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)

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. .