Animal model of corneal ectasia in rabbits by intrastromal injection of type II collagenase

Abstract

Introduction

Collagenase II has been used to induce experimental keratoconus in animal models. However, its effect when administered by intrastromal injection has not been studied, so the purpose of this study was to study the effects of intrastromal injection of collagenase II on corneal surface and corneal morphology.

Methods

Six New Zealand rabbits were used, collagenase II was administered by intrastromal injection (5 μL of 2.5 mg/mL) in the right eyes and balanced salt solution in the left eyes. Keratometry was performed to evaluate curvature alteration, also at day 7 corneas were obtained and Hematoxylin-Eosin staining was performed to examine morphologic changes. Likewise, changes in type I collagen expression were investigated by Sirius Red staining and semiquantitative PCR.

Results

K1, K2 and Km presented differences in the means with statistically significant changes. The morphological changes that were demonstrated were degradation and irregular arrangement of the corneal stroma, increase in the cellular density of keratocytes and slight cellular infiltration. Finally, it was demonstrated that there is greater expression of type I collagen fibers in the experimental group as opposed to the controls and the thickness of the fibers also increased due to the action of collagenase II, however, in terms of genetics there were no changes in the expression of type I collagen at molecular level between the control and experimental groups.

Conclusions

Collagenase II administered by intrastromal injection is able to induce changes in the corneal surface and stroma, being able to simulate a model of keratoconus.

Resumen

Introducción

La colagenasa II ha sido utilizado para inducir Queratocono experimental en modelos animales. Sin embargo, no ha sido estudiado su efecto cuando se administra por inyección intraestromal, por lo que el propósito de este estudio fue estudiar los efectos de la inyección intraestromal de colagenasa II sobre la superficie corneal y la morfología de la córnea.

Método

Se trabajó con 6 conejos Nueva Zelanda, se administró colagenasa II por inyección intraestromal (5 μL de 2.5 mg/mL) en los ojos derechos y solución salina balanceada en los ojos izquierdos. Se realizaron queratometrías para evaluar la alteración de la curvatura, también al día 7 se obtuvieron las córneas y se realizó tinción Hematoxilina-Eosina para examinar los cambios morfológicos. Así mismo, se investigaron los cambios en la expresión de colágeno tipo I por tinción Rojo Sirio y PCR semicuantitativa.

Resultados

K1, K2 y Km presentaron diferencias en los promedios con cambios estadísticamente significativos. Los cambios morfológicos que se demostraron fueron degradación y disposición irregular del estroma corneal, incremento en la densidad celular de queratocitos y ligera infiltración celular. Finalmente se demostró que hay mayor expresión de fibras de colágeno tipo I en el grupo experimental a diferencia de los controles y el grosor de las fibras también incrementó por acción de la colagenasa II, sin embargo, en cuestión génica no hubo cambios en la expresión de colágeno tipo I a nivel molecular entre el grupo control y experimental.

Conclusiones

La colagenasa II administrada por inyección intraestromal es capaz de inducir cambios en la superficie corneal y el estroma, pudiendo simular un modelo de queratocono.