Retroductal Подчелюстные Сальник закапывания и локализованный фракционированного облучения в крысиной модели слюнных гипофункции
Summary
Salivary gland hypofunction, a major adverse effect of head and neck radiotherapy diminishes a patient’s quality of life. The demonstration of efficacy of new therapies in animal models is a prerequisite before clinical transition. This protocol describes retroductal administration and local irradiation of rat submandibular glands.
Abstract
Normal tissues that lie within the portals of radiation are inadvertently damaged. Salivary glands are often injured during head and neck radiotherapy. Irreparable cell damage results in a chronic loss of salivary function that impairs basic oral activities, and increases the risk of oral infections and dental caries. Salivary hypofunction and its complications gravely impact a patient’s comfort. Current symptomatic management of the condition is ineffective, and newer therapies to assuage the condition are needed.
Salivary glands are exocrine glands, which expel their secretions into the mouth via excretory ducts. Cannulation of these ducts provides direct access to the glands. Retroductal delivery of a contrast agent to major salivary glands is a routine out-patient procedure for diagnostic imaging. Using a similar procedure, localized treatment of the glands is feasible. However, performing this technique in preclinical studies with small animals poses unique challenges. In this study we describe the technique of retroductal administration in rat submandibular glands, a procedure that was refined in Dr. Bruce Baum’s laboratory (NIH)1, and lay out a procedure for local gland irradiation.
Introduction
Сопутствующий разрушение здоровых тканей составляет ряд вредных побочных эффектов лечения рака. Часть или весь из основных слюнных желез, которые лежат с полями излучения неизбежно разрушены. Таким образом, большинство пациентов , перенесших лучевую терапию для рака головы и шеи, рак шейки лимфомы или облучения всего тела перед трансплантацией костного мозга страдают одним из наиболее распространенных и стойких негативных последствий радиации, гипофункции слюнных желез 2-6.
Жидкостные продуцирующих ацинарных клеток слюнных желез крайне чувствительны к радиации. Повреждение слюнных желез вызывает резкое умалять слюноотделения, состояние называют слюнной гипофункции. Хроническое уменьшение слюноотделения ухудшает ключевые оральные мероприятия, такие как жевания, глотания, речи и вкуса, но болезненного последствиями сильной боли, слезы слизистых оболочек, дисфагия, оппортунистических инфекций, а также кариес ухудшаетпациента благополучия и функции 2,3.
Так как радиотерапия-ассоциированной потери слюнных клеток является необратимым, не существует каких-либо корректирующих лечение ксеростомией. Текущее лечение , которое фокусируется на смягчающий симптомы с искусственными заменителями слюнных и prosecretory препаратов является неэффективным для долгосрочного облегчения 6. Хотя улучшенные методы доставки излучения помогли уменьшить тяжесть состояния, нормальная токсичность ткани и его осложнения остаются ограничивающим фактором при лечении рака 6,7. Превентивные меры по предотвращению радиотерапии-ассоциированных осложнений, таким образом, становится нормой. Радио-защитные агенты , которые роются свободных радикалов кислорода, виды приемных клеток заселение, или улучшают восстановление ДНК в настоящее время изучаются , чтобы предотвратить слюнных гипофункции 8-11.
Выделения экзокринных слюнных желез стекают в рот через главные выводных протоков. Интраоральных катетеризация гое выводные протоки для инъекций контрастных агентов обычно делается в амбулаторных условиях. Используя аналогичный подход, слюнные железы могут быть направлены непосредственно на лечение локализованного 12. Помимо снижения риска развития системных побочных эффектов, retroductal железа инстилляция имеет дополнительные преимущества. Компоновка монослой клеток слюнных вокруг дерева протоковой позволяет нацеливание всех слюнных эпителиальных клеток, и волокнистый инкапсуляция железы действует как барьер для уменьшения нежелательного терапевтического распространения. В сущности, слюнные железы оптимально подходит для целенаправленного лечения железы недугов, таких как радиационно-индуцированной слюнных гипофункции.
Обычное излучение для лечения рака поставляется в малых дозах (1,8 – 2,5 Гр / фракция / день, пять дней в неделю) в течение нескольких недель. Таким образом, радио-защитное терапевтическое, который показывает эффективность против затяжного схемы излучения в экспериментальных моделях имеет большее клиническое влияние. Compromised функция слюнных после фракционированного облучения было зарегистрировано в небольших животных, но источник излучения, дозы фракция, и протоколы , используемые разнообразны 9,10,13.
Этот отчет устанавливает методы retroductal доставкой и локализованным излучением крыс подчелюстных желез с использованием пациентом соответствующего источника излучения и дозы фракции.
Protocol
Representative Results
Discussion
Слюнные железы часто получают дозы облучения за порогом восстановления тканей у пациентов, перенесших лучевую терапию по поводу рака головы шеи, выборного абляции шеи узлов или региональных гематологических злокачественных новообразований. Несмотря на то жидкость секретирующих аци…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. John Chang (Radiation Oncology, LSU Health Science Center) for assistance with radiation dose measurements. The study was supported by the American Cancer Society (Grant number: 116945-RSG-09-038-01-CCE), National Institute of Health (Grant number: R21CA173162) and the Feist-Weiller Cancer Center.
