Early involvement of nitric oxide in mechanisms of pathogenesis of experimental autoimmune uveitis induced by interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP)

• Published in: Journal francais d'ophtalmologie Vol. 35; no. 4; pp. 251 - 259
• Main Authors: Arroul-Lammali, A., Djeraba, Z., Belkhelfa, M., Belguendouz, H., Hartani, D., Lahlou-Boukoffa, O.S., Touil-Boukoffa, C.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Paris Elsevier Masson SAS 01-04-2012; Masson
• Subjects: Animals; Autoimmune Diseases - chemically induced; Autoimmune Diseases - etiology; Autoimmune Diseases - pathology; Autoimmunity - physiology; Biological and medical sciences; Cattle; Cells, Cultured; Disease Models, Animal; Experimental autoimmune uveitis (EAU); Female; Immunization; Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP); Le monoxyde d’azote; L’IRBP; L’uvéite auto-immune expérimentale; Medical sciences; Miscellaneous; Nitric oxide (NO); Nitric Oxide - adverse effects; Nitric Oxide - pharmacology; Nitric Oxide - physiology; Ophthalmology; Rat Wistar; Rats; Rats, Wistar; Retina - chemistry; Retinol-Binding Proteins - immunology; Retinol-Binding Proteins - physiology; Signal Transduction - drug effects; Time Factors; Tissue Extracts; Uvea diseases; Uveitis - chemically induced; Uveitis - etiology; Uveitis - pathology; Wistar rat; L’uvéite auto-immune expérimentale; Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP); Wistar rat; Le monoxyde d’azote; L’IRBP; Rat Wistar; Experimental autoimmune uveitis (EAU); Nitric oxide (NO); Autoimmunity; Pathogenesis; Retinoid; Uvea disease; Experimental study; Mechanism; Binding protein; Eye disease; Animal; Nitric oxide; Uveitis; Early; Ophthalmology
• ISSN: 0181-5512; 1773-0597
• DOI: 10.1016/j.jfo.2011.05.003

Autoimmune uveitis is a group of HLA-associated inflammatory diseases of the eye, prevalent worldwide, that may cause blindness. It can be limited to the eye, or associated with a systemic syndrome. Furthermore, patients suffering from uveitis exhibit high serum and local nitric oxide (NO) levels as a consequence of cellular responses to immunologically privileged antigens within the eye such as interphotoreceptor retinoid binding protein (IRBP). To investigate NO production kinetics in autoimmune uveitis and its implication in mechanisms of ocular pathogenesis, we first attempted to develop an experimental model of autoimmune uveitis (EAU) on the Wistar rat, using the whole bovine retinal interphotoreceptor matrix extract (IPMe) and isolated IRBP.
Female Wistar rats (n=24) were divided into three experimental groups: “control rats” (n=3) consisting of non-immunized animals, “IRBP-immunized rats” (n=12) and “IPMe-immunized rats” (n=9), which received a subcutaneous injection, respectively, of 13μg IRBP and 100μg IPMe emulsified in complete Freund's adjuvant. On days 7, 14 and 21 post immunization, the rats were sacrificed. Nitrites were assessed in plasma and in homogenate of eyes using the Griess reaction. Meanwhile, eyes were collected for histological studies.
Our results show the sensitivity of the Wistar strain to both IPMe and IRBP-induced EAU. In fact, we observed histological disorders affecting the retinal tissue in both models of EAU. On the other hand, a significantly increased production of NO in plasma and homogenate of eyes was also observed in comparison to the control group. Moreover, we noted with interest that maximal production of NO occurs prior to the alteration of retinal tissue.
In summary, our results suggest the early involvement of NO in the mechanisms of pathogenesis of EAU. NO can be considered as a key bio-marker of poor prognosis in ocular autoimmune inflammation.
L’uvéite auto-immune est un groupe de pathologies inflammatoires de l’œil associées au gène HLA, très répandues dans le monde et pouvant conduire à la cécité. L’uvéite peut être isolée ou associée à un syndrome systémique. En outre, les patients atteints d’uvéite auto-immune ont montré une production élevée en monoxyde d’azote (NO) tant sur le plan systémique que local. Cette dernière résulterait de réponses immunes cellulaires dirigées contre les auto-antigènes immuno-privilégiés séquestrés dans l’œil tels que l’IRBP. Dans le but d’étudier la cinétique de production du NO durant l’uvéite auto-immune ainsi que son implication dans les mécanismes de pathogenèse oculaire, nous avons d’abord été amenés à développer un modèle expérimental d’uvéite auto-immune (UAE) chez le rat Wistar en utilisant, d’une part, l’extrait rétinien bovin élaboré à partir de la matrice extracellulaire de l’espace inter-photorécepteurs (eIPM) et, d’autre part, l’IRBP isolé.
Des rats Wistar femelles (n=24) ont été répartis en trois groupes expérimentaux. Les « rats contrôles » (n=3) n’ayant reçu aucune injection, les « rats immunisés par l’IRBP » (n=12) et « rats immunisés par l’eIPM » (n=9), ayant reçu respectivement une injection sous-cutanée de 13μg d’IRBP et de 100μg d’eIPM émulsifiés dans de l’adjuvant complet de Freund. Aux 7e, 14e et 21e jours post immunisation, les rats sont sacrifiés. Le taux de nitrites résiduels a été mesuré au niveau du plasma et des homogénats des yeux par la méthode de Griess. Tandis que les yeux ont été collectés pour l’étude histologique.
Nos résultats montrent que la souche Wistar est sensible à l’induction de l’UAE et ce, aussi bien par l’extrait rétinien que par l’IRBP isolé. En effet, une désorganisation de l’architecture de la rétine a été clairement observée chez les deux modèles expérimentaux. Par ailleurs, la production du NO plasmatique et local a montré une augmentation significative en comparaison avec les rats contrôles. De plus, la production maximale de NO précède l’apparition des désordres histopathologiques affectant la rétine.
Nos résultats suggèrent l’implication précoce du NO dans les mécanismes de pathogenèse durant l’UAE et le situent en tant que bio-marqueur clé de mauvais pronostic dans le suivi des manifestations inflammatoires oculaires auto-immunes.