Gli autori desiderano ringraziare finanziamenti previsti dal Programma di allocazione delle risorse UCSF.

Tutto il lavoro degli animali sono state eseguite in stretta conformità con le raccomandazioni nella Guida per la cura e l&#39;uso di animali da laboratorio del National Institutes of Health. Il protocollo è stato approvato dalla cura e l&#39;uso Comitato Istituzionale Animal (IACUC) della University of California, San Francisco. 1. embrionali di topo lacrimale Ghiandole (LG): Raccolta e Microdissection <ol><li> A seguito di procedure approvate dalle Animali istituzionali per comitato della ricerca scientifica etica, eutanasia cronometrato in gravidanza CD-1 (o transgenici) femmine con l&#39;aumento della CO 2 inalazione, seguita da una conferma per dislocazione cervicale di embrioni consecutivi nella appropriata giorno embrionale. Designare il giorno della scoperta vaginale spina e0. Nota: ghiandole lacrimali (LGS) può essere raccolto dalla fase singola gemma E14 in poi. Tuttavia, E16 (5-10 gemme) embrioni danno i risultati più coerenti per ex vivo della cultura. </li><li> Sterilizzare il vlato entral del mouse utilizzando etanolo al 70%. Pizzicare la pelle e fare un&#39;incisione sulla linea mediana con le forbici chirurgiche sterili; tagliare attraverso la pelle e del peritoneo per esporre la cavità addominale. Rimuovere le 2 corna uterine tagliando lungo il mesometrio nella parte superiore di ogni corno uterino e posto in PBS freddo (Phosphate Buffered Saline) o DMEM F12 supporto integrato con 100 U / ml di penicillina e 100 ug / ml di streptomicina. </li><li> Utilizzando pinze (# 5), rimuovere gli embrioni dalle cavità amniotiche e mettere in una seconda piastra di Petri sterile contenente PBS freddo. Fare attenzione a non toccare gli occhi o la zona della testa. </li><li> Inserire embrione su un microscopio da dissezione con una base transilluminazione. Se l&#39;embrione è &lt;E17, eseguire i passaggi 1,5-1,7. Se gli embrioni sono&gt; E17, questa procedura può essere utile, ma non sono essenziali, quindi procedere al passaggio 1.8. </li><li> Sever testa dal tronco appena sotto la mandibola inferiore (fase 1, Figura 2) Struga bisturi sterile (# 10 lama). Ruotare testa in modo che la mandibola è ora su piastra dissezione. Utilizzare pinze per stabilizzare la testa e un bisturi per rimuovere circa ¼ del lato dorsale del cervello (fase 2, 1 ° taglio, Figura 2) - questo è particolarmente importante una volta che la cartilagine si irrigidisce intorno e15. </li><li> Orientare la testa in modo che il bisturi può perforare il naso tra gli occhi. Effettuare un taglio attraverso il centro della testa, in modo che gli occhi sono ora a metà separate (step 2, 2 ° taglio, Figura 2). </li><li> Utilizzando due # 5 pinze, prendere una metà della testa e rimuovere il tessuto in eccesso (vedere il punto 3, figura 2). Accertarsi di orientare la testa in modo che il LG (che si trova nell&#39;angolo posteriore inferiore dell&#39;occhio) non si perde in questo processo di rimozione. Rimuovere cerebrale in eccesso, cartilagine e tessuto nasale circostante e sotto l&#39;occhio. Dal momento che la ghiandola è appena visibile, a questo punto, assicurare l&#39;occhio sia correttamente orientata tessuto in eccesso dopo la rimozione to evitare di perdere la posizione del LG. </li><li> Afferrare con cura la pelle dalla parte posteriore, in basso dell&#39;occhio con entrambe le pinze. Togliere la pelle tirando delicatamente aperto con le pinze per esporre la LG. Utilizzare l&#39;illuminazione supplementare sopra e sotto il tessuto per aiutare a visualizzare la LG. Nota: L&#39;LG, distinguibile dal suo aspetto come gemma su un condotto all&#39;interno di una più scura, mesenchima condensato, deve essere visibile in questo punto. </li><li> Cominciare con cura per sezionare la LG e mesenchima associati (vedere lo schema e immagini) dal tessuto circostante usando pinze, facendo attenzione a non afferrare il LG o il suo canale associato. Una volta che la ghiandola è libero dal tessuto circostante, rimuovere delicatamente l&#39;intera ghiandola afferrando la epiteli circonda l&#39;occhio alla base del condotto LG. Fare attenzione a preservare il mesenchima che circonda l&#39;epitelio, che può essere osservata come un mesenchima condensata in cui le invaginates epitelio. NOTA: Alcuni eliminata anche la tissue (eventuali piccoli frammenti di ossa, muscoli e tessuto connettivo) può essere necessario per evitare la segnalazione fattori / crescita dal tessuto adiacente. </li><li> Per la cultura, il raccolto 4 - 5 ghiandole e mesenchima associati per piastra (enti locali sono placcati immediatamente dopo la dissezione); raccogliere un minimo di 14 ghiandole per 100 ml di RNA tampone di lisi per RT-PCR 6. </li></ol> 2. Preparare Piastre per ex vivo Cultura Questa procedura si basa su quello utilizzato per lo sviluppo delle ghiandole salivari 7,8. <ol><li> Aggiungere 200 ml di DMEM F12 (integrato con 100 U / ml di penicillina e 100 mg / ml di streptomicina) terreni di coltura con 50 mg / ml di acido ascorbico e 50 mg / ml di olo-transferrina ad un diametro di 50 millimetri piatto micropozzetti con fondo trasparente 7. Nota: DMEM F12 è stato scelto come abbiamo precedentemente trovato per massimizzare morfogenesi nella ghiandola salivare embrionale. </li><li> Float un Polycarb 13 millimetrifiltro a membrana Onate con 0,1 micron pori sulla parte superiore del supporto. </li><li> Passaggio opzionale: Diluire 3-D laminina 1: 1 con DMEM / F12 per effettuare una concentrazione finale di 3 mg / ml (200 ml utilizzare pipetta per mescolare delicatamente; centrifugare per 1 minuto se compaiono bolle). Aggiungere 15 ml di questo diluiti 3-D laminina per filtrare. Nota: Questa diluizione è risultata ottimale per mantenere LG nel suo stato 3D senza compromettere ramificazione epiteliale. Tuttavia, non è essenziale per la cultura di LG. </li><li> Mettere 4-5 LG sul filtro o in laminina. Cultura LGs ex vivo per 24 - 48 ore (Figura 3) o fissare con PFA 4% per 20 min per ulteriori analisi qPCR o immunocolorazione (Figura 4). Per l&#39;analisi qPCR di tessuto ghiandolare embrionale, si prega di fare riferimento al Rebustini et al., 2011. Per l&#39;analisi di immunofluorescenza di tessuti ghiandolari embrionali si rimanda ai seguenti citazioni: Hoffman et al, (2002) e Steinberg e.t al., (2005). </li></ol> 3. mouse postnatale e adulti ghiandole lacrimale (LG): Dissection <ol><li> Euthanize il mouse postnatale secondo gli standard del caso della commissione etica animale. Per cuccioli postnatale giorno 8 o più giovani, eutanasia tagliando la testa con le forbici sterili. Per giorno postnatale 8 o più anziani, spruzzare pelliccia con il 70% di etanolo. </li><li> Per individuare il LG, giaceva il mouse laterale all&#39;altro sotto un microscopio da dissezione con illuminazione dall&#39;alto. Nota: L&#39;LG post-natale e adulti sono confina con l&#39;arteria carotide, il muscolo massetere e il derma (vedi Figura 5). </li><li> Utilizzando piccole forbici dissezione, fare piccola incisione nell&#39;epidermide lateralmente da cui deve essere posizionato il LG. </li><li> Utilizzando pinze, aprire l&#39;epidermide verso l&#39;orecchio per esporre la LG. </li><li> Utilizzare pinze per allentare delicatamente LG dal tessuto circostante. </li><li> Una volta che la LG è liberato dal tessuto circostante, rimuovere con attenzione l&#39;LG dal condotto,afferrando dove il condotto e la epiteli circonda l&#39;occhio collegano (Figura 1). </li><li> Mettere enti locali in RNA tampone di lisi per RT-PCR, o fissare con 4% PFA per 20 minuti per immunocolorazione. </li></ol>

