Comparison of the effects of corneal and lacrimal gland denervation on the lacrimal functional unit of rats / Comparação dos efeitos da denervação da córnea e da glândula lacrimal na unidade funcional lacrimal de ratos

ABSTRACT Purpose: This study aimed to compare the changes in the lacrimal functional unit in the following two models of neurogenic dry eye syndrome: sensory denervation of the cornea versus autonomic denervation of the lacrimal gland. Methods: The neural network supports the lacrimal functional unit. It can be divided into afferent (sensory) and efferent (autonomic) pathways and is affected by severe diseases that compromise the lacrimal functional unit. Male Wistar, 8-week-old rats were divided into the following three groups: 1) control naïve (n=16 animals); 2) autonomic denervation: where rats were subjected to right lacrimal gland nerve ablation and evaluated after 1 and 2 months (1M and 2M) after the procedure (n=7 animals per subgroup, autonomic denervation 1M and autonomic denervation 2M, respectively); 3) sensory denervation induced by 0.2% benzalkonium chloride eye drops, twice a day for 7 days in the right eye (n=10 animals). The corneal sensitivity was measured using the eye wipe test with capsaicin (10 µM). The quantitative real-time PCR was performed to compare the mRNA expressions of proinflammatory cytokines, such as Il-1β, Il-6, Tnf, Mmp9, in the cornea, trigeminal ganglion, and lacrimal gland. In addition, the mRNA of the promitotic factors in the lacrimal gland, such as Bmp7, Runx1, Runx3, Fgf10, and Smad1, was compared. Results: Sensory denervation induced corneal hyperalgesia (p=0.001). Sensory denervation and autonomic denervation increased the mRNA of proinflammatory cytokines in the cornea and lacrimal gland (p<0.05), but only sensory denervation increased the mRNA levels of Il-1β and Tnf in the trigeminal ganglion (p<0.05) compared with the control naïve. Conclusions: Autonomic denervation and sensory denervation models can have common features, such as inflammation of different parts of the lacrimal functional unit. However, hyperesthesia and inflammatory markers in the trigeminal ganglion because of sensory denervation and the expression of regenerative mediators in the lacrimal gland owing to autonomic denervation are the distinguishing features of these diseases that can be explored in future studies assessing dry eye syndrome secondary to neural damage of the lacrimal functional unit.

RESUMO Objetivo: O nosso objetivo neste estudo foi comparar as alterações na unidade funcional lacrimal em dois modelos de síndrome do olho seco neurogênica: desnervação sensorial da córnea versus desnervação autonômica da glândula lacrimal. Métodos: A rede neural é um importante suporte para a unidade funcional lacrimal. Pode ser dividido em vias aferentes (sensoriais) e eferentes (autonômicas), sujeitas a doenças graves que comprometem a unidade funcional lacrimal. Ratos Wistar machos, com 8 semanas de idade, foram divididos em três grupos: 1) Controle naïve (n=16 animais); 2) Desnervação autonômica: onde os ratos foram submetidos à ablação do nervo da glândula lacrimal direita e avaliados após um e dois meses (1 M a 2 M) do procedimento (n=7 animais por subgrupo, desnervação autonômica 1M e desnervação autonômica 2M, respectivamente); 3) Desnervação sensorial induzida por colírio a 0,2% de cloreto de benzalcônio, duas vezes ao dia por 7 dias no olho direito (n=10 animais). A sensibilidade da córnea foi medida pelo teste de movimento pata-olho com capsaicina (10 µM). A PCR quantitativa em tempo real foi aplicada para comparar a expressão relativa de mRNA de citocinas pró-inflamatórias: Il1b, Il6, Tnf, Mmp9, na córnea, gânglio trigêmio e glândula lacrimal. O mRNA dos agentes pró-mitóticos Bmp7, Runx1, Runx3, Fgf10 e Smad1 foram comparados na glândula lacrimal. Resultados: A desnervação sensorial induziu hiperalgesia da córnea (p=0,001). Desnervação sensorial e desnervação autonômica aumentaram o mRNA de citocinas pró-inflamatórias no córnea e glândula lacrimal (p<0,05), mas apenas desnervação sensorial aumentou o mRNA de Il1b e Tnf no gânglio trigêmio (p<0,05) quando comparado ao controle naïve. Conclusões: Os modelos de desnervação autonômica e desnervação sensorial podem ter características comuns, como inflamação de diferentes partes da unidade funcional lacrimal. No entanto, a hiperestesia e os marcadores inflamatórios no gânglio trigêmio de desnervação sensorial e a expressão de mediadores regenerativos na glândula lacrimal na desnervação autonômica são características que distinguem essas doenças, podendo ser investigadas em estudos futuros que abordam o olho seco secundário ao dano neural da unidade funcional lacrimal.

