recipient Risk Factors for Graft Failure in the Cornea Donor Study. Ophthalmol. 116, 1023-1028 (2009).
  9. Namba, K., Kitaichi, N., Nishida, T., Taylor, A. W. Induction of regulatory T cells by the immunomodulating cytokines alpha-melanocyte-stimulating hormone and transforming growth factor-beta2. J. Leukoc. Biol. 72, 946-952 (2002).
  10. Taylor, A. W., Yee, D. G., Streilein, J. W. Suppression of nitric oxide generated by inflammatory macrophages by calcitonin gene-related peptide in aqueous humor. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 39, 1372-1378 (1998).
  11. Wilbanks, G. A., Mammolenti, M., Streilein, J. W. Studies on the induction of anterior chamber-associated immune deviation (ACAID). III. Induction of ACAID depends upon intraocular transforming growth factor-beta. Eur. J. Immunol. 22, 165-173 (1992).
  12. Volpert, O. V., et al. Inducer-stimulated Fas targets activated endothelium for destruction by anti-angiogenic thrombospondin-1 and pigment epithelium-derived factor. Nat. Med. , 8-349 (2002).
  13. Apte, R. S., Sinha, D., Mayhew, E., Wistow, G. J., Niederkorn, J. Y. Cutting edge: role of macrophage migration inhibitory factor in inhibiting NK cell activity and preserving immune privilege. J. Immunol. 160, 5693-5696 (1998).
  14. Kennedy, M. C., et al. Novel production of interleukin-1 receptor antagonist peptides in normal human cornea. J. Clin. Invest. 95, 82-88 (1995).
  15. Shimmura-Tomita, M., Wang, M., Taniguchi, H., Akiba, H., Yagita, H., Hori, J. Galectin-9-mediated protection from allo-specific T cells as a mechanism of immune privilege of corneal allografts. PLoS One. 8, (2013).
  16. Goldberg, M. F., Ferguson, T. A., Pepose, J. S. Detection of cellular adhesion molecules in inflamed human corneas. Ophthalmol. 101, 161-168 (1994).
  17. Stuart, P. M., Griffith, T. S., Usui, N., Pepose, J. S., Yu, X., Ferguson, T. A. CD95 ligand (FasL)-induced apoptosis is necessary for corneal allograft survival. J Clin Invest. 99, 396-402 (1997).
  18. Yamagami, S., et al. Role of Fas-Fas ligand interactions in the immunorejection of allogeneic mouse corneal transplants. Transplantation. 64, 1107-1111 (1997).
  19. Stuart, P. M., Pan, F., Plambeck, S., Ferguson, T. A. Fas/Fas ligand interactions regulate neovascularization in the cornea. Invest. Ophthalmmol. Vis. Sci. 44, 93-98 (2003).
  20. Stuart, P. M., Yin, X. T., Pan, F., Haskova, Z., Plambeck, S., Ferguson, T. A. Inhibitors of matrix metalloproteinases activity prolong corneal allograft acceptance by increasing FasL expression. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 45, 1169-1173 (2004).
  21. Joo, C. -. K., Pepose, J. S., Stuart, P. M. T-cell mediated responses in a murine model of orthotopic corneal transplantation. Invest.Ophthalmol. Vis. Sci. 36, 1530-1540 (1995).
  22. Sonoda, Y., Sano, Y., Ksander, B., Streilein, J. W. Characterization of cell-mediated immune responses elicited by orthotopic corneal allografts in mice. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 36, 427-434 (1995).
  23. Sano, Y., Osawa, H., Sotozono, C., Kinoshita, S. Cytokine expression during orthotopiccorneal allograft rejection in mice. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 39, 1953-1957 (1998).
  24. Haskova, Z., Usui, N., Ferguson, T. A., Pepose, J. S., Stuart, P. M. CD4+ T cells are critical in corneal but not skin allograft rejection. Transplantation. 69, 483-488 (2000).
  25. Tan, Y., et al. Immunological disruption of antiangiogenic signals by recruited allospecific T cells leads to corneal allograft rejection. J. Immunol. 188, 5962-5969 (2012).
  26. Dana, M. R., Yamada, J., Streilein, J. W. Topical interleukin-1 receptor antagonist promotes corneal transplant survival. Transplantation. 63, 1501-1507 (1997).
  27. Cunnusamy, K., Chen, P. W., Niederkorn, J. Y. IL-17A-dependent CD4+CD25+ regulatory T cells promote immune privilege of corneal allografts. J. Immunol. 186, 6737-6745 (2011).
  28. Fu, H., et al. Arginine depletion as a mechanism for the immune privilege of corneal allografts. Eur. J. Immunol. 41, 2997-3005 (2011).
  29. Medina, C. A., Rowe, A. M., Yun, H., Knickelbein, J. E., Lathrop, K. L., Hendricks, R. L. Azithromycin treatment increases survival of high-risk corneal allotransplants.Cornea. , 32-658 (2013).
  30. Cho, Y. K., Zhang, X., Uehara, H., Young, J. R., Archer, B., Ambati, B. Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 1 morpholino increases graft survival in a murine penetrating keratoplasty. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 53, 8458-8471 (2012).
  31. Kim, H. K., Choi, J. A., Uehara, H., Zhang, X., Ambati, B. K., Cho, Y. K. Presurgical corticosteroid treatment improves corneal transplant survival in mice. Cornea. 32, 1591-1598 (2013).
  32. Yamazoe, K., Yamazoe, K., Shimazaki-Den, S., Shimazaki, J. Prognostic factors for corneal graft recovery after severe corneal graft rejection following penetrating keratoplasty. BMC Ophthalmol. 13, 5 (2013).
  33. Panda, A., Vanathi, M., Kumar, A., Dash, Y., Priya, S. Corneal graft rejection. Surv. Ophthalmol. 52, 375-396 (2007).
  34. Patel, S. V. Graft survival and endothelial outcomes in the new era of endothelial keratoplasty. Exp. Eye Res. 95, 40-47 (2012).
  35. Anshu, A., Price, M. O., Tan, D. T., Price, F. W. Endothelial keratoplasty: a revolution in evolution. Surv. Ophthalmol. 57, 236-252 (2013).
check_url/fr/51830?article_type=t&slug=murine-corneal-transplantation-model-to-study-most-common-form-solid

Play Video

Citer Cet Article
Yin, X., Tajfirouz, D. A., Stuart, P. M. Murine Corneal Transplantation: A Model to Study the Most Common Form of Solid Organ Transplantation. J. Vis. Exp. (93), e51830, doi:10.3791/51830 (2014).

View Video