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	<li>Liu, K. C., Huynh, K., Grubbs, J., Davis, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autoimmunity+in+the+pathogenesis+and+treatment+of+keratoconjunctivitis+sicca.">Autoimmunity in the pathogenesis and treatment of keratoconjunctivitis sicca.</a> Current allergy and asthma reports. 14, 403 (2014).</li><li>Makarenkova, H. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FGF10+is+an+inducer+and+Pax6+a+competence+factor+for+lacrimal+gland+development.">FGF10 is an inducer and Pax6 a competence factor for lacrimal gland development.</a> Development. 127, 2563-2572 (2000).</li><li>Dartt, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+regulation+of+lacrimal+gland+secretory+processes:+relevance+in+dry+eye+diseases.">Neural regulation of lacrimal gland secretory processes: relevance in dry eye diseases.</a> Progress in retinal and eye research. 28, 155-177 (2009).</li><li>Nigam, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concise+review:+can+the+intrinsic+power+of+branching+morphogenesis+be+used+for+engineering+epithelial+tissues+and+organs.">Concise review: can the intrinsic power of branching morphogenesis be used for engineering epithelial tissues and organs.</a> Stem cells translational medicine. 2, 993-1000 (2013).</li><li>Qu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycosaminoglycan-dependent+restriction+of+FGF+diffusion+is+necessary+for+lacrimal+gland+development.">Glycosaminoglycan-dependent restriction of FGF diffusion is necessary for lacrimal gland development.</a> Development. 139, 2730-2739 (2012).</li><li>Rebustini, I. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MT2-MMP-dependent+release+of+collagen+IV+NC1+domains+regulates+submandibular+gland+branching+morphogenesis.">MT2-MMP-dependent release of collagen IV NC1 domains regulates submandibular gland branching morphogenesis.</a> Developmental cell. 17, 482-493 (2009).</li><li>Hoffman, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+Expression+Profiles+of+Mouse+Submandibular+Gland+Development:+FGFR1+Regulates+Branching+Morphogenesis+in+Vitro+Through+BMP-+and+FGF-Dependent+Mechanisms.">Gene Expression Profiles of Mouse Submandibular Gland Development: FGFR1 Regulates Branching Morphogenesis in Vitro Through BMP- and FGF-Dependent Mechanisms.</a> Development. 129, 24-5778 (2002).</li><li>Steinberg, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FGFR2b+signaling+regulates+ex+vivo+submandibular+gland+epithelial+cell+proliferation+and+branching+morphogenesis.">FGFR2b signaling regulates ex vivo submandibular gland epithelial cell proliferation and branching morphogenesis.</a> Development. 132, 1223-1234 (2005).</li><li>Knox, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Parasympathetic innervation maintains epithelial progenitor cells during salivary organogenesis. 329, 1645-1647 (2010).</li><li>Magenheim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+vessels+restrain+pancreas+branching,+differentiation+and+growth.">Blood vessels restrain pancreas branching, differentiation and growth.</a> Development. 138, 4743-4752 (2011).</li><li>Jaskoll, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FGF10/FGFR2b+signaling+plays+essential+roles+during+in+vivo+embryonic+submandibular+salivary+gland+morphogenesis.">FGF10/FGFR2b signaling plays essential roles during in vivo embryonic submandibular salivary gland morphogenesis.</a> BMC developmental biology. 5, 11 (2005).</li><li>Takasato, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directing+human+embryonic+stem+cell+differentiation+towards+a+renal+lineage+generates+a+self-organizing+kidney.">Directing human embryonic stem cell differentiation towards a renal lineage generates a self-organizing kidney.</a> Nature cell biology. 16, 118-126 (2014).</li><li>Knox, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parasympathetic+stimulation+improves+epithelial+organ+regeneration.">Parasympathetic stimulation improves epithelial organ regeneration.</a> Nature communications. 4, 1494 (2013).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La versatilità alla cultura e manipolare la LG ex vivo fornisce vantaggi significativi per lo studio del suo sviluppo. Ciò comprende la velocità alla quale il ricercatore è in grado di testare ipotesi e la moltitudine di perturbazioni che possono essere eseguite per valutare come epiteliale, neuronali, cellule endoteliali e mesencyhmal interagiscono per formare l&#39;organo. Tuttavia, ci sono una serie di avvertimenti quando si utilizza questo modello. In primo luogo, in virtù del suo isolamento ghiandola ...

