Retroductal submandibular בלוטת החדרה ונקודות מופרדות הקרנה במודל עכברים של הרוק hypofunction
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
הרס בטחונות של רקמות בריאות חשבונות במשך מספר תופעות לוואי מזיקות של טיפולים בסרטן. חלק או שלם של בלוטות הרוק הגדולות שעומדות עם שדות הקרינה נהרס באופן בלתי נמנע. לכן, רוב החולים שעברו הקרנות לחולי סרטן הראש והצוואר, לימפומה צוואר הרחם, או קרינה גוף מלא לפני השתלת מח עצם סובלים אחת מתופעות הלוואי הנפוצות ביותר ומתמשך של קרינה, בלוטת הרוק hypofunction 2-6.
תאי acinar מייצר הנוזל של בלוטות הרוק הם רגישים לקרינה. פגיעה בבלוטות הרוק גורמת פוחתת דרסטי של זרימת רוק, מצב המכונה hypofunction רוק כמו. ההפחתה הכרונית בזרימת רוק פוגעת בפעילות אוראלית מפתח כגון לעיסה, בליעה, דיבור, וטעם, אך מהתוצאות החולניות של כאבים עזים, דמעות ריריות, בליעה, זיהומים אופורטוניסטיים, ועששת שיניים מחמירההחולה של רווחה 2,3 לתפקד.
מאז אובדן תא הרוק הקשורים הקרנות הוא בלתי הפיך, אין טיפול מתקנת של יובש בפה. טיפול שוטף המתמקד להרגיע סימפטומים עם תחליפי רוק מלאכותיים וסמי prosecretory אינו יעיל להקלה ארוך טווח 6. למרות ששיטות משלוח קרינת שיפור לסייע בהפחתת חומרת המצב, רעילות רקמות בריאות וסיבוכיה להישאר גורם מגביל בטיפול בסרטן 6,7. צעדים מנעו כדי למנוע סיבוכים הקשורים הקרנות הם, אם כן, הופכים לנורמה. רדיו-מגן סוכני scavenge מיני חמצן רדיקלים חופשיים, ואכלוס תא אומנת, או להגביר תיקון DNA הם נבדקים כדי למנוע hypofunction רוק 8-11.
הפרשות של בלוטות הרוק אקסוקרינית לנקז לתוך הפה דרך צינורות ההפרשה העיקרית. cannulation פנים הפה של הצינוריות דואר הפרשה להזרקה של חומר ניגוד נעשתה דרך שגרה כמו הליך אשפוז. ניצול בגישה דומה, בלוטות רוק יכולות להיות ממוקדות ישירות לטיפול מקומי 12. מלבד הפחתת הסיכון של תופעות לוואי מערכתיות, החדרת בלוטת retroductal הוסיפה הטבות. ההסדר בשכבה של תאי רוק סביב עץ ductal מאפשר מיקוד של כל תאי אפיתל הרוק, ואת אנקפסולציה סיב המעשים בלוטת כמחסום להפחית התפשטות טיפולית רצויה. בעיקרו של דבר, בלוטות רוק מתאימות באופן אופטימלי לטיפול ממוקד של תחלואים בלוטה כגון hypofunction רוק-induced קרינה.
קרינה קונבנציונלית לטיפול בסרטן מועברת במנות קטנות (1.8 – 2.5 Gy / שבריר / יום, חמישה ימים בשבוע) לתקופה של שבועות. לכן, טיפולי רדיו-מגן שמראים יעיל נגד תכנית קרינה ממושכת במודלים ניסיוניים יש השלכה קלינית יותר. Comproפונקצית רוק mised לאחר קרינה מופרדת נרשמה חיות קטנות, אבל מקור קרינה, במינון קטן, ופרוטוקולים בם נעשו שימוש הם 9,10,13 מגוונות.
דו"ח זה מקובע שיטות למסירת retroductal כדי וקרינה מקומית של בלוטות submandibular עכברוש באמצעות מקור קרינה חולה-רלוונטי שבריר מנה.
Protocol
Representative Results
Discussion
בלוטות רוק לעתים קרובות לקבל מינון קרינה מעבר לסף של התאוששות רקמה בחולים עובר טיפול הקרנות לסרטן צוואר הראש, אבלציה בחירה של בלוטות צוואר, או ממאירויות המטולוגיות אזוריות. למרות תאי acinar מפריש נוזל של הבלוטה הם מובחנים סופנים, הם באופן פרדוקסלי רגישים לקרינה. פונקצי?…
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).
