The effects of riboflavin and ultraviolet light on keratocytes cultured in vitro

Covre, Joyce L; Cristovam, Priscila C; Loureiro, Renata R; Hazarbassanov, Rossen M; Campos, Mauro; Sato, Élcio H; Gomes, José Álvaro P

ABSTRACT Purpose:

To culture quiescent human keratocytes and evaluate the effects of ultraviolet light and riboflavin on human corneal keratocytes in vitro.

Methods:

Keratocytes were obtained from remaining corneoscleral ring donor corneas previously used in corneal transplant surgeries and cultured in DMEM/F12 with 2% FBS until confluence. Characterization of cultured cells was performed by immunofluorescence analysis for anti-cytokeratin-3, anti-Thy-1, anti-α-smooth muscle actin, and anti-lumican. Immunofluorescence was performed before and after treatment of cultured cells with either ultraviolet light or riboflavin. Corneal stromal cells were covered with collagen (200 µL or 500 µL) and 0.1% riboflavin, and then exposed to ultraviolet light at 370 nm for 30 minutes. After 24 hours, cytotoxicity was determined using MTT colorimetric assays, whereas cell viability was assessed using Hoechst 33342 and propidium iodide.

Results:

Cell cultures achieved confluence in approximately 20 days. Expression of the lumican was high, whereas no expression of CK3, Thy-1, and α-SMA was observed. After crosslinking, MTT colorimetric assays demonstrated a low toxicity rate, whereas Hoechst 33342/propidium iodide staining demonstrated a low rate of apoptosis and necrosis, respectively, in all collagen-treatment groups.

Conclusion:

Keratocytes can be successfully cultured in vitro and characterized by immunofluorescence using lumican. MTT colorimetric assays, and Hoechst 33342, and propidium iodide staining demonstrated a higher rate of cell death in cells cultured without collagen, indicating collagen protects keratocytes from the cytotoxic effects of ultraviolet light.

RESUMO Objetivo:

Avaliar o efeito da aplicação da luz ultravioleta e riboflavina sobre ceratócitos da córnea humana in vitro.

Métodos:

Os ceratócitos foram obtidos a partir das rimas corneoesclerais remanescentes da trepanação de córneas previamente utilizadas em cirurgias de transplante de córnea e cultivadas em meio DMEM/F12 com 2% de FBS até atingir confluência. As culturas de células foram caracterizadas por imunofluorescência com os anticorpos K3 (marcador de células epiteliais), Thy-1 (marcador de fibroblasto) SMA (marcador de miofibroblasto) e Lumican (marcador de ceratócitos). Imunofluorescência também foi feita após o tratamento. As células do estroma da córnea foram cobertas com colágeno (200 µL e 500 µL) e 0,1% de riboflavina e exposta a luz UVA a 370 nm por 30 minutos. Após 24 horas, citotoxicidade foi determinada por ensaio de MTT e a viabilidade celular foi feita por Hoechst 33342/Iodeto de propideo.

Resultados:

As culturas de células atingiram confluência em aproximadamente 20 dias. Imunofluorescência apontou alta expressão para o marcador de ceratócitos (Lumican) e expressão negativa par os marcadores de células epiteliais (K3), fibroblasto (Thy-1) e miofibroblasto (α-SMA). Após o cross linking a análise de MTT mostrou baixa taxa de toxicidade e com a coloração de Hoechst 33342/Iodeto de propideo baixa taxa de apoptose e necrose respectivamente em todos os grupos que continham colágeno.

Conclusão:

As culturas de ceratócitos foram obtidas e caracterizadas por imunofluorescência através do marcador Lumican com sucesso. O ensaio de MTT e a coloração por Hoechst 33342 e iodeto de propídio, apresentaram maior índice de morte celular nos grupos que não continham colágeno, provando que protege as células contra os efeitos da luz UVA.