Summary

각 막에 대 한 모델로 눈 버와 각 막 상피 마모 상처 치유

Published: July 10, 2018
doi:

Summary

이 프로토콜, 마우스의 눈 표면에 마모를 및 상처 치유 과정 그 후에 따라 메서드를 설명 합니다. 프로토콜은 부분적으로 anaesthetized 쥐에서 눈의 표면 상피를 제거 하는 눈 버 합니다.

Abstract

Murine 각 막 상처 치유를 공부 하는 우수한 모델을 제공 합니다. 각 막, 눈의 가장 바깥쪽 레이어 이며 따라서 부상으로 첫 번째 방어 이다. 사실, 눈 부상 클리닉에서 발견의 가장 일반적인 유형은 각 막 마포 이다. 여기, 우리는 인 제거는 각 막 상피에 vivo에서 쥐를 마 취에 한 마모를 유발 하는 눈 버를 활용 합니다. 이 메서드는 타겟과 재현 상피 중단, 그대로 다른 지역에 대 한 수 있습니다. 또한, 우리 fluorescein 얼룩과 침식된 상피의 시각화를 설명 하 고 각 막이 침식된을 시각화 하는 방법에 구체적인 조언을 제공. 다음, 우리는 상처는 상처는 다시 epithelialized 때까지 0, 18, 및 72 h 마모, 후 치유의 타임 라인을 따른다. 상해 각 막의 상피 마모 모델 상피 세포 증식, 마이그레이션 및 각 막 층의 재 epithelialization에 대 한 연구에 이상적입니다. 그러나,이 방법은 아니다 상처 치유, 동안 stromal 활성화 연구 최적의 눈 버 stromal 세포 층에 침투 하지 않습니다 때문에. 이 메서드는 또한 임상 응용, 약물 효과의 예, 전 임상 시험에 적합.

Introduction

수많은 기관의 상피 층 부상에 노출 됩니다. 그러나, 그들은 또한 상처 치유를 통해 조직의 손실을 보상 하는 기능을 포함. 각 막 상처 치유를 공부 하는 우수한 모델을 제공 합니다. 그것은 눈의 외부 표면에 형성 하 고 민감한 눈 기계에 대 한 보호 계층을 제공 합니다. 따라서, 각 막 병원 균과 감수를 물리적 장벽 역할을 합니다. 그것은 3 개의 층;으로 구성 상피, 기질 및 피입니다. 각 막의 상피 각 막의 가장 바깥쪽 레이어 최대 수 있습니다. 상피 세포는 단단한 접속점1,2,3통해 서로 엄격 하 게 준수 하 여 각 막의 장벽 기능을 유지 합니다. acellular 막 지하실 막, 보 먼의 막 내 화 keratocytes를 포함 하는 광범위 한 기질에서 상피를 분리 합니다. 기질에서 내 피 세포 영양분, 물, 그리고 산소는 상위 레이어를 채널.

각 막 찰과상은 병원4에서 아주 일반적 이다. 각 막에 상해 다양 하지만 크게 다른 이물질, 스크래치, 또는 모래, 먼지와 같은 작은 입자에 의해 발생. 프로토콜 설명 여기 임상 관련 유형의 각 막 상피 마모를 재현 하는 겨냥 했다. 이렇게,이 프로토콜에는 임상 및 각 막 과학자 들은 자신의 연구에서 구현 하는 제어 및 정액 방법을 제공 한다. 우리 murine 각 막에 무디게 눈 버, Algerbrush II와 조직 abrading 하 여 비보에 부상 수리 분석을 수행 했습니다. 여기, 우리가 대상 중앙 각 막 상피에만 마모 손상 없이 장기의 다른 부분을 떠나. 따라서, 마이그레이션, 확산 및 감 별 법 vivo에서5세포 프로토콜은 다시 epithelialization 동안 연구 각 막 상피 세포 역학 또는 지하실 멤브레인에 이상적 이다. 최근,이 모델 murine 각 막에도 다시 부상6,7후 각 막 줄기 세포 틈새에서 차별화 된 각 막 상피 세포의 용량을 공개로 조상 세포 역학 분석에 사용 되었다. 마모, 다음 각 막의 정상적인 투명성과 인장 강도를 반환합니다. 흥미롭게도, 생체 외에서 연구 표시는 다시 epithelialization 증가 세포 확산8없이 발생 합니다. 이 프로토콜 murine 각 막에 치료 중단의 타임 라인을 설명 합니다. 방법은 따라서 치료 패턴 및 속도에 약물의 효과 테스트에 적용 됩니다.