La ghiandola lacrimale (LG) è responsabile della secrezione lacrimale acquoso critico per l&#39;acuità visiva e la salute, la manutenzione e la protezione delle cellule della superficie oculare. LG risultati disfunzione in uno dei disturbi oculari più comuni e debilitanti: acquosa carente malattia dell&#39;occhio secco, che è caratterizzata da irritazione oculare, sensibilità alla luce e riduzione della visione 1. Nell&#39;essere umano LG risiede nell&#39;orbita sopra dell&#39;estremità laterale dell&#39;occhio dove che 3 - 5 escrezione lacrime deposito condotti sulla superficie oculare. Il mouse ha tre paia di ghiandole oculari, il più studiato dei quali è la ghiandola lacrimale (LG) anterior trova e ventrale per l&#39;orecchio (exorbital) con le lacrime agli occhi che viaggiano attraverso un unico condotto escretore. Simile ad altri organi ghiandolari, LG si sviluppa attraverso il processo di morfogenesi epiteliale ramificazione in cui un singolo gemma epiteliale all&#39;interno di un mesenchima condensato sottoposto a vari cicli di gemme e la formazione del condotto di perm una rete interconnessa intricata di acini secretoria e condotti (Figura 1) 2. Durante lo sviluppo l&#39;epitelio viene vascolarizzato e fortemente innervato dai nervi parasimpatici del ganglio pterigopalatino e, in misura minore, da nervi simpatici del ganglio cervicale superiore 3. Interazioni tra ciascuno di questi tipi di cellule cioè cellule neuronali, epiteliali, endoteliali e mesenchimali, sono essenziali per la funzione e la manutenzione del tessuto adulto. Tuttavia, i meccanismi molecolari alla base di coordinamento sviluppo LG e la rigenerazione e come tipo di comunicazione inter-cellulare guida questi processi rimane poco chiaro. L&#39;avvento della embrionali ex vivo le tecniche di coltura ha consentito l&#39;individuazione di percorsi di sviluppo e di rigenerazione in più organi di derivazione 4. Coltura ex vivo dà al ricercatore la possibilità di manipolare l&#39;organo (memeccanico, genetica o chimica) in condizioni definite, nonché per caratterizzare le interazioni sviluppo organo e cellula-cellula in tempo reale. La exorbital LG del mouse è altamente suscettibile di questa tecnica e studi recenti hanno definito i sistemi che regolano il suo sviluppo 2,5 segnalazione. Tuttavia, nonostante la necessità di comprendere segnali molecolari alla base dello sviluppo LG e la rigenerazione, attualmente rimane poco studiato, probabilmente a causa delle difficoltà tecniche di isolare l&#39;organo. In questo articolo, si descrive come isolare ed eseguire ex vivo cultura del embrionale murino LG per definire programmi di sviluppo.

