On the Cornea of Healthy Merino Sheep: A Detailed Ex Vivo Confocal, Histological and Ultrastructural Study.

Our study performed qualitative and quantitative studies on the corneal ultrastructure of healthy female Merino sheep of ages 4 months and 6 years old from the Argentinean Pampa. The corneas were evaluated using ex vivo laser-scanning confocal microscopy, light microscopy and transmission electron microscopy. Those studies allowed us to obtain detailed images of the corneal layers as well as quantitative data of the cellular and sub-basal nerve densities in the cornea from sheep of different ages. The density of the corneal cells was significantly different in the anterior versus the posterior epithelium and stroma. Moreover, the density of the epithelial, stromal cells and endothelial cells, as well as the sub-basal nerve density were significantly lower in adult than in young animals. Our work provided a wide-ranging description of the corneal ultrastructure of healthy female Merino sheep, which adds to the current knowledge about the ophthalmological aspects of this species and undoubtedly benefits veterinarians.

Estudio del polimorfismo del gen de TNF-α, de dicha citocina, y de MCP-1 en pacientes con queratopatía climática esferoidea / Studies of TNF-α gene polymorphism, TNF-α and MCP-1 cytokines in patients with spheroidal climatic keratopathy

Objetivo. Investigar polimorfismo de nucleótidos únicos (SNP) en la posición -308 (G/A) del gen TNF-α y la participación de las citocinas TNF-α y MCP-1 en pacientes con queratopatía climática esferoidea (QCE) y en controles sanos. Materiales y métodos. Participaron 15 pacientes con QCE y 15 individuos sanos del departamento El Cuy, Provincia de Río Negro. Todos ellos, luego de firmar el consentimiento informado, recibieron un examen oftalmológico completo y se recolectaron muestras de sangre y lágrima para realizar diferentes estudios. EL ADN genómico fue obtenido de sangre de todos los individuos mediante el método de salting out y posteriormente amplificado y estudiado mediante reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con el sistema de amplificación refractaria a la mutación (ARMS). También se investigaron concentraciones de algunas citocinas proinflamatorias en lágrimas y en sobrenadante de cultivo de células epiteliales corneales humanas (CECH) tratadas o no con radiación ultravioleta B (RUV-B). Resultados. Los resultados de SNP en la posición -308 (G/A) del gen TNF-α (frecuencia alélica y genotípica) indicaron ausencia de diferencias significativas entre pacientes y controles sanos. Fenotípicamente ambos grupos de individuos serían bajos o intermedios productores in vitro de la citocina TNF-α. Sin embargo en las lágrimas de pacientes con QCE se detectaron concentraciones significativamente superiores de TNF-α, IL-1ß y MCP-1 (citocinas proinflamatorias) que en lágrimas de individuos controles sanos (p<0,0001) En la periferia y limbo de la córnea las células dendríticas (CD) incrementaron significativamente con el progreso de la enfermedad (p<0,05). La contribución del epitelio corneal en el proceso inflamatorio fue investigada utilizando CECH expuestas o no a 10 mJ/cm2 de RUV-B. A pesar de la presencia de gelatinasas, IL-6 e IL-8 en sobrenadantes de cultivos obtenidos a las 48 horas (datos no mostrados) no observamos niveles detectables de TNF-α, IL-1ß ni MCP-1. Conclusión. Este trabajo aporta nuevos datos para aumentar los conocimientos sobre los mecanismos inmunológicos involucrados en la etiopatogenia y progresión de la QCE. Demostramos que las citocinas proinflamatorias MCP-1 y TNF-α están significativamente elevadas en lágrimas de individuos con QCE, como se observó previamente con IL-1ß. MCP-1 sería la responsable del aumento de CD en córnea periférica y limbo de estos pacientes a medida de que la enfermedad avanza. El hallazgo de que estas citocinas no pudieron ser detectadas en cultivos de CECH estresadas con RUV-B implica que otras células son las responsables de su producción o que además de RUV-B otros factores son necesarios para iniciar esta cascada de eventos que se observan en esta hipersensibilidad corneal humana(AU)

