Plastic compression of a collagen gel forms a much improved scaffold for ocular surface tissue engineering over conventional collagen gels

We compare the use of plastically compressed collagen gels to conventional collagen gels as scaffolds onto which corneal limbal epithelial cells (LECs) are seeded to construct an artificial corneal epithelium. LECs were isolated from bovine corneas (limbus) and seeded onto either conventional uncompressed or novel compressed collagen gels and grown in culture. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that fibers within the uncompressed gel were loose and irregularly ordered, whereas the fibers within the compressed gel were densely packed and more evenly arranged. Quantitative analysis of LECs expansion across the surface of the two gels showed similar growth rates (p > 0.05). Under SEM, the LECs, expanded on uncompressed gels, showed a rough and heterogeneous morphology, whereas on the compressed gel, the cells displayed a smooth and homogeneous morphology. Transmission electron microscopy (TEM) results showed the compressed scaffold to contain collagen fibers of regular diameter and similar orientation resembling collagen fibers within the normal cornea. TEM and light microscopy also showed that cell–cell and cell–matrix attachment, stratification, and cell density were superior in LECs expanded upon compressed collagen gels. This study demonstrated that the compressed collagen gel was an excellent biomaterial scaffold highly suited to the construction of an artificial corneal epithelium and a significant improvement upon conventional collagen gels.

Investigation of K14/K5 as a stem cell marker in the limbal region of the bovine cornea

Background: Identification of stem cells from a corneal epithelial cell population by specific molecular markers has been investigated previously. Expressions of P63, ABCG2 and K14/K5 have all been linked to mammalian corneal epithelial stem cells. Here we report on the limitations of K14/K5 as a limbal stem cell marker. Methodology/Principal Findings: K14/K5 expression was measured by immunohistochemistry, Western blotting and Real time PCR and compared between bovine epithelial cells in the limbus and central cornea. A functional study was also included to investigate changes in K5/14 expression within cultured limbal epithelial cells undergoing forced differentiation. K14 expression (or its partner K5) was detected in quiescent epithelial cells from both the limbal area and central cornea. K14 was localized predominantly to basal epithelial cells in the limbus and suprabasal epithelial cells in the central cornea. Western blotting revealed K14 expression in both limbus and central cornea (higher levels in the limbus). Similarly, quantitative real time PCR found K5, partner to K14, to be expressed in both the central cornea and limbus. Following forced differentiation in culture the limbal epithelial cells revealed an increase in K5/14 gene/protein expression levels in concert with a predictable rise in a known differentiation marker. Conclusions/Significance: K14 and its partner K5 are limited not only to the limbus but also to the central bovine cornea epithelial cells suggesting K14/K5 is not limbal specific in situ. Furthermore K14/K5 expression levels were not lowered (in fact they increased) within a limbal epithelial cell culture undergoing forced differentiation suggesting K14/K5 is an unreliable maker for undifferentiated cells ex vivo.

Limbal autograft transplantation in a dog with alkali-induced ulceration

Descreve-se um caso de um animal da espécie canina, fêmea, sem raça definida, de três meses de idade, com histórico de apatia, contato prévio com produto alcalino (hidróxido de sódio) e relutância em abrir o olho direito. Ao exame oftálmico, foram observados blefarospasmo, fotofobia, epífora, quemose discreta, hiperemia conjuntival, e edema corneal difuso com comprometimento do limbo. Foram realizados o teste da fluoresceína positivo e o Teste Lacrimal de Schirmer 32mm min-1. Com base nos achados, firmou-se o diagnóstico de úlcera por álcali e realizou-se transplante autógeno do limbo. No pós-operatório, observou-se vascularização corneal a partir do terceiro dia e sua intensificação, em número e calibre, nos dias subseqüentes. Também foram observadas mínimas áreas de transparência corneal. Os resultados obtidos permitem admitir que o transplante autógeno de limbo é procedimento factível para o manejo da terapia de úlceras de córnea por álcali.

Sclerocorneal limbal stem cell autograft transplantation in dogs

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Amostragem foliar da bananeira 'Prata-Anã