<table><tbody><tr><td>DMEM/F12 without HEPES</td><td>SH3027101</td><td>Thermo Scientific</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin</td><td>P0781</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td></tr><tr><td>Albumin solution from bovine serum</td><td>A9576</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyde 16% Solution</td><td>15710</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>Diluted to 4% in 1x PBS</td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline 10x</td><td>BP665-1</td><td>Fisher Scientific</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline 1x</td><td></td><td></td><td>Prepared from 10x stock</td></tr><tr><td>holo-Transferrin bovine</td><td>T1283</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>25&amp;nbsp;mg/ml stock solution in water. Freeze single-use aliquots at -20&amp;nbsp;&amp;deg;C. Add to DMEM/F12 media to a final concentration of 50&amp;nbsp;&amp;mu;g/ml.</td></tr><tr><td>L-ascorbic acid (Vitamin C)</td><td>A4544</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>25&amp;nbsp;mg/ml stock solution in water. Freeze single-use aliquots at -20&amp;nbsp;&amp;deg;C. Add to DMEM/F12 media to a final concentration of 50&amp;nbsp;&amp;mu;g/ml.</td></tr><tr><td>BioLite 100 mm Tissue Culture Treated Dishes</td><td>130182</td><td>Thermo Scientific</td><td>Non-tissue culture-treated plates can also be used.</td></tr><tr><td>Stereo Microscope with substage iluminator</td><td>Stemi 2000</td><td>Carl Zeiss</td><td>Any stereo dissecting microscope can be used that has a transmitted light base.</td></tr><tr><td>Substage Illuminator Base for Stereo Microscope</td><td>TLB 4000</td><td>Diagnostics Instruments, Inc.</td><td></td></tr><tr><td>Falcon 35&amp;nbsp;mm Tissue Culture Treated Dishes</td><td>353001</td><td>Corning</td><td>Non-tissue culture-treated plates can also be used.</td></tr><tr><td>50 mm uncoated glass bottom dishes</td><td>P50G-1.5-14-F</td><td>MatTek Corporation</td><td></td></tr><tr><td>Widefield fluorescence microscope</td><td>Axio Observer Z1</td><td>Carl Zeiss</td><td>Any fluorescence microscope (upright, inverted or stereo dissecting microscope) can be used to monitor GFP expression at low magnification with an attached digital camera.</td></tr><tr><td>Confocal Microscope</td><td>TCS SP5</td><td>Leica Microsystems</td><td>Confocal microscopy is necessary to see detailed cell structures. Any confocal microscope can be used.</td></tr><tr><td>SWISS Micro-Fine Forceps, #5 (11.2&amp;nbsp;cm)</td><td>17-305X</td><td>Integra LifeSciences Corporation</td><td>Fine tips are required for removing mesenchyme from epithelium. Tungsten needles can also be used.</td></tr><tr><td>Dumont Standard Tip Forceps, #5 (11&amp;nbsp;cm)</td><td>91150-20</td><td>Fine Science Tools (USA), Inc.</td><td>Ideal for harvesting glands from embryos.</td></tr><tr><td>Reusable Plastic Surgical Knife Handles, style no. 3.</td><td>4-30</td><td>Integra LifeSciences Corporation</td><td></td></tr><tr><td>Stainless Steel Sterile Surgical Blades, no. 10</td><td>4-310</td><td>Integra LifeSciences Corporation</td><td></td></tr><tr><td>RNAqueous-Micro Total RNA Isolation Kit</td><td>AM1931</td><td>Life Technologies</td><td></td></tr><tr><td>Cultrex 3D Culture Matrix Laminin I</td><td>3446-005-01</td><td>Trevigen</td><td>6 mg/ml stock diluted 1:1 with DMEM/F12</td></tr><tr><td>Timed-pregnant Crl:CD1(ICR) mice</td><td></td><td>Charles River Labs</td><td>Embryos are harvested on day 14 (with day of plug discovery designated as day 0).</td></tr><tr><td>Nucleopore Track-Etched Hydrophilic Membranes, 0.1&amp;nbsp;&amp;mu;m pore size, 13&amp;nbsp;mm</td><td>110405</td><td>Whatman</td><td></td></tr><tr><td>Timed-pregnant Pax6-Cre, GFP mice</td><td>Tg(Pax-Cre, GFP)1Pgr</td><td>The Jackson Laboratory</td><td>Optional mice for learning how to locate the LG.</td></tr></tbody></table>