Limitations and advances in new treatments and future perspectives of corneal blindness / Limitações e avanços em novos tratamentos e perspectivas futuras na cegueira corneal

ABSTRACT This review is intended to describe the therapeutic approaches for corneal blindness, detailing the steps and elements involved in corneal wound healing. It also presents the limitations of the actual surgical and pharmacological strategies used to restore and maintain corneal transparency in terms of long-term survival and geographic coverage. In addition, we critically review the perspectives of anabolic agents, including vitamin A, hormones, growth factors, and novel promitotic and anti-inflammatory modulators, to assist corneal wound healing. We discuss the studies involving nanotechnology, gene therapy, and tissue reengineering as potential future strategies to work solely or in combination with corneal surgery to prevent or revert corneal blindness.(AU)

RESUMO O presente trabalho traz uma revisão das abordagens terapêuticas para a cegueira da córnea. O estudo detalha as etapas e os elementos envolvidos na cicatrização da córnea. Ele mostra as limitações das estratégias cirúrgicas e farmacológicas usadas para restaurar e manter a transparência da córnea em termos de sobrevida a longo prazo e alcance geográfico. As perspectivas dos agentes anabólicos, incluindo vitamina A, hormônios, fatores de crescimento e novos moduladores pró-mitóticos e anti-inflamatórios para auxiliar a cicatrização da ferida na córnea, são revisadas criticamente. Aqui, apresentamos estudos envolvendo nanotecnologia, terapia gênica e reengenharia de tecidos como possíveis estratégias futuras para atuar de maneira isolada ou combinada com a cirurgia da córnea para prevenir ou reverter a cegueira corneana.(AU)

Anti-fibrotic effects of rosmarinic acid on Tenon's capsule fibroblasts stimulated with TGF-ß: therapeutic potential in ocular surgery / Efeito antifibrótico do Ácido Rosmarínico sobre os fibroblastos da Cápsula de Tenon estimulados com TGF-beta2: potencial terapêutico na cirurgia ocular

ABSTRACT Purpose: Collagen deposition and myofibroblast differentiation are critical factors related to excessive scarring in ocular surgeries. This study evaluated the anti-fibrotic activity of rosmarinic acid on rabbit Tenon's capsule fibroblasts stimulated with transforming growth factor- β2. Methods: Primary cultures of rabbit Tenon's capsule fibroblasts were treated with various concentrations of rosmarinic acid for 12 h, in the presence and absence of transforming growth factor-β2. After 48 h, the proliferation index of rabbit Tenon's capsule fibroblasts and the differentiation of myofibroblasts were investigated through immunofluorescence staining for proliferating cell nuclear antigen and alpha smooth muscle actin. An automated cell counter and colorimetric metabolic activity assay were used to evaluate cell number and viability. Collagen expression and production were determined by quantitative real-time polymerase chain reaction and hydroxyproline assay, respectively. Results: Unstimulated rabbit Tenon's capsule fibroblasts treated with any concentration of rosmarinic acid exhibited diminished collagen expression (p<0.01) but showed no differences in proliferation index. Transforming growth factor-β2 exposure induced myofibroblast differentiation and increased collagen production. Exposure to rosmarinic acid at 1.0 and 3.0 µM concentrations reduced the proliferation index (p<0.02), as well as the collagen expression and hydroxyproline content (p<0.05). Exposure to 3.0 µM rosmarinic acid reduced viability (p=0.035) in unstimulated rabbit Tenon's capsule fibroblasts and cell numbers (p=0.001) in both stimulated and unstimulated rabbit Tenon's capsule fibroblast cultures. Conclusions: Exposure to 1.0 µM rosmarinic acid was noncytotoxic and led to reduced collagen expression and proliferation of stimulated rabbit Tenon's capsule fibroblasts. These findings suggest that rosmarinic acid is a relatively non-injurious anti-fibrotic compound to rabbit Tenon's capsule fibroblasts, with potential application as an adjunctive agent in ocular procedures, particularly in glaucoma surgeries.

