ophthalmologyОфтальмологияOphthalmology in Russia1816-50952500-0845Ophthalmology10.18008/1816-5095-2018-1-51-57ophthalmology-543Research ArticleКЛИНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯCLINICAL & EXPERIMENTAL RESEARCHМодификация механической модели лимбальной недостаточностиМodification of Mechanical Limbal Stem Cell Deficiency ModelБезушкоА. В.BezushkoA. V.

врач-офтальмолог

ophthalmologist

Konkievaav@yandex.ruДубовиковА. С.DubovikovA. S.

клинический-ординатор

сlinical resident

КуликовА. Н.KulikovA. N.

доктор медицинских наук, доцент, начальник кафедры офтальмологии

MD, docent, head of Ophthalmology Department

ЧурашовС. В.ChurashovS. V.

доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры офтальмологии

MD, docent, professor of Ophthalmology Department

ЧернышВ. Ф.ChernyshV. F.

кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры офтальмологии

PhD, docent, docent of Ophthalmology Department

СуетовА. А.SuetovA. A.

кандидат медицинских наук, врач-офтальмолог

PhD, ophthalmologist

ГаврилюкИ. О.GavrilukI. O.

врач-офтальмолог

ophthalmologist

ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова» МО РФРоссияKirov Military Medical AcademyRussian Federation2018250320181515157Copyright © Безушко А.В., Дубовиков А.С., Куликов А.Н., Чурашов С.В., Черныш В.Ф., Суетов А.А., Гаврилюк И.О., 20182018Безушко А.В., Дубовиков А.С., Куликов А.Н., Чурашов С.В., Черныш В.Ф., Суетов А.А., Гаврилюк И.О.Bezushko A.V., Dubovikov A.S., Kulikov A.N., Churashov S.V., Chernysh V.F., Suetov A.A., Gavriluk I.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.ophthalmojournal.com/opht/article/view/543

РЕЗЮМЕ Актуальность. Заболевания поверхности глаза с нарушением функции лимбальных эпителиальных стволовых клеток объединяются термином «лимбальная недостаточность» (ЛН). Для экспериментального изучения регенеративных процессов и оценки  эффективности новых методов лечения необходима модель ЛН. Предлагались различные модели ЛН: механическая, термическая, химическая, медикаментозная. Основными недостатками были относительная дороговизна и сложность выполнения. Механическая модель позволяет гарантированно удалить ткани, содержащие лимбальные эпителиальные стволовые клетки, и представляется наиболее приемлемой. В данном исследовании предлагается модификация механической модели ЛН у кроликов. Цель: создать стандартизированную механическую модель лимбальной недостаточности. Материал и методы. Экспериментальное исследование выполнено на 10 половозрелых кроликах (20 глаз) породы шиншилла, весом 2,5–3,5 кг. Под местной анестезией после 40-секундной аппликации фильтровальной бумаги, пропитанной 20%-ным этанолом, выполняли тотальное удаление роговичного эпителия. С помощью микрохирургического алмазного дозированного лезвия выделяли участок лимба шириной 4 мм, глубиной 0,2 мм и удаляли по окружности на 360°. Результаты. На 30-й день развились помутнения в оптической зоне, неоваскуляризация с нарастанием конъюнктивального паннуса до оптической зоны роговицы. Гистологическое исследование микропрепаратов обнаружило наличие тканевого отека, воспалительной инфильтрации и новообразованных сосудов. Местами имелось истончение эпителия до одного ряда уплощенных клеток, Боуменова мембрана деформирована и практически не определялась. Гистологическое исследование и импрессионная цитология подтвердили наличие бокаловидных клеток в эпителии роговицы. Выводы. Предлагаемая модификация модели лимбальной недостаточности лишена основныхнедостатков предшествующих моделей, таких как дороговизна и сложность исполнения, обеспечивает интраоперационный контроль заданной глубины резекции лимбальных тканей и исключает возможность перфорации глазного яблока. Модель является эффективной, универсальной, стандартизированной и доступной для широкого применения.