manipulating the murine lacrimal gland

La ghiandola lacrimale (LG) secerne lacrime acquose necessari a mantenere la struttura e la funzione della cornea, un tessuto trasparente essenziale per la visione. Nell&#39;essere umano un&#39;unica LG risiede nella orbita sopra l&#39;estremità laterale di ciascun occhio fornire lacrime alla superficie oculare attraverso 3 - 5 condotti. Il mouse ha tre paia di ghiandole oculari, il più studiato dei quali è la ghiandola lacrimale exorbital (LG) anterior posizionato e ventrale all&#39;orecchio. Simile ad altri organi ghiandolari, LG si sviluppa attraverso il processo di morfogenesi epiteliale ramificazione in cui un singolo gemma epiteliale all&#39;interno di un mesenchima condensato sottoposto a vari cicli di gemme e di formazione condotto da formare una rete interconnessa intricata di acini secretori e condotti. Questo processo elaborato è stato ben documentato in molti altri organi epiteliali come il pancreas e ghiandole salivari. Tuttavia, la LG è stata molto meno esplorati e meccanismi che controllano la morfogenesi sono poco sottoc&#39;era. Abbiamo il sospetto che questo sotto-rappresentazione come sistema modello è una conseguenza delle difficoltà connesse con l&#39;individuazione, la dissezione e la coltura della LG. Così, qui descriviamo tecniche di dissezione per la raccolta embrionale e post-natale LG e metodi di coltura ex vivo del tessuto.

La LG si sviluppa attraverso il processo di morfogenesi epiteliale ramificazione. Immagini in campo chiaro di enti locali embrionali sezionati a E14, E15, E16, E17, e P2 illustrano questo evento. <img alt="Figura 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51970/51970fig1highres.jpg" width="600" /> Figura 1. L&#39;LG si sviluppa attraverso il processo di morfogenesi epiteliale ramificazione. Immagini in campo chiaro di enti loc...

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Manipulating the Murine Lacrimal Gland

La ghiandola lacrimale (LG) è un organo di ramificazione che produce i componenti acquose di lacrime necessarie per il mantenimento della visione e la salute oculare. Qui si descrive murino LG dissezione ed ex vivo le tecniche di coltura di decifrare vie di segnalazione coinvolte nello sviluppo di LG.

Manipolare il murino Ghiandola lacrimale

The lacrimal gland (LG) secretes aqueous tears necessary for maintaining the structure and function of the cornea, a transparent tissue essential for ...

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

20.8K Views.  University of California San Francisco.  La ghiandola lacrimale (LG) è un organo di ramificazione che produce i componenti acquose di lacrime necessarie per il mantenimento della visione e la salute oculare. Qui si descrive murino LG dissezione ed ex vivo le tecniche di coltura di decifrare vie di segnalazione coinvolte nello sviluppo di LG. 