RESUMO Objetivo: A deposição de colágeno e a diferenciação de miofibroblastos são fatores chaves relacionados à cicatrização excessiva em cirurgias oculares. Este estudo avaliou a atividade anti-fibrótica do ácido rosmarínico nos fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos estimulados com o fator de crescimento transformador-β2. Métodos: Culturas primárias de fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos foram tratadas com várias concentrações de ácido rosmarínico por 12h, na presença e na ausência do fator de crescimento transformador-β2. Após 48h, o índice de proliferação dos fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos e a diferenciação dos miofibroblastos foram investigados por coloração por imunofluorescência para proliferação de antígeno nuclear celular e α-actina de músculo liso, respectivamente. Um contador automático de células e um ensaio de atividade metabólica colorimétrica foram utilizados para avaliar o número e a viabilidade das células. A expressão e produção do colágeno foram determinadas por reação quantitativa em cadeia da polimerase em tempo real e ensaio de hidroxiprolina, respectivamente. Resultados: Fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos não estimulados tratados com qualquer concentração de ácido rosmarínico exibiram diminuição de colágeno (p<0,01), mas não mostraram diferenças no índice de proliferação. A exposição ao fator de crescimento transformador-β2 induziu a diferenciação de miofibroblastos e aumentou a produção de colágeno. A exposição ao ácido rosmarínico nas concentrações de 1,0 e 3,0 µM reduziu o índice de proliferação (p<0,02), bem como a expressão de colágeno e a quantificação de hidroxiprolina (p<0.05). A exposição a 3,0 µM de ácido rosmarínico reduziu a viabilidade (p=0,035) de fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos não estimulados e o número de células (p=0,001) em culturas de fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos estimuladas e não estimuladas. Conclusões: A exposição ao ácido rosmarínico 1,0 µM foi não citotóxica e levou à expressão reduzida de colágeno e menor proliferação de fibroblastos da cápsula de Tenon estimulados pelo fator de crescimento transformador-β2. Esses achados sugerem que o ácido rosmarínico é um composto antifibrótico relativamente não lesivo aos fibroblastos da cápsula de Tenon de coelhos, com potencial aplicação como agente adjuvante em procedimentos oculares, particularmente em cirurgias de glaucoma.

Lacrimal gland primary acinar cell culture: the role of insulin / Células acinares de glândula lacrimal em cultura primária: o papel da insulina

ABSTRACT Purpose: The goal of the present study was to establish a protocol for primary culture of lacrimal gland acinar cells (LGACs) and to assess the effect of adding insulin to the culture media. Methods: LGACs were isolated and cultured from lacrimal glands of Wistar male rats. The study outcomes included cell number, viability, and peroxidase release over time and in response to three concentrations of insulin (0.5, 5.0, and 50.0 μg/mL). Results: In LGAC primary culture, cells started to form clusters by day 3. There was a time-response pattern of peroxidase release, which rose by day 6, in response to carbachol. Culture viability lasted for 12 days. An insulin concentration of 5.0 μg/mL in the culture medium resulted in higher viability and secretory capacity. Conclusions: The present method simplifies the isolation and culture of LGACs. The data confirmed the relevance of adding insulin to maintain LGACs in culture.

RESUMO Objetivo: O objetivo do estudo foi estabelecer um protocolo de cultura primária para o isolamento de células acinares da glândula lacrimal (CAGL) e avaliar a relevância de insulina no meio de cultura. Métodos: CAGL foram isoladas e cultivadas a partir das glândulas lacrimais de ratos Wistar machos. Os parâmetros analisados foram: o número de células, viabilidade e secreção da peroxidase ao longo do tempo e em resposta a três concentrações de insulina (0,5; 5,0 e 50,0 μg/ml). Resultados: Na cultura primária de CAGL as células passaram a se agrupar por volta do dia 3. A secreção de peroxidase em resposta ao carbacol aumentou no dia 6. O período de cultura viável foi limitado à 12 dias. Insulina à 5,0 μg/ml no meio de cultura resultou em viabilidade e capacidade secretora maior. Conclusão: o estudo descreveu um método para simplificar o isolamento e cultivo de CAGL. Os dados apresentados confirmam a importância da insulina na manutenção da cultura de CAGL.