각 막 상처 치유 연구에 대 한 광범위 하 게 사용 되었습니다. 그러나, 많은 연구는 상해의 다른 모델에 의존 했습니다. 9각 막 표면 필터 종이 없이 각 막 상해의 잘 설립 모델 수산화 나트륨 (NaOH)을 적용 하 여 수행 되는 알칼리 화상 이다. 알칼리 성 노출 영향을 각 막 상피, 뿐만 아니라 뿐만 아니라 결 막 및 기질9,10크고 확산 부상에서 결과입니다. 강한 알칼리 솔루션 각 막 궤 양, opacification, 및9neovascularization 유도 하기 위해 표시 되었습니다. 염증 세포 6 h 이내 일반적으로 기질을 침략 하 고 24 h11까지 거기 남아 있다. 따라서, 알칼리 성 부상 stromal 활성화에 관련 된 연구에서 권장 방법입니다. 또 다른 유형의 화학 상해 각 막9,10에 디 메 틸 sulfoxide (DMSO)를 적용 하 여 쏜 수 있습니다. 다른 일반적으로 사용 되 부상 모델 기질14,15의 상단 부분에 제한 되는 기질 및 keratectomy 상처를 통해 침투 incisional 상처 포함 됩니다. 이 메서드는 또한 stromal 상처 치유에 관한 질문에 대답 하는 데 유용. 다른 부상 모형에는 그들의 자신의 장점과 단점 있다. 마모, 또는 각 막 상피의 debridement는 비보 전16에 무디게 scalpels 또는 블레이드를 사용 하 여 처음 개발 되었다. 이 방법은 사용 vivo에서 마우스, 쥐, 토끼17,18,19,20,,2122에 나중에 되었습니다. 우리는 상피의 나머지 영향을 받지 떠나는, 상피의 선택된 된 영역만 제거 눈 버 (그림 1)를 사용 하 여. 이러한 방법으로, 그것이 정확 하 게 각 막의 다른 부분에 상피 제거 대상으로 가능 합니다. 또한, 마모 크기 fluorescein 얼룩과 평가 될 수 있다. 또한, 여기에 우리가 치료 기간 동안 마모 폐쇄를 따르십시오.

이 메서드는 몇 가지 장점이 포즈, i)를 포함 하 여 화학 부상으로 불가능 하다, 마모 사이트의 정확한 위치 ii) 마모 수행, 빠른 이며 iii) 그것은 비 침략 적. 그러나 여기, 우리는이 마우스 유전자 모델의 광대 한 배열 뿐만 아니라 쥐와 토끼, 인간의 각 막 장애를 연구 하는 데 사용 하는 일반적인 모델에 적용 될 수 있었다 모델로, outbred NMRI 마우스를 사용 하 여 메서드를 설명 합니다.

Protocol

모든 실험 국가 동물 실험 보드에 의해 승인 됩니다. 1입니다. 준비 모든 솔루션을 준비 하 고 실내 온도에서 달리 명시 하지 않는 한 계속. Dispose 사용 재료 및 솔루션 폐기물 처리 규정을 따릅니다. 사용 NMRI와 ICR outbred 주식, 4-12 주 세 중 성별 사이의. C57BL/6 긴장을 사용 하 여 단계 1.3.2에서에서 케 타 민-medetomidine 준비 방법을 따르십시오. 다른 단계에 대 한 1.3.3…

Representative Results

이 프로토콜 마우스 각 막에 마포 상해를 입힐 수 있는 모델을 설명 하 고 따라 하 고 마모 후 치유 과정을 시각화 방법을 제시. 최근에, 우리는 상처 치유6동안 각 막 상피 조상 세포의 역할을 연구 하기 위해이 메서드를 고용. 설정된 도구를 사용 하 여 성공적인 마모 실험에 열쇠 이다. 우리는, 그리고 다른 찰과상6,,<sup …

Discussion

부상 메서드는 각 막 항상성 및 병 리의 다양 한 측면을 공부 인기 있는 도구입니다. 마모 모델 안과에 관련 문제를 해결 하기 위해 잘 제어 방법을 제공 합니다. 그러나, 특정 중요 한 포인트는 프로토콜에서 강조 가치가 있다. 특히, 수의학, 상처 치유 타임 라인, 그리고 결과 관한 설명 내용을 outbred NMRI와 ICR 주식와 함께 사용 하기 위해 최적화 된 하지만 쥐26의 변종 마다 다를 ?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 Kaisa Ikkala 나중에 우리의 중앙 연구 질문에 구현 하는 동안 뿐만 아니라 그녀의 귀중 한 기술 지원 및 통찰력이 도움이 때이 방법을 현실화에 대 한 감사 하 고 싶습니다. 우리 또한 실험실 동물 센터와 안 나 Meller 수의학 작업의 지침을 계획 그녀의 도움에 감사 하 고 싶습니다.