Introduction. Ocular surface diseases related with limbal epithelial stem cells dysfunction were united in term “limbal stem cell  deficiency” (LSCD). For experimental study of the regenerative processes and evaluation of the success of new LSCD treatingmethods LSCD model is required. Various LSCD models were proposed in the experiment to study: mechanical, thermal, chemical,medicamental. The main lack of these models were the relative high cost and complexity of execution. The mechanical model allows forthe guaranteed removal of tissues containing LESCs, and therefore seems to be the most acceptable. We offered a modification of themechanical LSCD model in rabbits. Purpose to create a standardized modification of the mechanical limbal stem cell deficiency modelin the experiment. Material and methods. The experimental study was performed in 10 mature Chinchilla rabbits (20 eyes) with anaverage weight 2.5–3.5 kg. With the local anesthesia, after a 40-second application of the filter paper impregnated with 20% ethanol,the corneal epithelium was removed. With microsurgical diamond blade we metered limb portion of 4 mm width, 0.2 mm deep, andit was removed along the 360° rim. Results. On the 30th day we discovered corneal opacity and neovascularization with conjunctivalpannus extending to the optical zone of the cornea. Histological examination revealed tissue edema, inflammatory infiltration, andnewly formed vessels. In some places, thinning of epithelium to one row of flattened cells was observed. The Bowman membrane wasdeformed and practically not detected. Histological examination and impression cytology confirmed the presence of goblet cells in thecorneal epithelium. Conclusions. Our modification of the mechanical limbal stem cell deficiency model is devoid of the main lacks ofprevious models, such as the high cost and complexity of execution, provides intraoperative limbal tissue resection depth control andexcludes the possibility of the eye perforation. It is effective, universal, standardized and available for widespread use.