Para diagnose nutricional da bananeira, é necessário padronizar a amostragem do tecido a ser utilizado, já que a composição mineral varia com a idade da planta, com a folha amostrada, entre as diversas partes da folha, ao que se somam as condições ecológicas, diferenças varietais e flutuações sazonais dos elementos. Portanto, a possibilidade de equívoco na interpretação é considerável. O Método de Amostragem Internacional de Referência (MEIR) para bananeira recomenda coletar a terceira folha de plantas com cachos que apresentem todas as pencas visíveis e não mais que três mãos de flores masculinas abertas, retirando-se a metade interna de uma faixa central do limbo, desprovida da nervura central. Há uma dificuldade em seguir tal recomendação para bananeira 'Prata-Anã' cultivada no norte de Minas Gerais, pois ela possui porte alto e roseta foliar muito densa, que confunde a localização da folha amostrada. Além disso, normalmente, as amostras são retiradas com largura diferente dos 10 cm recomendados. Dadas as dificuldades de amostragem da bananeira 'Prata-Anã' e o fato de besta cultivar sob irrigação ser pouco estudada, comparada àquelas do subgrupo Cavendish, o presente trabalho objetivou determinar o efeito da folha amostrada e da largura da amostra sobre os teores minerais de bananeira 'Prata-Anã' cultivada sob irrigação no norte de Minas Gerais. Apesar das variações estatísticas, os teores foliares mantiveram-se dentro da faixa de suficiência, independentemente da posição da folha amostra da- 2ª, 3ª ou 4ª folha - ou do tamanho da amostra - 10; 20 ou 30 cm de largura. Isto sugere que a coleta de folha na posição acima (segunda) ou abaixo (quarta) da folha recomendada terceira, numa largura foliar de 10 a 30 cm, pouco altera os teores foliares em relação à indicação pelo método MEIR, tolerando-se assim uma possível variação da amostra quanto à posição e à largura foliar testadas.

Avaliação ultra-estrutural dos efeitos tóxicos da mitomicina C no epitélio ciliar de olhos de coelhos normais com e sem tratamento hipotensor ocular prévio

OBJETIVO: Avaliar o epitélio ciliar interno (ECI) do corpo ciliar após aplicação de mitomicina C (MMC) sob retalho escleral, em animais tratados com dois tipos de inibidores da produção do humor aquoso. MÉTODOS: Foram estudados ambos os olhos de 16 coelhos divididos em 4 grupos experimentais. Foi realizado retalho escleral em todos os olhos dos animais, mas apenas os olhos direitos (OD) receberam MMC. No grupo 1 (G1) não houve tratamento prévio. Nos grupos G2 e G4 foi administrada acetazolamida e nos grupos G3 e G4 maleato de timolol. O ECI foi examinado à microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os olhos esquerdos formaram os grupos controle. RESULTADOS: em todos os grupos exceto no G1 OE, foram observadas: retração das células e/ou alargamento entre invaginações, mitocôndrias com rarefação, vesículas claras e corpos densos. A membrana limitante interna estava espessada, descontínua ou descolada em todos grupos exceto G1 OE e G2 OE. Foi observada liberação de material citoplasmático apenas nos grupos tratados com inibidores da produção de humor aquoso. CONCLUSÕES: 1- MMC, acetazolamida e maleato de timolol causaram alterações morfológicas no epitélio ciliar mesmo usados isoladamente. 2- A associação MMC e acetazolamida causou mais alterações do que a acetazolamida isoladamente, mas não mais do que a MMC isoladamente. 3- Nas demais associações as alterações foram semelhantes.

Estudo comparativo entre as esferas de silicone gelatinosas e rígidas em cavidade eviscerada de coelho

OBJETIVO: Avaliar e comparar a biocompatibilidade de esferas de silicone gelatinosas e rígidas em cavidades evisceradas de coelhos. MÉTODOS: Trinta coelhos tiveram o olho direito eviscerado com implantação de esferas de silicone gelatinosas (Grupo I) ou rígidas (Grupo II). Foi realizada avaliação clínica diária, ultrassonografia da cavidade orbitária, análise histológica e morfométrica da pseudocápsula que se formou ao redor dos implantes aos 7, 30 e 90 dias após a cirurgia, com avaliação estatística dos resultados. RESULTADOS: Houve boa integração das esferas com os tecidos orbitários e semelhança de resposta tecidual com ambas as esferas. Duas esferas de silicone gelatinosas e uma rígida extruíram. A pseudocápsula que se formou ao redor das esferas gelatinosas foi mais organizada, com espessura e reação inflamatória menores que a observada nas esferas rígidas. CONCLUSÕES: Esferas de silicone gelatinosas e rígidas tiveram boa integração tecidual em cavidades evisceradas de coelhos.