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A Rabbit Model of Aqueous-Deficient Dry Eye Disease Induced by Concanavalin A Injection into the Lacrimal Glands: Application to Drug Efficacy Studies

Dry eye disease (DED), a multifactorial inflammatory disease of the ocular surface, affects 1 in 6 humans worldwide with staggering implications for quality of life and health care costs. The lack of informative animal models that recapitulate its key features impedes the search for new therapeutic agents for DED. Available DED animal models have limited reproducibility and efficacy. A model is presented here in which DED is induced by injecting the mitogen concanavalin A (Con A) into the orbital lacrimal glands of rabbits. Innovative aspects of this model are the use of ultrasound (US) guidance to ensure optimal and reproducible injection of Con A into the inferior lacrimal gland; injection of Con A into all orbital lacrimal glands that limits compensatory production of tears; and use of periodic repeat injections of Con A that prolong the state of DED at will. DED and its response to test agents are monitored with a panel of parameters that assess tear production, the stability of the tear film, and the status of the corneal and conjunctival mucosa. They include tear osmolarity, tear break-up time, Schirmer&#39;s tear test, rose bengal staining, and tear lactoferrin levels. The induction of DED and the monitoring of its parameters are described in detail. This model is simple, robust, reproducible, and informative. This animal model is suitable for the study of tear physiology and of the pathophysiology of DED as well as for the assessment of the efficacy and safety of candidate agents for the treatment of DED.

This article describes the development of a method to induce acute or chronic dry eye disease in rabbits by injecting concanavalin A to all portions of the orbital lacrimal gland system. This method, superior to those already reported, generates a reproducible, stable model of dry eye suitable for the study of pharmacological agents.

Un modello di coniglio di malattia dell'occhio secco acquosa-decisa indotta da Concanavalin Un'iniezione nelle ghiandole lacrimali: applicazione agli studi sull'efficacia dei farmaci

Dry eye disease (DED), a multifactorial inflammatory disease of the ocular surface, affects 1 in 6 humans worldwide with staggering implications for ...

Ricerca

Medicina

Establishment of a Severe Dry Eye Model Using Complete Dacryoadenectomy in Rabbits

Dry eye disease (DED) is a complex disease with multiple etiologies and variable symptoms, having ocular surface inflammation as its key pathophysiologic step. Despite advances in our understanding of DED, significant knowledge gaps remain. Advances are limited in part due to the lack of informative animal models. The authors recently reported on a method of DED induced by injecting all orbital lacrimal gland (LG) tissues with the lectin concanavalin A. Here, we report a novel model of aqueous-deficient DED based on the surgical resection of all orbital LG (dacryoadenectomy) tissues. Both methods use rabbits because of their similarity to human eyes in terms of the size and structure of the ocular surface. One week after removal of the nictitating membrane, the orbital superior LG was surgically removed under anesthesia, followed by removal of the palpebral superior LG, and finally removal of the inferior LG. Dacryoadenectomy induced severe DED, evidenced by a marked reduction in the tear break up time test and the Schirmer&#39;s tear test, and significantly increased tear osmolarity and rose bengal staining. Dacryoadenectomy-induced DED lasted at least eight weeks. There were no complications and animals tolerated the procedure well. The technique can be mastered relatively easily by those with adequate surgical experience and appreciation of the relevant rabbit anatomy. Since this model recapitulates the features of human aqueous-deficient DED, it is suitable for studies of ocular surface homeostasis, DED, and candidate therapeutics.

A novel approach is presented to induce chronic dry eye disease in rabbits by surgically removing all orbital lacrimal glands. This method, distinct from those previously reported, produces a stable, reproducible model of aqueous deficient dry eye well suited to study tear physiology and pathophysiology and ocular therapeutics.

Istituzione di un modello di occhio secco severo utilizzando la dacrigofectomia completa nei conigli

Dry eye disease (DED) is a complex disease with multiple etiologies and variable symptoms, having ocular surface inflammation as its key pathophysiologic ...

Isolation of Myoepithelial Cells from Adult Murine Lacrimal and Submandibular Glands

The lacrimal gland (LG) is an exocrine tubuloacinar gland that secretes an aqueous layer of tear film. The LG epithelial tree is comprised of acinar, ductal epithelial, and myoepithelial cells (MECs). MECs express alpha smooth muscle actin (&#945;SMA) and have a contractile function. They are found in multiple glandular organs and are of ectodermal origin. In addition, the LG contains SMA+ vascular smooth muscle cells of endodermal origin called pericytes: contractile cells that envelop the surface of vascular tubes. A new protocol allows us to isolate both MECs and pericytes from adult murine LGs and submandibular glands (SMGs). The protocol is based on the genetic labeling of MECs and pericytes using the SMACreErt2/+:Rosa26-TdTomatofl/fl mouse strain, followed by preparation of the LG single-cell suspension for fluorescence activated cell sorting (FACS). The protocol allows for the separation of these two cell populations of different origins based on the expression of the epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) by MECs, whereas pericytes do not express EpCAM. Isolated cells could be used for cell cultivation or gene expression analysis.