Purpose. To investigate Single Nucleotide Polymorphism (SNP) at -308 position (G/A) of TNF-α gen and involving of TNF-α and MCP-1 cytokines in Climatic Droplet Keratopathy (CDK) patients and healthy controls. Materials and methods. Fifteen patients with CDK and fifteen healthy controls from departamento El Cuy, province of Rio Negro were involved in this study. After informed consent was obtained from all participants, they had a complete eye examination and then tear and blood samples were collected to perform different assays. DNA was obtained from blood of all individuals using the method of "salting out" and then amplified and studied performing the polymerase chain reaction (PCR) with Amplification-refractory Mutation System (ARMS). Furthermore, some cytokines concentrations were measured in tears and supernatants from human corneal epithelial cells (HCEs) exposed or not to UVR-B radiation. Results. Analysis from SNP at position -308 (G/A) of TNF-α gen (allelic and genotypic frequency) showed no significant differences between patients and healthy controls. Phenotypically both groups of individuals would be low or intermediate in vitro producers of TNF-α cytokine. However, in tears from CDK's patients we detected significantly higher concentrations of TNF-α, IL-1ß and MCP-1 (pro-inflammatory cytokines) than in healthy control subjects tears (p<0.0001). At the corneal peripheral / limbus area, dendritic cells (DCs) increased significantly with the progression of the disease (p<0.05). The corneal epithelium contribution to the inflammatory process was investigated using HCEs exposed or not to 10 mJ/cm2 of UV radiation­B (UVR-B). Despite the presence of gelatinases, IL-6 and IL-8 in culture supernatants obtained after 48 hours (data not shown), detectable levels of TNF-α, IL-1ß and MCP-1 were not detected. Conclusion. This study provides new insights to increase our knowledge about the immunological mechanisms involved in the etiopathogenesis and progression of CDK. We showed that pro-inflammatory cytokines MCP-1 y TNF-α were significantly increased in tears from CDK's patients, as previously described with IL-1ß. MCP-1 would be responsible for the increasing of DCs on the corneal peripheral / limbus area of these subjects as the disease progresses. The fact that these cytokines could not be detected in cultures of HCEs stressed with UVR-B implies that other cells are responsible for their production or, in addition to UVR-B, other factors are necessary to initiate the cascade of events observed in this human corneal hypersensitivity. (AU)

Participación de componentes inmunológicos en la etiopatogenia de la queratopatía climática esferoidea / Involvement of immune components in the etiopathogenia of climatic droplet keratopathy