Vitamin A and the eye: an old tale for modern times / A vitamina A e o olho: uma velha história em tempos modernos

ABSTRACT Clinical presentations associated with vitamin A deficiency persist in poor regions globally with the same clinical features as those described centuries ago. However, new forms of vitamin A deficiency affecting the eyes, which have become widespread, as a result of modern societal habits are of increasing concern. Ophthalmic conditions related to vitamin A deficiency require the combined attention of ophthalmologists, pediatricians, internists, dermatologists, and nutritionists due to their potential severity and the diversity of causes. As the eyes and their adnexa are particularly sensitive to vitamin A deficiency and excess, ocular disturbances are often early indicators of vitamin A imbalance. The present review describes the clinical manifestations of hypovitaminosis A with an emphasis on so-called modern dietary disorders and multidisciplinary treatment approaches. The present review also discusses the relationship between retinoic acid therapy and dry eye disease.

RESUMO As apresentações clínicas associadas à deficiência de vitamina A persistem em regiões pobres ao redor do mundo com os mesmos achados clínicos descritos há séculos. No entanto, novas formas de problemas causados pela vitamina A afetam os olhos, estão associados com os hábitos da sociedade moderna e tem causado preocupação. Eles exigem a atenção dos oftalmologistas, pediatras, internistas, dermatologistas e nutricionistas, devido à sua gravidade e diversidade de causas. Uma vez que os olhos e seus anexos são órgãos muito sensíveis à deficiência e excesso de vitamina A, manifestações oculares podem ser indicadores precoces do desequilíbrio de vitamina A. Essa revisão traz as manifestações clínicas de hipovitaminose A enfatizando os chamados distúrbios dietéticos modernos e formas de abordagem multidisciplinar. E também traz evidências sobre a relação entre a terapia com ácido retinóico e doença do olho seco.

Insulin replacement restores the vesicular secretory apparatus in the diabetic rat lacrimal gland / Reposição de insulina restaura o mecanismo secretório da glândula lacrimal de ratos diabéticos

ABSTRACT Purpose: In the lacrimal gland (LG) acinar cells, signaling regulates the release of secretory vesicles through specific Rab and SNARE exocytotic proteins. In diabetes mellitus (DM), the LGs are dysfunctional. The aim of this work was to determine if secretory apparatus changes were associated with any effects on the secretory vesicles (SV) in diabetic rats as well as the expression levels of constituent Rab and members of the SNARE family, and if insulin supplementation reversed those changes. Methods: DM was induced in male Wistar rats with an intravenous dose of streptozotocin (60 mg/kg). One of the two diabetic groups was then treated every other day with insulin (1 IU). A third control group was injected with vehicle. After 10 weeks, Western blotting and RT-PCR were used to compared the Rab and SNARE secretory factor levels in the LGs. Transmission electron microscopy evaluated acinar cell SV density and integrity. Results: In the diabetes mellitus group, there were fewer and enlarged SV. The Rab 27b, Rab 3d, and syntaxin-1 protein expression declined in the rats with diabetes mellitus. Insulin treatment restored the SV density and the Rab 27b and syntaxin expression to their control protein levels, whereas the Vamp 2 mRNA expression increased above the control levels. Conclusions: Diabetes mellitus LG changes were associated with the declines in protein expression levels that were involved in supporting exocytosis and vesicular formation. They were partially reversed by insulin replacement therapy. These findings may help to improve therapeutic management of dry eye in diabetes mellitus. .