Toxicidade da mitomicina C ao endotélio da córnea de coelhos

Purpose: To evaluate corneal endothelium alterations after applying mitomycin C to the sclera using transmission and scanning electron microscopy, correlating alterations with time, concentration, and evaluation methods. Methods: The corneal endothelium of both eyes of 32 albino rabbits was evaluated and distributed into four groups of 8. Mitomycin C was applied under a scleral flap in the right eye for 5 minutes. Mitomycin C concentrations were 0.5 mg/ml for G1 and G2 and 0.2 mg/ml for G3 and G4. Examinations were performed 15 days after application to G1 and G3, and 30 days after application to G2 and G4. Four cornea in each group were prepared for transmission electron microscopy and four for scanning electron microscopy. Left eyes of all animals were used as controls. Results: Transmission electron microscopy showed corneal endothelium alterations in all groups: rarefied cytoplasm, dilation and fragmentation of rough endoplasmic reticulum cisternae, Golgi apparatus with cisternal dilation, reduced vacuoles, and irregularities of internal membrane more noticeable in G1 and G2. Scanning electron microscopy revealed alterations in all groups except G1: changes in the shape and size of cells and longer filopodial projections. Conclusions: 1-Corneal endothelium alterations were seen at both 0.5 and 0.2 mg/ml concentrations and at 15 and 30 days after mytomicin C application; 2 - Alterations were more intense with higher mytomicin C concentration by transmission electron but not by scanning electron microscopy; 3 - The alterations correlated with time by scanning electron microscopy but not by transmission electron microscopy.

Segurança e efetividade no tratamento do pterígio usando infiltração de 5-fluoruracila no intraoperatório

OBJETIVO: Avaliar a segurança e a efetividade do uso do 5-fluoruracila (5-FU) como tratamento adjuvante do pterígio, aplicado sob a forma de infiltração subconjuntival, no período intraoperatório. MÉTODOS: Foram avaliados prospectivamente 125 indivíduos (125 olhos) portadores de pterígio. Os indivíduos foram operados segundo a técnica de retalho de deslizamento e receberam, ao final do procedimento, injeção subconjuntival de 0,2 mL de 5-FU (25 mg/mL). Foram anotados os dados do paciente como idade, sexo, profissão, características da lesão (primário ou recidivado, tamanho, carnoso ou involutivo) e feito seguimento pós-operatório, aos 7, 21, 60 e 180 dias. Os dados foram submetidos à avaliação estatística. RESULTADOS: Não foram observados casos de complicação decorrente do uso do 5-FU em injeção no intraoperatório do pterígio. A taxa de recidiva geral observada aos 180 dias de pós-operatório foi de 35,8%, sendo de 35,7% para os pterígios primários e de 36,4% para os recidivados. CONCLUSÃO: A aplicação do 5-FU no período intraoperatório sob a forma de infiltração subconjuntival é segura. Entretanto, ainda resulta em altas taxas de recidiva e novos estudos devem ser realizados a fim de conhecer a concentração/dose ideal que permitirá menores chances de recidiva da lesão.

Modelos de neovascularização corneana em coelhos: análise morfológica

OBJETIVOS: Comparar em coelhos três modelos experimentais de destruição das células germinativas (CG) do limbo corneano quanto a aspectos morfológicos. MÉTODOS: Foram utilizados 54 coelhos, 108 olhos, subdivididos em 3 grupos experimentais: (G1), (G2) e (G3), formados por 18 coelhos cada, que tiveram o OE submetido às técnicas experimentais (T1), (T2) e (T3), respectivamente, e um grupo controle, formado por 54 olhos contralaterais (OD) dos coelhos do G1, G2 e G3. Quatro parâmetros morfológicos foram estudados: epitélio, resposta inflamatória, vascularização e resposta fibroblástica. RESULTADOS: Com a T1 não houve remoção da totalidade do epitélio límbico, com a T2 houve remoção da quase totalidade do epitélio límbico, com a T3 houve remoção da totalidade do epitélio límbico. A reparação da superfície corneana foi feita por epitélio de fenótipo conjuntival (conjuntivalização) com as três técnicas, havendo aparecimento de células caliciformes a partir do 14º dia, sendo a densidade maior no 28º dia. A resposta inflamatória com a T3 foi mais intensa que com a T1 e T2. A regressão foi mais rápida com a T1 e similar com a T2 e T3. Contribuiu para a turvação corneana principalmente no 14º e 28º dia, concentrando-se, principalmente, na metade estromal anterior, sendo poupada a metade posterior. Foi maior até o 28º dia, decrescendo a partir desse momento. Caracterizou-se, no início, por infiltrado com predomínio de polimorfonucleares e sofreu mudança no 56º dia para infiltrado com predomínio de mononucleares. Os neovasos apareceram a partir do 7º dia, a princípio permearam o estroma do terço médio para cima, progredindo para a superficialização com a regressão do edema estromal. A vascularização com as três técnicas, ao final do experimento, foi superficial no estroma, porém não houve a formação de tecido fibro-escleroso denso ou cicatriz propriamente dita distinta do estroma corneano. CONCLUSÕES: Ocorreu conjuntivalização e neovascularização nas três técnicas experimentais. As T2 e T3 mostraram-se adequadas como possíveis modelos de ampla remoção das CG límbicas, levando a resultados similares nos diversos parâmetros estudados. A T1 se mostrou adequada como modelo de remoção parcial do epitélio límbico.