Materials

NMRI mouse Envigo 275
0.9% NaCl use sterile
Medetomidine Vetmedic Vnr087896 Market name: Cepetor Vet
Ketamine Intervet Vnr511485 Market name: Ketaminol Vet
Buprenorfin Invidior 3015248 Market name: Temgesic
Atipamezol Orion Pharma Vnr471953 Market name: Antisedan Vet
Carprofen Norbrook Vnr027579 Market name: Norocarp Vet
1% fucidin acid eye ointment Dechra Vnr080899 Market name: Isathal
Fluorescein salt Sigma-Aldrich F6377
Phosphate-buffered saline solution PBS
Algerbrush ii ocular burr (0.5 mm tip) Algerbrush 6.39768E+11
Cobalt Blue pen light SP Services DE/003
Hot plate Kunz Instruments 2007-0217
Digital SLR camera Nikon D80
Adjustable camera arm and clamp Neewer 10086132 Height 28 cm
Table lamp with a flexible arm and a clamp Prisma
Soft wipe KimtechScience 7552
CO2 chamber
Dissection toolset Fine Science Tools
Syringes Beckton Dickinson 303172
26G needles Beckton Dickinson 303800
2 mL Eppendorf tube Sarstedt 689
Tissue casette Sakura Finetech 4118F
Tissue processing machine ASP200S Leica
Xylene VWR UN1307
Paraffin wax Millipore K95523361
Tissue embedding mold 32 x 25 x 6 mm Sakura Finetech 4123
Microtome Microm HM355
Water bath for sectioning Orthex 60591
Water bath for sectioning Leica HI1210
Microtome blade Feather S35
Glass slide Th.Geyer GmbH & Co. 7,695,019
Ultrapure water Millipore MPGP04001 MilliQ
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich 158127 PFA