The lacrimal gland (LG) has two cell types expressing &#945;-smooth muscle actin (&#945;SMA): myoepithelial cells (MECs) and pericytes. MECs are of ectodermal origin, found in many glandular tissues, while pericytes are vascular smooth muscle cells of endodermal origin. This protocol isolates MECs and pericytes from murine LGs.

Isolamento delle cellule Miepiteliali da adulti murina lacrimale e ghiandole sottomandibolari

The lacrimal gland (LG) is an exocrine tubuloacinar gland that secretes an aqueous layer of tear film. The LG epithelial tree is comprised of acinar, ...

Biologia

Disfunzione della ghiandola lacrimale indotta da scopolamina nei ratti

A Rat Dry Eye Model with Lacrimal Gland Dysfunction Induced by Scopolamine

Aqueous-deficient dry eye (ADDE) is a type of dry eye disease that can result in the reduction of tear secretion quantity and quality. Prolonged abnormal tear production can lead to a disturbance in the ocular surface environment, including corneal damage and inflammation. In severe cases, ADDE can cause vision loss or even blindness. Currently, dry eye treatment is limited to eye drops or physical therapy, which can only alleviate eye discomfort symptoms and cannot fundamentally cure dry eye syndrome. To restore the function of the lacrimal gland in dry eye, we have created an animal model of lacrimal gland dysfunction in rats induced by scopolamine. Through the comprehensive evaluation of the lacrimal gland, corneas, conjunctivas, and other factors, we aim to provide a full understanding of the pathological changes of ADDE. Compared with the current dry eye mouse model, this ADDE animal model includes a functional evaluation of the lacrimal gland, providing a better platform for studying lacrimal gland dysfunction in ADDE.

Autore in primo piano: Sfide nello sviluppo di modelli animali di occhio secco e direzioni future della ricerca

Here, we establish a rat model of lacrimal gland dysfunction to provide a basis for the study of aqueous-deficient dry eye.

Un modello di occhio secco di ratto con disfunzione della ghiandola lacrimale indotta dalla scopolamina

Aqueous-deficient dry eye (ADDE) is a type of dry eye disease that can result in the reduction of tear secretion quantity and quality. Prolonged abnormal ...

Three-Dimensional, Serum-Free Culture System for Lacrimal Gland Stem Cells

Lacrimal gland (LG) stem cell-based therapy is a promising strategy for lacrimal gland diseases. However, the lack of a reliable, serum-free culture method to obtain a sufficient number of LG stem cells (LGSCs) is one obstacle for further research and application. The three-dimensional (3D), serum-free culture method for adult mouse LGSCs is well established and shown here. The LGSCs could be continuously passaged and induced to differentiate to acinar or ductal-like cells.
For the LGSC primary culture, the LGs from 6-8-week-old mice were digested with dispase, collagenase I, and trypsin-EDTA. A total of 1 &#215; 104 single cells were seeded into 80 &#181;L of matrix gel-lacrimal gland stem cell medium (LGSCM) matrix in each well of a 24-well plate, precoated with 20 &#181;L of matrix gel-LGSCM matrix. The mix was solidified after incubation for 20 min at 37 &#176;C, and 600 &#181;L of LGSCM added.
For LGSC maintenance, LGSCs cultured for 7 days were disaggregated into single cells by dispase and trypsin-EDTA. The single cells were implanted and cultured according to the method used in the LGSC primary culture. LGSCs could be passaged over 40 times and continuously express stem/progenitor cell markers Krt14, Krt5, P63, and nestin. LGSCs cultured in LGSCM have self-renewal capacity and can differentiate into acinar or ductal-like cells in vitro and in vivo.

The three-dimensional, serum-free culture method for adult lacrimal gland (LG) stem cells is well established for the induction of LG organoid formation and differentiation into acinar or ductal-like cells.

Sistema di coltura tridimensionale privo di siero per cellule staminali della ghiandola lacrimale

Lacrimal gland (LG) stem cell-based therapy is a promising strategy for lacrimal gland diseases. However, the lack of a reliable, serum-free culture ...