Objetivo. Investigar si componentes de la inmunidad innata están involucrados en la iniciación/perpetuación de las anormalidades estructurales observadas en la capa de Bowman y el estroma superficial de la córnea de pacientes con queratopatía climática esferoidea (QCE). Materiales y métodos. En el estudio participaron 8 pacientes con QCE y 12 individuos sanos del Departamento El Cuy, Provincia de Río Negro, y 10 individuos sanos de la ciudad de Córdoba. Todos ellos, luego de firmar el consentimiento informado, recibieron un examen oftalmológico completo y se recolectaron muestras de lágrima para estudiar las concentraciones de diferentes citocinas, niveles y formas de metaloproteinasas de matriz (MMPs), y el inhibidor natural de MMPs (TIMP-1). Se realizó microscopía confocal in vivo (MCF) en algunos pacientes y controles. Biopsias de córneas provenientes de pacientes que fueron tratados con queratoplastia penetrante también fueron estudiadas mediante inmunohistoquímica (IHQ). Resultados. Los resultados de MCF indicaron claramente una progresión en la cantidad de depósitos a nivel subepitelial, a medida que la enfermedad avanza. El daño progresivo de las fibras nerviosas sub basales y estromales en los estadios 2 y 3 se correlaciona con pérdida de la sensibilidad corneal. Además de estas alteraciones, observamos que el número de células dendríticas (CD) en el limbo corneal aumentó significativamente a medida que la QCE progresa. En lágrimas de pacientes con QCE se detectaron concentraciones significativamente superiores de citocinas proinflamatorias (IL1ß e IL-8) que en individuos controles (p<0,005). No se halló IL-2, IL-17, IL-4, IL-13 ni IL-10 en pacientes y ni controles. Las actividades de gelatinasas (MMP-9 y -2) fueron significativamente mayores en QCE que en los controles (p<0,001), mientras que los niveles de TIMP-1 fueron significativamente menores en los pacientes (p<0,05). La concentración de MMP-8 fue mayor en controles pero los niveles de esta colagenasa-2 fueron 30 veces superiores, tanto en QCE como controles, con respecto a los valores de los individuos de un centro urbano. Mediante IHC observamos reactividad para MMP-9 en la mayoría de las células epiteliales, solamente en córneas con QCE. Conclusión. Demostramos un rol protagónico del eje citocinas proinflamatorias - gela-tinasas en el desarrollo de la QCE. Los altos niveles de IL-1ß e IL-8 en lágrimas de pacientes facilitan la producción de MMP-8 y gelatinasas, y los efectos de las mismas se exacerban, ya que los pacientes tienen bajos niveles de sus inhibidores naturales (TIMP-1). La MMP-9, además de degradar componentes de la matriz extracelular, cataliza la activación postranscripcional de IL-1ß, potenciando el proceso inflamatorio. Estos resultados son los primeros en explicar mecanismos inmunológicos involucrados en la etiopatogénesis de la QCE y aportan nuevas alternativas para el desarrollo de terapias preventivas utilizando inhibidores de IL-1ß y/o gelatinasas(AU)

Objective. To investigate whether components of innate immunity are involved in the initiation / perpetuation of the structural abnormalities observed in Bowman's layer and superficial stroma of the córnea of patients with Climatic droplet keratopathy (CDK). Materials and Methods. The study included 8 CDK patients and 12 healthy individuals from Department El Cuy, Province of Río Negro, and 10 healthy subjects from the city of Córdoba. All of them, after signing informed consent, received a thorough eye exam and tear samples were collected to study the concentrations of different cytokines, and levels and forms of matrix metalloproteinases (MMPs) and their natural inhibitor (TIMP-1). In vivo confocal microscopy (CFM) was performed in some patients and controls. Corneal biopsies from CDK patients treated with penetrating keratoplasty were also studied by immunohistochemistry (IHC). Results. CFM results clearly indicated a progression in the amount of deposits at corneal sub epithelial level as the disease progresses. The progressive damage in the nerve plexus in stages 2 and 3 correlated with a loss of corneal sensitivity. In addition to these alterations, we observed that the number of dendritic cells (DC) in the limbus increased significantly as the disease progresses.In tears of patients with CDK we detected significantly higher concentrations of pro-inflammatory cytokines (IL-1ß and IL-8) than in control subjects (p < 0.005). We found no IL-2, IL-17, IL-4, IL-13 and IL-10 in patients and controls. The activities of gelatinases (MMP-9 and -2) were significantly higher in CDK than in controls (p < 0.001), while TIMP-1 levels were significantly lower in patients (p < 0.05). The concentration of MMP-8 was higher in controls, but levels of this collagenase-2 were 30 times higher, both in CDK and controls, with respect to MMP-8 values of individuals inhabiting an urban area. By IHC we observed reactivity for MMP-9 in most epithelial cells only in CDK corneas. Conclussion. We demonstrated a key role of the axis pro-inflammatory cytokines ­ gelatinases in the development of CDK. High levels of IL-1ß and IL-8 in tears of patients facilitate the production of MMP-8 and gelatinases, and the effects of these molecules are exacerbated because patients have low levels of their natural inhibitors (TIMP-1). Since MMP-9 besides degrading extracellular matrix components, catalyzes the post translational activation of IL-1ß, the inflammatory process is fuelled. These results are the first to explain immunological mechanisms involved in the pathogenesis of the QCE and provide new alternatives for the development of preventive therapies using inhibitors of IL-1ß and / or gelatinases.(AU)