RESUMO Objetivo: Células acinares da glândula lacrimal (GL) sinalizam a regulação da liberação através de vesículas secretórias específicas Rab proteínas exocitóticas SNARE. No diabetes mellitus (DM), as glândulas lacrimais são disfuncionais. O objetivo deste trabalho foi determinar se em ratos diabéticos, alterações dos aparatos secretórios estão associados a efeitos sobre vesículas secretoras (VS) e sobre os níveis de expressão do constituinte Rab, bem como membros da família SNARE, e se a suplementação de insulina reverte as alterações. Métodos: DM foi induzido em ratos Wistar machos com uma dose intravenosa de estreptozotocina (60 mg/kg). Um dos dois grupos diabéticos foi então tratado a cada dois dias com insulina (1 UI). Um terceiro grupo controle foi injetado com o veículo. Após 10 semanas, western blot e RT-PCR comparou níveis de fatores secretórios de Rab e SNARE na glândula lacrimal. Microscopia eletrônica de transmissão (MET) avaliaram a densidade e integridade de VS de célula acinar. Resultados: No grupo diabetes mellitus , houve poucas e alargadas VS. Rab27b, Rab 3d e Sintaxina-1 diminuiu a expressão da proteína em ratos com Diabetes Mellitus. O tratamento com insulina restaurou a densidade das VS e expressão de Rab 27b e Sintaxina para seus níveis de proteína controle, enquanto a expressão de Vamp 2 RNAm aumentou em relação aos controles. Conclusões: Alterações na glândula lacrimal de diabetes mellitus estão associadas a reduções nos níveis de expressão de proteínas envolvidas no apoio a exocitose e formação vesicular. Eles são, em parte, revertida por terapia de reposição de insulina. Estes resultados podem ajudar a melhorar a conduta terapêutica do olho seco no diabetes mellitus. .

Is dry eye an environmental disease? / O olho seco é uma doença relacionada a exposição ambiental?

Previous studies have revealed that eye contact with either air pollutants or adverse indoor and/or outdoor environmental conditions can affect tear film composition and ocular surface components. These effects are mediated by selective binding of the environmental agents to ocular surface membrane receptors, leading to activation of pro inflammatory signaling pathways. The aim of the current review was to examine the published evidence associated with environmental factors and ocular surface disease and dry eye. Specifically, the reader will appreciate why it is possible to refer to them as mediators of Environmental Dry Eye Disease (EDED), a singular clinical entity inside DED context, directly caused by pollutants and/ or adverse climatic conditions. The indicators and clinical findings are described along with EDE differential diagnosis in its acute and the chronic phases. Based on strong existing evidence of clinical reports and epidemiological observations regarding DED and environmental factors we conclude that there is a straight cause-and-effect relationship between ambient stresses and DED. International standards and web-based tools are described for monitoring worldwide environmental conditions referring localities and populations susceptible to EDED. This information is beneficial to health providers to pinpoint the individuals and predisposed groups afflicted with DED. Such insights may not only improve the understanding and treatment of DED but also help to identify the contributing factors and lower the frequency and progression of EDED.

Diversos estudos têm demostrado que o contato ocular com poluentes ambientais afeta a composição do filme lacrimal e de estruturas da superfície ocular. Tais efeitos são mediados pela ligação de agentes ambientais com receptores na superfície ocular, levando a ativação de mediadores pró inflamatórios. Esta revisão propõe uma avaliação das evidências publicadas, que associam fatores ambientais as doenças de superfície ocular e ao olho seco. O leitor compreenderá que é possível inferir olho seco ambiental como uma entidade singular dentro do contexto da doença olho seco, diretamente causado pela exposição a poluentes e/ou condições climáticas adversas. Serão descritos os indicadores e achados clínicos, assim como o diagnóstico diferencial das fases aguda e crônica. A avaliação de relatos clínicos e observações epidemiológicas demonstra uma forte associação entre olho seco e fatores ambientais. O conhecimento sobre parâmetros internacionais e ferramentas de monitorização das condições ambientais no mundo, permite identificar localidades e populações mais suceptívies ao olho seco ambiental e pode auxiliar na identificação de indivíduos acometidos e grupos predispostos. E desta forma, melhorar o entendimento e tratamento dessa condição, diminuir os fatores associados, sua frequência e progressão.

Dry eye disease caused by viral infection: review / Olho seco causado por infecções virais: revisão

Dry eye disease and ocular surface disorders may be caused or worsened by viral agents. There are several known and suspected virus associated to ocular surface diseases. The possible pathogenic mechanisms for virus-related dry eye disease are presented herein. This review serves to reinforce the importance of ophthalmologists as one of the healthcare professional able to diagnose a potentially large number of infected patients with high prevalent viral agents.