Establishment of A Mouse Model of Aqueous Deficiency Dry Eye

Dry eye disease is a prevalent condition affecting 5%-50% of the global population. Animal model investigations play a crucial role in understanding its underlying mechanisms. Therefore, we developed a mouse model of dry eye disease by surgically removing both the extraorbital lacrimal glands (ELG) and intraorbital lacrimal glands (ILG) to investigate the ocular surface pathology in the context of aqueous deficiency dry eye. Two weeks post operation, the mice exhibited severe dry eye manifestations, including reduced tear secretion, corneal epithelial irregularities, positive fluorescein sodium staining, and neovascularization. Histological examination via hematoxylin and eosin staining revealed inflammatory cell infiltration and corneal epithelium dysplasia. Immunofluorescence staining and quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction revealed decreased expression of the normal corneal epithelial biomarkers K12 and Pax6 and increased expression of Sprr1b in the corneal epithelium. These ocular manifestations indicated abnormal corneal epithelial differentiation. Furthermore, immunofluorescence staining of Ki67 revealed the increasing cell proliferation. In conclusion, the ELG plus ILG excision model proved suitable for studying changes in the ocular surface and elucidating the mechanisms underlying aqueous deficiency dry eye.

Here, we present a method to establish a mouse model of aqueous-deficient dry eye by excising the extraorbital and infraorbital lacrimal glands and evaluate the changes in the ocular surface in aqueous deficiency dry eye.

Dry eye disease is a prevalent condition affecting 5%-50% of the global population. Animal model investigations play a crucial role in understanding its ...

Establishment, Maintenance, Differentiation, Genetic Manipulation, and Transplantation of Mouse and Human Lacrimal Gland Organoids

The lacrimal gland is an essential organ for ocular surface homeostasis. By producing the aqueous part of the tear film, it protects the eye from desiccation stress and external insults. Little is known about lacrimal gland (patho)physiology because of the lack of adequate in vitro models. Organoid technology has proven itself as a useful experimental platform for multiple organs. Here, we share a protocol to establish and maintain mouse and human lacrimal gland organoids starting from lacrimal gland biopsies. By modifying the culture conditions, we enhance lacrimal gland organoid functionality. Organoid functionality can be probed through a "crying" assay, which involves exposing the lacrimal gland organoids to selected neurotransmitters to trigger tear release in their lumen. We explain how to image and quantify this phenomenon. To investigate the role of genes of interest in lacrimal gland homeostasis, these can be genetically modified. We thoroughly describe how to genetically modify lacrimal gland organoids using base editors-from guide RNA design to organoid clone genotyping. Lastly, we show how to probe the regenerative potential of human lacrimal gland organoids by orthotopic implantation in the mouse. Together, this comprehensive toolset provides resources to use mouse and human lacrimal gland organoids to study lacrimal gland (patho)physiology.

This protocol describes how to establish, maintain, genetically modify, differentiate, functionally characterize, and transplant lacrimal gland organoids derived from primary mouse and human tissue.

Istituzione, mantenimento, differenziazione, manipolazione genetica e trapianto di organoidi di topo e ghiandola lacrimale umana

The lacrimal gland is an essential organ for ocular surface homeostasis. By producing the aqueous part of the tear film, it protects the eye from ...

Superior Lacrimal Gland Removal: A Surgical Technique to Remove the Palpebral and Orbital Parts of Superior Lacrimal Gland from Rabbit Model

Source: Honkanen, R. A. et al., <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/60126">Establishment of a Severe Dry Eye Model Using Complete Dacryoadenectomy in Rabbits.</a> J. Vis. Exp. (2020).
This video describes the surgical procedure to remove the two parts: palpebral and orbital of the superior lacrimal gland from a rabbit to create a dry eye disease model. This rabbit model is suitable for studies of ocular surface homeostasis, pathophysiology and ocular therapeutics.

Rimozione della ghiandola lacrimale superiore: una tecnica chirurgica per rimuovere le parti palpebrale e orbitale della ghiandola lacrimale superiore dal modello di coniglio

Source: Honkanen, R. A. et al., Establishment of a Severe Dry Eye Model Using Complete Dacryoadenectomy in Rabbits. J. Vis. Exp. (2020).
This video ...

Manipolare il murino Ghiandola lacrimale

Riepilogo

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Capitoli in questo video

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Isolamento delle cellule Miepiteliali da adulti murina lacrimale e ghiandole sottomandibolari

Un modello di occhio secco di ratto con disfunzione della ghiandola lacrimale indotta dalla scopolamina

Un modello di occhio secco di ratto con disfunzione della ghiandola lacrimale indotta dalla scopolamina

Un modello di occhio secco di ratto con disfunzione della ghiandola lacrimale indotta dalla scopolamina

Sistema di coltura tridimensionale privo di siero per cellule staminali della ghiandola lacrimale

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Istituzione, mantenimento, differenziazione, manipolazione genetica e trapianto di organoidi di topo e ghiandola lacrimale umana

Rimozione della ghiandola lacrimale superiore: una tecnica chirurgica per rimuovere le parti palpebrale e orbitale della ghiandola lacrimale superiore dal modello di coniglio