экспериментмодельлимбальная недостаточностьлимбальные эпителиальные стволовые клеткибокаловидные клеткиlimbal stem cell deficiencyexperimentmodellimbal epithelial stem cellsgoblet cellsReferencesЧерныш В.Ф., Бойко Э.В. Ожоги глаз. Состояние проблемы и новые подходы. СПб.: Бастион, 2008;11–17. [Chernish V.F., Boiko E.V. Eye burns. State of the problem and new approaches. SPb.: Bastion, 2008;11–17. (in Russ.)]Черныш В.Ф., Бойко Э.В. Ожоги глаз. Состояние проблемы и новые подходы. СПб.: Бастион, 2008;11–17. [Chernish V.F., Boiko E.V. Eye burns. State of the problem and new approaches. SPb.: Bastion, 2008;11–17. (in Russ.)]Haagdorens M., Van Acker S.I., Van Gerwen V., et al. Limbal stem cell deficiency: current treatment options and emerging therapies. Stem. Cells International. 2016;2016:22. DOI: 10.1155/2016/9798374Haagdorens M., Van Acker S.I., Van Gerwen V., et al. Limbal stem cell deficiency: current treatment options and emerging therapies. Stem. Cells International. 2016;2016:22. DOI: 10.1155/2016/9798374Ouyang H., Xue Y., Lin Y., et al. WNT7A and PAX6 define corneal epithelium homeostasis and pathogenesis. Nature. 2014;511(7509):358–361. DOI: 10.1038/nature13465Ouyang H., Xue Y., Lin Y., et al. WNT7A and PAX6 define corneal epithelium homeostasis and pathogenesis. Nature. 2014;511(7509):358–361. DOI: 10.1038/nature13465Chee K.Y.H., Kicic A., Wiffen S.J. Limbal stem cells: the search for a marker. Clinical & Experimental Ophthalmology. 2006;34(1):64–73. DOI: 10.1111/j.1442-9071.2006.01147.xChee K.Y.H., Kicic A., Wiffen S.J. Limbal stem cells: the search for a marker. Clinical & Experimental Ophthalmology. 2006;34(1):64–73. DOI: 10.1111/j.1442-9071.2006.01147.xGipson I.K. The epithelial basement membrane zone of the limbus. Eye. 1989;3(2):132–140. DOI: 10.1167/iovs.13-12547Gipson I.K. The epithelial basement membrane zone of the limbus. Eye. 1989;3(2):132–140. DOI: 10.1167/iovs.13-12547Shortt A.J., Secker G.A., et al. Characterization of the limbal epithelial stem cell niche: Novel imaging techniques permit in vivo observation and targeted biopsy of limbal epithelial stem cells. Stem Cells. 2007;25(6):1402–1409. DOI: 10.1634/stemcells.2006-0580Shortt A.J., Secker G.A., et al. Characterization of the limbal epithelial stem cell niche: Novel imaging techniques permit in vivo observation and targeted biopsy of limbal epithelial stem cells. Stem Cells. 2007;25(6):1402–1409. DOI: 10.1634/stemcells.2006-0580Kruse F.E., Tseng S.C. Growth factors modulate clonal growth and differentiation of cultured rabbit limbal and corneal epithelium. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1993;34(6):1963–1976.Kruse F.E., Tseng S.C. Growth factors modulate clonal growth and differentiation of cultured rabbit limbal and corneal epithelium. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1993;34(6):1963–1976.Schofield R. The stem cell system. Biomedicine & Pharmacotherapy. 1983;37(8):375–380.Schofield R. The stem cell system. Biomedicine & Pharmacotherapy. 1983;37(8):375–380.Thoft R.A., Friend J. The X, Y, Z hypothesis of corneal epithelial maintenance. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1983;24(10):1442–1443.Thoft R.A., Friend J. The X, Y, Z hypothesis of corneal epithelial maintenance. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1983;24(10):1442–1443.Holland E.J., Mannis M.J., Lee W. B. Ocular Surface Disease: Medical and Surgical Management. Springer. 2013;29–31.Holland E.J., Mannis M.J., Lee W. B. Ocular Surface Disease: Medical and Surgical Management. Springer. 2013;29–31.Du Y.E., Carlson E.C., Funderburgh, M.L., et al. Stem cell therapy restores transparency to defective murine corneas. Stem Cells. 2009;27(7):1635–1642. DOI: 10.1002/stem.91Du Y.E., Carlson E.C., Funderburgh, M.L., et al. Stem cell therapy restores transparency to defective murine corneas. Stem Cells. 2009;27(7):1635–1642. DOI: 10.1002/stem.91Бездетко П.А., Ильина Е.Н. и др. Особенности формирования роговичного эпителия после пересадки аутотрансплантанта при лимбальной недостаточности в эксперименте. Офтальмологічний журнал. 2010;1:64–68. [Bezdetko P.A., Ilyina Y. N., et al. Regeneration of corneal epithelium after autograft transplantation at the stem cell deficiency in experiment. Journal of Ophthalmology (Ukraine)=Oftal’mologіchnii zhurnal. 