Πειραματική πρόκληση νεοαγγείωσης του κερατοειδούς

Abstract

Introduction: Ocular neovascularization is the primary cause of blindness in a wide range of ocular diseases. The exact mechanism underlying the pathogenesis of ocular neovascularization is not yet well understood, but it is believed that the imbalance between angiogenic stimulating factors and angiogenic inhibitors is the major contributor to angiogenesis. Parstatin is a 41-mer peptide formed by proteolytic cleavage on activation of the PAR1 receptor and contains a hydrophobic and a hydrophilic domain. Recently it was demonstrated that parstatin is a potent inhibitor of angiogenesis. The purpose of the study was to develop a model of corneal neovascularization which will be used to investigate the effect of parstatin on corneal inflammation and neovascularization and to evaluate the functional role of its structure on neovascularization. Methods: Corneal neovascularization on Sprague-Dawley rats was induced with cauterization by an applicator stick, coated with 75% silver nitrate and 25% potassium nitrate, to the center of the cornea for 4 seconds. Parstatin and peptides containing the hydrophobic and hydrophilic domains of parstatin were administrated subconjunctival after the chemical burn. Corneal neovascularization was assessed the 7th day after cauterization using a semiautomatic custom software, developed in MATLAB 7.5. Corneal microvessel density and inflammatory cell infiltration was assessed also the 7th day after the burn by histopathology examination of corneal sections. Results: Subconjunctival parstatin inhibited corneal neovascularization, with 200 μg the most effective dose (59% inhibition). In addition parstatin significantly inhibited corneal inflammatory infiltration. The peptide contained the hydrophobic domains of parstatin suppressed corneal neovascularization with maximum inhibition of 47% at 200 μg, whereas the peptide contained the hydrophilic domain exhibit maximum inhibition of 73% at 200 μg. Scrambled peptides were without any significant effect. Conclusion: Parstatin and especially its hydrophilic domain, is a potent antiangiogenic agent of corneal neovascularization and may have clinical potential in the treatment of angiogenesis-related ocular disorders.

Εισαγωγή: η οφθαλμική νεοαγγείωση αποτελεί την πρωταρχική αιτία τύφλωσης για μεγάλο εύρος ασθενειών του οφθαλμού. Ο ακριβής υποκείμενος παθογενετικός μηχανισμός της οφθαλμικής νεοαγγείωσης δεν είναι ακόμη απόλυτα κατανοητός αλλά θεωρείται, ότι η διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ αγγειογενετικών και αντί-αγγειογενετικών παραγόντων ευθύνεται, κυρίως για την επαγωγή αγγειογένεσης. Η παρστατίνη είναι ένα πεπτίδιο 41 αμινοξέων που ελευθερώνεται μετά την πρωτεολυτική ενεργοποίηση του PAR1 υποδοχέα και περιέχει μια έντονα υδρόφοβη και μια έντονα υδρόφιλη περιοχή (αλληλουχία αμινοξέων). Πρόσφατα, αποδείχθηκε ότι η παρστατίνη είναι ένας ισχυρός αναστολέας της αγγειογένεσης. Ο σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός μοντέλου νεοαγγείωσης κερατοειδούς, για την χρήση του στην εκτίμηση της επίδρασης της παρστατίνης στην φλεγμονή και τη νεοαγγείωση του κερατοειδούς και στην διερεύνηση του λειτουργικού ρόλου της δομής της στην νεοαγγείωση. Μέθοδος: για την επαγωγή της νεοαγγείωσης του κερατοειδούς σε Sprague-Dawley ποντίκια, έγινε έγκαυμα, με στειλεούς καλυμμένους 75% με διάλυμα νιτρικού αργύρου και 25% νιτρικού καλίου (κ.β.), στο κέντρο του κερατοειδούς για 4 δευτερόλεπτα. Η παρστατίνη και τα πεπτίδια με την υδρόφοβη και την υδρόφιλη περιοχή της παρστατίνης χορηγήθηκαν υπό τον επιπεφυκότα, αμέσως μετά το χημικό έγκαυμα. Η νεοαγγείωση του κερατοειδούς εκτιμήθηκε την 7η ημέρα μετά το έγκαυμα με τη χρήση ενός ημιαυτόματου προγράμματος που αναπτύχθηκε σε MATLAB 7.5. Η πυκνότητα των νεοαγγείων και η φλεγμονώδης διήθηση επίσης εκτιμήθηκε την 7η ημέρα μετά το έγκαυμα, με ιστοπαθολογική εξέταση λεπτών τομών κερατοειδούς. Αποτελέσματα: η παρστατίνη χορηγούμενη υπό τον επιπεφυκότα ανέστειλε την νεοαγγείωση του κερατοειδούς και 200 μg ήταν η πιο αποτελεσματική δόση (αναστολή 59%). Επιπλέον η παρστατίνη ανέστειλε σημαντικά την φλεγμονώδη διήθηση του κερατοειδούς. Το πεπτίδιο που περιείχε την υδρόφοβη αλληλουχία του μορίου κατέστειλε την νεοαγγείωση με μέγιστη αναστολή 47% στην δόση των 200 μg, ενώ το πεπτίδιο που περιείχε την υδρόφιλη αλληλουχία έδειξε μέγιστη αναστολή 73% επίσης στην δόση των 200 μg. Τα αναγραμματισμένα πεπτίδια δεν έδειξαν κανένα σημαντικό αποτέλεσμα. Συμπεράσματα: η παρστατίνη και ιδιαίτερα το υδρόφιλο τμήμα της, είναι ισχυρός αναστολέας της νεοαγγείωσης του κερατοειδούς και μπορεί να αποτελέσει ισχυρή θεραπευτική στρατηγική για την αντιμετώπιση της οφθαλμικής νεοαγγείωσης.