Clinical evaluation and induced corneal vascularization study by native and anionic collagen membranes in rabbits corneas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliações clínica e morfométrica da capacidade angiogênica da membrana de quitosana em córneas de coelhos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Alterações anatômicas do limbo foliar de plantas de Polygonum lapathifolium submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas 2,4-D, diquat e glyphosate e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas por eles em plantas de Polygonum lapathifolium. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram seu pleno desenvolvimento (antes do florescimento), pulverizadas com os herbicidas. Avaliaram-se quantitativamente as seguintes características anatômicas da nervura central e internervural das folhas: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da bainha do feixe, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de esclerênquima e colênquima, porcentagem de parênquima paliçádico e lacunoso, bem como a espessura foliar (μm). Os tratamentos químicos foram: diquat (400 g i.a. ha-1 do produto comercial Reward), 2,4-D (1.340 g e.a. ha -1 do produto comercial DMA 806 BR) e glyphosate (4.320 g e.a. ha-1 do produto comercial Rodeo) com a adição do surfatante Silwet L-77 a 0,01% v v-1. Os principais caracteres anatômicos quantitativos da região da nervura central do limbo foliar que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem de feixe vascular, a porcentagem de colênquima, a porcentagem de parênquima paliçádico e lacunoso e a espessura foliar. Para a região internervural do limbo foliar, os principais caracteres anatômicos quantitativos que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem da bainha do feixe e a espessura foliar. Os herbicidas diquat e 2,4-D foram ineficientes no controle das plantas de P. lapathifolium; o glyphosate apresentou controle superior a 90% das plantas aos 100 dias após a aplicação. Entretanto, todos os herbicidas permitiram rebrota das plantas.

Regeneration of the Corneal Epithelium after Debridement of its Central Region: An Autoradiographic Study on Rabbits

Purpose: To investigate the proliferative behavior of the corneal and limbal epithelia after debridement on the central region of the rabbit cornea. Methods: After scraping a circular epithelial area, 5 mm in diameter, in the center of the cornea, (3)H-thymidine ((3)H-TdR) was injected intravitreally, and the rabbits killed from 1 to 49 days afterward. The cornea, together with the adjacent conjunctiva, was processed for autoradiography. Results: The regenerating epithelium at the center of the cornea exhibited high frequencies of labeled nuclei when compared to controls. The mitotic indexes for the limbus were comparable in experimental and control eyes. The unique basal stratum of the limbal epithelium exhibited quick proliferation and vertical migration in all eyes. Cells that remained labeled for four weeks or more were observed throughout the corneal epithelium, including its basal stratum, and this did not depend on epithelial damage. Conclusion: Corneal epithelium wounds are healed by sliding and proliferation of cells surrounding the epithelial gap without any evidence for the participation of the limbal epithelium. Daughter cells labeled with (3)H-TdR were visualized in all layers of the corneal epithelium up to 7 weeks after the DNA precursor injection. However, at this long interval, the only labeled cells in the limbus were in the suprabasal layers.

Proliferation of the vascular endothelium of the iris following total debridement of the corneal epithelium and limbal excision of rabbits

Background Damage to the corneal epithelium causes not only a reaction for its repair but also affects other parts of the cornea as well as different components of the anterior segment of the eye. The purpose of this investigation was to analyze the consequences, following epithelial and limbal damage, to the iris of rabbits (Oryctolagus cuniculus).Methods The corneal epithelium was thoroughly scraped followed by surgical excision of the limbus. Next, (3)H-thymidine ((3)H-TdR) was injected intravitreally both into the right (experimental) and left (control) eyes which had their anterior segments processed for autoradiography at intervals of 2, 7 and 21 days after surgery (three rabbits per interval). The irises were also examined with scanning-electron and confocal microscopy after Evans blue injection.Results There was a high frequency of labeling in the cells of the iris blood vessels in the experimental eye, particularly the endothelial ones. The ratio of labeled cells between experimental and control irises was 40:1, with a population of nuclei increasing by 25% and remaining labeled up to 21 days. There was also an increase in the volume of the iris vasculature as shown by confocal microscopy. The high labeling frequencies of the vascular cells were observed throughout the iris from the ciliary to the pupillary regions.Conclusions The lesions on the corneal epithelium elicit proliferation of the iris vascular cells, mainly its endothelium, as well as an early breakdown of the blood-aqueous barrier. The daughter cells resulting from the damage to the eye surface were detected up to 21 days after a single injection of (3)H-TdR, most likely due to their slow turnover. As a consequence of this proliferation, the vasculature of the iris increased in volume.