2010;1:64–68. (in Russ.)]Бездетко П.А., Ильина Е.Н. и др. Особенности формирования роговичного эпителия после пересадки аутотрансплантанта при лимбальной недостаточности в эксперименте. Офтальмологічний журнал. 2010;1:64–68. [Bezdetko P.A., Ilyina Y. N., et al. Regeneration of corneal epithelium after autograft transplantation at the stem cell deficiency in experiment. Journal of Ophthalmology (Ukraine)=Oftal’mologіchnii zhurnal. 2010;1:64–68. (in Russ.)]Макаров П.В. К хирургической тактике лечения тяжелой и особо тяжелой ожоговой травмы глаз (сообщение 2). Вестник офтальмологии. 2002;118(4):8–10. [Makarov P.V. To surgical treatment of severe and extremely severe eye burn injuries (report 2). Annals of Ophthalmology=Vestnik oftal’mologii. 2002;118(4):8–10. (in Russ.)]Макаров П.В. К хирургической тактике лечения тяжелой и особо тяжелой ожоговой травмы глаз (сообщение 2). Вестник офтальмологии. 2002;118(4):8–10. [Makarov P.V. To surgical treatment of severe and extremely severe eye burn injuries (report 2). Annals of Ophthalmology=Vestnik oftal’mologii. 2002;118(4):8–10. (in Russ.)]Talbot M., Carrier P., Giasson C.J., et al. Autologous transplantation of rabbit limbal epithelia cultured on fibrin gels for ocular surface reconstruction. Molecular Vision. 2006;12:65–75.Talbot M., Carrier P., Giasson C.J., et al. Autologous transplantation of rabbit limbal epithelia cultured on fibrin gels for ocular surface reconstruction. Molecular Vision. 2006;12:65–75.Ye J.; Yao K.; Kim J.C. Mesenchymal stem cell transplantation in a rabbit corneal alkali burn model: Engraftment and involvement in wound healing. Eye. 2006;20(4):482–490. DOI: 10.1038/sj.eye.6701913Ye J.; Yao K.; Kim J.C. Mesenchymal stem cell transplantation in a rabbit corneal alkali burn model: Engraftment and involvement in wound healing. Eye. 2006;20(4):482–490. DOI: 10.1038/sj.eye.6701913Милюдин Е.С. Экспериментальная модель недостаточности региональных стволовых клеток роговичного эпителия. Вестник Самарского государственного университета — Естественно-научная серия. 2006;9(49):219–226. [Miludin E.S. The experimental model of corneal epithelium regional stem cells deficiency. Vestnik of Samara State University=Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo universiteta. 2006;9(49):219–226. (in Russ.)]Милюдин Е.С. Экспериментальная модель недостаточности региональных стволовых клеток роговичного эпителия. Вестник Самарского государственного университета — Естественно-научная серия. 2006;9(49):219–226. [Miludin E.S. The experimental model of corneal epithelium regional stem cells deficiency. Vestnik of Samara State University=Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo universiteta. 2006;9(49):219–226. (in Russ.)]Dua H., Lagnado R., Raj D., et al. Alcohol Delamination of the Corneal Epithelium: An Alternative in the Management of Recurrent Corneal Erosions. Ophthalmology. 2006;113(3):404–411. DOI: 10.1016/j.ophtha.2005.10.049Dua H., Lagnado R., Raj D., et al. Alcohol Delamination of the Corneal Epithelium: An Alternative in the Management of Recurrent Corneal Erosions. Ophthalmology. 2006;113(3):404–411. DOI: 10.1016/j.ophtha.2005.10.049Inatomi T., Nakamura T., Koizumi N., et al. Midterm results on ocular surface reconstruction using cultivated autologous oral mucosal epithelial transplantation. American Journal of Ophthalmology. 2006;141(2):267–275. DOI: 10.1016/j. ajo.2005.09.003Inatomi T., Nakamura T., Koizumi N., et al. Midterm results on ocular surface reconstruction using cultivated autologous oral mucosal epithelial transplantation. American Journal of Ophthalmology. 2006;141(2):267–275. DOI: 10.1016/j. ajo.2005.09.003Войно-Ясенецкий В.В. Разрастание и изменчивость тканей глаза при его заболеваниях и травмах. Киев: Вища школа; 1979;224. [Voyno-Yasenetsky V.V. Expansion and the variability of the eye tissue during its diseases and injuries. Kiev: Vyssha Shkola, 1979;224. (in Russ.)]Войно-Ясенецкий В.В. Разрастание и изменчивость тканей глаза при его заболеваниях и травмах. Киев: Вища школа; 1979;224. [Voyno-Yasenetsky V.V. Expansion and the variability of the eye tissue during its diseases and injuries. Kiev: Vyssha Shkola, 1979;224. (in Russ.)]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.