Murine Hornhinnen Transplantasjon: En modell for å studere den vanligste formen for organtransplantasjon

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

Korneal transplantasjon er en av de mest vellykkede og vanlige typer transplantasjon utført i mennesker. Årsakene til at denne operasjonen er utført er et resultat av skade, smittsomme sykdommer ^1, eller andre former for ikke-smittsomme hornhinnesykdommer ^2. Tall fra Eye Bank Association of America viser at over 46.000 ble utført i 2011 (se nettside på: restoresight.org/eye_banks/eye_banks.html). En indikasjon på suksessen er at ett års feilrater for allogene hornhinne grafts varierer fra 10 til 15%, og på fem år suksessen er i overkant av 70% ^3-8. Som mange studier har vist, er suksess for corneale allotransplantater direkte relatert til det faktum at øyet er et immunologisk privilegert sted. Faktorer ansvarlig for hornhinner status som et immun privilegium nettstedet inkluderer mangel på både blod og lymfeårer i hornhinnen, en slektning fravær av antigenpresenterende celler, faktorer produsert av hornhinnen som suppress immuneffektorceller funtions ^9-15, lav ekspresjon av MHC-antigener ^16, og ekspresjonen av Fasl ^17-20.

Men på tross av disse faktorer som disponerer disse transplantater for suksess, har de gjennomgår avvisning ^3-7. Følgelig forstå de mekanismer som medierer denne avvisningen, samt å teste ulike behandlinger for å forhindre avstøtning er av avgjørende betydning. For dette formål, beskriver vi her en murin modell av korneal transplantasjon som har vært i bruk i over 20 år for å studere korneal transplantasjon i et kontrollert miljø eksperimentelt. Siden transplantasjons svar involvere mange ulike faktorer som arbeider i konsert som vil ultimate avgjør om det transplanterte vevet mislykkes eller lykkes, er det ikke mulig å forstå betydningen av disse faktorene i noen in vitro modell. Følgelig er studier med intakte dyr nødvendig for å fastslå hvilke faktorer som er viktige for enten suksess eller failure av transplantert vev.

Mens andre arter av dyr har blitt brukt til å studere korneal transplantasjon, har den murine modellen flere fordeler sammenlignet med bruk av andre arter. Den første er at det finnes mange stammer av mus som uttrykker visse transgener eller har vært gen-målrettede å mangle uttrykk for spesifikke immunologiske faktorer som har funksjon i transplantasjon kan bedre undersøkt. I tillegg er det mange reagenser (både rekombinante faktorer og antistoffer som nøytraliserer faktorer) som er spesifikke for mus og som ikke finnes for mange andre arter av dyr. På grunn av eksistensen av disse faktorene, har denne modellen vært brukt mye til å identifisere relevante faktorer involvert i akutte hornhinnen leverallograft svar ^{15, 17,18,20 -29.} Videre er mange av de faktorene som er involvert i hornhinnetransplantasjon også kjent for å være funksjonelle i transplantasjon av andre vev.

Protocol

MERK: Alle dyr som brukes i denne prosedyren blir behandlet i henhold til Association for Research in Vision og Ophthalmology statement for bruk av dyr i Ophthalmic og Vision forskning samt retningslinjene satt ned av dyret forglemmelse utvalget ved Saint Louis University. NOTE: Alle kirurgiske instrumenter og løsninger er sterilisert før kirurgi for å begrense mikrobiell infeksjon i øyet. Det bør bemerkes at mens dyrene gjør oppleve noen smerte fra denne prosedyren, kan vi ikke ansette analgetika. Grunnen …

Representative Results

Muse-modell av hornhinnetransplantasjon har vært brukt i over 20 år for å kunne karakterisere mekanismer for både hornhinnen allograftrejeksjon 19-23 og hornhinne allograft aksept 13, 15,16,18, 24-27. Denne modellen ble brukt til å etablere betydningen av Fasl uttrykk i hornhinnen allograft aksept, ved at dyr som mangler Fasl var ikke i stand til å akseptere hornhinne allografter 15. Det har også blitt brukt for å demonstrere at vaskulær endotelial vekstfaktor reseptor 1 morfoli…

Discussion

Muse-modell av hornhinnetransplantasjon beskrevet her gjør at etterforsker for å studere menneskelig hornhinnen rejeksjon ved en modell som er prediktive for hvilke faktorer som er best assosiert med både avvisning ^{15,17,18,20, 26-30} og aksept ^21-25 av hornhinnen allografter. I motsetning til menneske korneal transplantasjon, hvor pasientene er gitt enten topisk eller systemisk steroidbehandling til enten å behandle eller forhindre avstøtning ^31, er denne modellen vanligvis brukt fo…

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