References

  1. Yi, X., Wang, Y., Yu, F. S. Corneal epithelial tight junctions and their response to lipopolysaccharide challenge. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 41 (13), 4093-4100 (2000).
  2. Wang, Y., Chen, M., Wolosin, J. M. ZO-1 In Corneal Epithelium; Stratal Distribution and Synthesis Induction by Outer Cell Removal. Experimental Eye Research. 57 (3), 283-292 (1993).
  3. Sugrue, S. P., Zieske, J. D. ZO1 in Corneal Epithelium: Association to the Zonula Occludens and Adherens Junctions. Experimental Eye Research. 64 (1), 11-20 (1997).
  4. Jackson, H. Effect of eye-pads on healing of simple corneal abrasions. British Medical Journal. 2 (5200), 713 (1960).
  5. Stepp, M. A., et al. Wounding the cornea to learn how it heals. Experimental Eye Research. 121, 178-193 (2014).
  6. Kalha, S., Shrestha, B., Sanz Navarro, M., Jones, K. B., Klein, O. D., Michon, F. Bmi1+ Progenitor Cell Dynamics in Murine Cornea During Homeostasis and Wound Healing. Stem Cells. , (2018).
  7. Nasser, W., et al. Corneal-Committed Cells Restore the Stem Cell Pool and Tissue Boundary following Injury. Cell Reports. 22 (2), 323-331 (2018).
  8. Kaplan, N., Fatima, A., Peng, H., Bryar, P. J., Lavker, R. M., Getsios, S. EphA2/Ephrin-A1 Signaling Complexes Restrict Corneal Epithelial Cell Migration. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (2), 936 (2012).
  9. Bai, J. -. Q., Qin, H. -. F., Zhao, S. -. H. Research on mouse model of grade II corneal alkali burn. International Journal of Ophthalmology. 9 (4), 487-490 (2016).
  10. Chan, M. F., et al. Protective effects of matrix metalloproteinase-12 following corneal injury. Journal of Cell Science. 126, 3948-3960 (2013).
  11. Byeseda, S. E., Burns, A. R., Dieffenbaugher, S., Rumbaut, R. E., Smith, C. W., Li, Z. ICAM-1 is necessary for epithelial recruitment of gammadelta T cells and efficient corneal wound healing. American Journal of Pathology. 175 (2), 571-579 (2009).
  12. Amitai-Lange, A., et al. A Method for Lineage Tracing of Corneal Cells Using Multi-color Fluorescent Reporter Mice. Journal of Visualized Experiments. (106), e53370 (2015).
  13. Amitai-Lange, A., Altshuler, A., Bubley, J., Dbayat, N., Tiosano, B., Shalom-Feuerstein, R. Lineage Tracing of Stem and Progenitor Cells of the Murine Corneal Epithelium. Stem Cells. 33 (1), 230-239 (2015).
  14. Blanco-Mezquita, J. T., Hutcheon, A. E. K., Stepp, M. A., Zieske, J. D. αVβ6 Integrin Promotes Corneal Wound Healing. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 52 (11), 8505 (2011).
  15. Blanco-Mezquita, J. T., Hutcheon, A. E. K., Zieske, J. D. Role of Thrombospondin-1 in Repair of Penetrating Corneal Wounds. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 54 (9), 6262 (2013).
  16. Gipson, I. K., Kiorpes, T. C. Epithelial sheet movement: Protein and glycoprotein synthesis. Biologie du développement. 92 (1), 259-262 (1982).
  17. Danjo, Y., Gipson, I. K. Actin "purse string" filaments are anchored by E-cadherin-mediated adherens junctions at the leading edge of the epithelial wound, providing coordinated cell movement. Journal of Cell Science. 111, 3323-3332 (1998).
  18. Lyu, J., Joo, C. -. K. Wnt-7a up-regulates matrix metalloproteinase-12 expression and promotes cell proliferation in corneal epithelial cells during wound healing. Journal of Biological Chemistry. 280 (22), 21653-21660 (2005).
  19. Nagata, M., Nakamura, T., Hata, Y., Yamaguchi, S., Kaku, T., Kinoshita, S. JBP485 promotes corneal epithelial wound healing. Science Reports. 5, 14776 (2015).
  20. Stepp, M. A., Zhu, L., Cranfill, R. Changes in beta 4 integrin expression and localization in vivo in response to corneal epithelial injury. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 37 (8), 1593-1601 (1996).
  21. Stepp, M. A., Zhu, L. Upregulation of alpha 9 integrin and tenascin during epithelial regeneration after debridement in the cornea. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 45 (2), 189-201 (1997).
  22. Pal-Ghosh, S., Tadvalkar, G., Jurjus, R. A., Zieske, J. D., Stepp, M. A. BALB/c and C57BL6 mouse strains vary in their ability to heal corneal epithelial debridement wounds. Experimental Eye Research. 87 (5), 478-486 (2008).
  23. . Lab Animal Research. Rodent Handling and Restraint Techniques Available from: https://www.jove.com/science-education/10221/rodent-handling-and-restraint-techniques (2018)
  24. Pal-Ghosh, S., Pajoohesh-Ganji, A., Tadvalkar, G., Stepp, M. A. Removal of the basement membrane enhances corneal wound healing. Experimental Eye Research. 93 (6), 927-936 (2011).
  25. Suzuki, K. Cell-matrix and cell-cell interactions during corneal epithelial wound healing. Progress in Retinal and Eye Research. 22 (2), 113-133 (2003).
  26. Sato, Y., Seo, N., Kobayashi, E. Genetic background differences between FVB and C57BL/6 mice affect hypnotic susceptibility to pentobarbital, ketamine and nitrous oxide, but not isoflurane. Acta Anaesthesiologica Scandinavica. 50 (5), 553-556 (2006).
  27. Pajoohesh-Ganji, A., Pal-Ghosh, S., Tadvalkar, G., Stepp, M. A. K14 + Compound niches are present on the mouse cornea early after birth and expand after debridement wounds. Developmental Dynamics. 245 (2), 132-143 (2016).
  28. Boote, C., et al. Quantitative Assessment of Ultrastructure and Light Scatter in Mouse Corneal Debridement Wounds. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 53 (6), 2786 (2012).
  29. Pal-Ghosh, S., et al. MMP9 cleavage of the β4 integrin ectodomain leads to recurrent epithelial erosions in mice. Journal of Cell Science. 124 (Pt 15), 2666-2675 (2011).
  30. Pal-Ghosh, S., Pajoohesh-Ganji, A., Brown, M., Stepp, M. A. A mouse model for the study of recurrent corneal epithelial erosions: alpha9beta1 integrin implicated in progression of the disease. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 45 (6), 1775-1788 (2004).
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Citer Cet Article
Kalha, S., Kuony, A., Michon, F. Corneal Epithelial Abrasion with Ocular Burr As a Model for Cornea Wound Healing. J. Vis. Exp. (137), e58071, doi:10.3791/58071 (2018).

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