A síndrome do olho seco e as doenças de superfície ocular podem ser causadas ou agravadas por agentes virais. Diversos vírus são causadores ou tem associação suspeitada com as doenças de superfície ocular. Esta revisão apresenta os possíveis mecanismos patogênicos envolvidos no olho seco causado por infecões virais e reinforça a importância do oftalmologista como um dos profissionais de saúde capazes de diagnosticar um grande número de pacientes infectados por agentes virais altamente prevalentes.

Conjunctival inflammation in patients under topical glaucoma treatment with indication to surgery / Inflamação conjuntival em pacientes em tratamento tópico para glaucoma com indicação de cirurgia

PURPOSE: To compare the frequency of conjunctival HLA-DR expression (a surrogate marker for inflammation) in eyes treated with topical prostaglandin analogues versus eyes treated with other topical antiglaucomatous drugs. METHODS: Patients diagnosed with primary open-angle glaucoma presenting indication for trabeculectomy were divided in groups according to the use or not of prostaglandin analogues. All subjects were treated with the maximum tolerated dose of antiglaucomatous drugs until the date of the surgery. At the beginning of the surgical procedure, a 5 x 5 mm biopsy of the bulbar conjunctiva was collected, incubated with monoclonal anti-HLA-DR antibody and processed for histological analysis. RESULTS: Of the 31 eyes included (31 patients), 25 were under topical prostaglandin analogues (Group 1) and six under other topical pharmacological agents (Group 2). Fourteen eyes of Group 1 (56%) and three of Group 2 (50 %) were positive for the inflammatory marker HLA-DR (P=1.0). The percentage of stained cells ranged from 15.49 to 48.09% (median: 27.61) in Group 1, and from 18.35 to 28 (median: 20.71) in Group 2, with no differences statistically significant (p=0.33). CONCLUSION: The use of prostaglandin analogues did not increase conjunctival expression of HLA-DR compared to other topical antiglaucomatous agents.

OBJETIVO: Comparar a frequência da expressão conjuntival de HLA-DR (marcador inflamatório) em olhos tratados com análogos de prostaglandinas de uso tópico com a frequência em olhos tratados com outros medicamentos. MÉTODOS: Pacientes com glaucoma primário de ângulo aberto apresentando indicação de trabeculectomia foram agrupados segundo o uso ou não de análogos de prostaglandinas. Todos os participantes foram tratados com medicação máxima tolerada até o momento da cirurgia. Ao início do procedimento cirúrgico, uma biópsia de 5 x 5 mm da conjuntiva bulbar foi coletada, incubada com anticorpo monoclonal anti-HLA-DR e processada para análise histológica RESULTADOS: Dentre os 31 olhos incluídos (31 pacientes), 25 estavam em uso de análogos de prostaglandinas (Grupo 1) e seis em uso de outros agentes antiglaucomatosos (Grupo 2). Quatorze olhos do Grupo 1 (56%) e três do Grupo 2 (50%) apresentaram positividade para o marcador HLA-DR (p=1,0). A porcentagem de células coradas variou de 15,49 a 48,09% (mediana: 27,61%) no Grupo 1 e de 18,35 a 28% (mediana: 20,71%) no Grupo 2, com diferenças não estatisticamente significativas (p=0,33). CONCLUSÃO: O uso de análogos de prostaglandinas não aumenta a expressão conjuntival de HLA-DR comparado com outros medicamentos tópicos para o tratamento de glaucoma.

Buphthalmos development in adult: case report / Buftalmus em adulto: relato de caso

To report a case of extensive globe enlargement due to secondary glaucoma in a young adult suffering from ocular surface disorders related to hypohidrotic ectodermal dysplasia. To the best of our knowledge, this is the first report of buphthalmos in the adulthood.

Relato de caso do aumento extenso do globo ocular decorrente de glaucoma secundário e disfunção de superfície ocular em um paciente adulto jovem portador de displasia ectodérmica anidrótica. Primeiro relato de caso de buftalmo em adulto.