Materials
| Intramedic Polyethylene tubing (PE10) | Becton Dickson | 427401 | |
| 1/2 cc Insulin Syringe U-100 | Becton Dickson | 309306 | |
| Artificial Tears | Miller Vet Supply | 5098-9840-64 | |
| Hot Bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| Perma-Hand silk suture | Ethicon | K833H | |
| Graefe forcep | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Olympus SZX16 Stereo Microscope | Hunt Optics and Imaging | ||
| 6MV Linear Accelerator | Elekta | ||
| Bolus – Skinless | Civco | MTCB410 | |
| Heat Lamp | Braintree Scientific | HL-1 110V |
References
- Delporte, C., et al. Increased fluid secretion after adenoviral-mediated transfer of the aquaporin-1 cDNA to irradiated rat salivary glands. Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (7), 3268-3273 (1997).
- Chambers, M. S., Rosenthal, D. I., Weber, R. S. Radiation-induced xerostomia. Head Neck. 29 (1), 58-63 (2007).
- Sciubba, J. J., Goldenberg, D. Oral complications of radiotherapy. Lancet Oncol. 7 (2), 175-183 (2006).
- Rodrigues, N. A., et al. A prospective study of salivary gland function in lymphoma patients receiving head and neck irradiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75 (4), 1079-1083 (2009).
- Coracin, F. L., et al. Major salivary gland damage in allogeneic hematopoietic progenitor cell transplantation assessed by scintigraphic methods. Bone Marrow Transplant. 37 (10), 955-959 (2006).
- Jensen, S. B., et al. A systematic review of salivary gland hypofunction and xerostomia induced by cancer therapies: management strategies and economic impact. Support Care Cancer. 18 (8), 1061-1079 (2010).
- de Castro, G., Federico, M. H. Evaluation, prevention and management of radiotherapy-induced xerostomia in head and neck cancer patients. Curr Opin Oncol. 18 (3), 266-270 (2006).
- Epperly, M. W., Carpenter, M., Agarwal, A., Mitra, P., Nie, S., Greenberger, J. S. Intraoral manganese superoxide dismutase-plasmid/liposome (MnSOD-PL) radioprotective gene therapy decreases ionizing irradiation-induced murine mucosal cell cycling and apoptosis. In Vivo. 18 (4), 401-410 (2004).
- Cotrim, A. P., Sowers, A., Mitchell, J. B., Baum, B. J. Prevention of irradiation-induced salivary hypofunction by microvessel protection in mouse salivary glands. Mol Ther. 15 (12), 2101-2106 (2007).
- Zheng, C., et al. Prevention of radiation-induced salivary hypofunction following hKGF gene delivery to murine submandibular glands. Clin Cancer Res. 17 (9), 2842-2851 (2011).
- Palaniyandi, S., et al. Adenoviral delivery of Tousled kinase for the protection salivary glands against ionizing radiation damage. Gene Ther. 18 (3), 275-282 (2011).
- Baum, B. J., Voutetakis, A., Wang, J. Salivary glands: novel target sites for gene therapeutics. Trends Mol Med. 10 (12), 585-590 (2004).
- Limesand, K. H., et al. Insulin-like growth factor-1 preserves salivary gland function after fractionated radiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 78 (2), 579-586 (2010).
- Timiri Shanmugam, P. S., et al. Recombinant AAV9-TLK1B administration ameliorates fractionated radiation-induced xerostomia. Hum Gene Ther. 24 (6), 604-612 (2013).
- Coppes, R. P., Vissink, A., Konings, A. W. T. Comparison of radiosensitivity of rat parotid and submandibular glands after different radiation schedules. Radiother Oncol. 63 (3), 321-328 (2002).
- Sunavala-Dossabhoy, G., Palaniyandi, S., Richardson, C., De Benedetti, A., Schrott, L., Caldito, G. TAT-mediated delivery of Tousled protein to salivary glands protects against radiation-induced hypofunction. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 84 (1), 257-265 (2012).
- Baum, B. J., et al. Transfer of the AQP1 cDNA for the correction of radiation-induced salivary hypofunction. Biochim Biophys Acta. 1758 (8), 1071-1077 (2006).
- Tran, S. D., et al. Paracrine effects of bone marrow soup restore organ function, regeneration, and repair in salivary glands damaged by irradiation. PLoS One. 8 (4), e61632 (2013).
- Nanduri, L. S., et al. Salisphere derived c-Kit+ cell transplantation restores tissue homeostasis in irradiated salivary gland. Radiother Oncol. 108 (3), 458-463 (2013).
- Arany, S., Benoit, D. S., Dewhurst, S., Ovitt, C. E. Nanoparticle-mediated gene silencing confers radioprotection to salivary glands in vivo. Mol Ther. 21 (6), 1182-1194 (2013).
- Voutetakis, A., et al. Reengineered salivary glands are stable endogenous bioreactors for systemic gene therapeutics. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (9), 3053-3058 (2004).
