Retroductal Submandibulaire Gland instillation et Localized Fractionnée Irradiation dans un modèle de rat de salivaire Hyposécrétion
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
destruction Collateral des tissus sains représente un certain nombre d'effets secondaires délétères des traitements du cancer. Tout ou partie des glandes salivaires principales qui se trouvent avec les champs de rayonnement sont inévitablement détruits. Par conséquent, la plupart des patients subissant une radiothérapie pour cancer tête et cou, lymphome cervical, ou la radiothérapie du corps entier avant la transplantation de moelle osseuse souffrent l' un des effets indésirables les plus fréquents et persistants de rayonnement, la glande salivaire hypofonction 2-6.
Les cellules des glandes salivaires acineuses fluide produisant sont extrêmement sensibles aux rayonnements. Les dommages aux glandes salivaires provoque une diminution drastique du flux salivaire, une condition appelée hypofonction comme salivaire. La réduction chronique du flux salivaire altère les activités orales clés tels que la mastication, la déglutition, la parole, et le goût, mais les séquelles morbide de la douleur intense, les larmes des muqueuses, de la dysphagie, les infections opportunistes, et les caries dentaires aggrave unele patient de bien-être et la fonction 2,3.
Etant donné que la perte de cellules salivaire de radiothérapie associée est irréversible, il n'y a pas de traitement de correction de la xérostomie. Le traitement actuel qui se concentre sur soulageant les symptômes avec des substituts salivaires artificiels et les médicaments prosecretory est inefficace pour le soulagement à long terme 6. Bien que l' amélioration des techniques de délivrance de rayonnement ont permis de diminuer la gravité de l'état, de la toxicité des tissus normaux et de ses complications restent un facteur limitant dans le traitement du cancer 6,7. mesures préventives pour prévenir les complications de radiothérapie associée sont, par conséquent, deviennent la norme. Agents de radio-protection qui piègent des espèces d'oxygène des radicaux libres, repopulation des cellules d' accueil, ou améliorent la réparation d' ADN sont explorées pour éviter hypofonction salivaire 8-11.
Sécrétions des glandes salivaires exocrines se déversent dans la bouche par les principaux canaux excréteurs. cathétérisme intra-orale de the conduits excréteurs pour l'injection d'agents de contraste se fait régulièrement comme une procédure ambulatoire. Utilisant une approche similaire, les glandes salivaires peuvent être directement ciblés pour le traitement localisé 12. En plus de réduire le risque d'effets secondaires systémiques, instillation glande retroductal a des avantages supplémentaires. L'arrangement monocouche de cellules salivaires autour de l'arbre canalaire permet le ciblage de toutes les cellules épithéliales salivaires, et l'encapsulation fibreuse des actes de la glande comme une barrière pour réduire la propagation thérapeutique non désirée. En substance, les glandes salivaires sont parfaitement adaptés pour le traitement ciblé des afflictions telles que la glande salivaire induite par le rayonnement hypofonction.
rayonnement conventionnel pour le traitement du cancer est livré dans de petites doses (1,8 à 2,5 Gy / fraction / jour, cinq jours par semaine) pour une période de plusieurs semaines. Par conséquent, une thérapeutique de radio-protection qui montre l'efficacité contre un système de rayonnement prolongé dans des modèles expérimentaux a une plus grande portée clinique. Comprofonction salivaire mised après la radiothérapie fractionnée a été enregistrée chez les petits animaux, mais source de rayonnement, la fraction de dose, et les protocoles utilisés sont variés 9,10,13.
Ce rapport établit des méthodes pour la livraison retroductal au rayonnement et localisée de rat glandes sous-maxillaires en utilisant la source de rayonnement patient concerné et la fraction de dose.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les glandes salivaires reçoivent souvent des doses de rayonnement au-delà du seuil de récupération de tissus chez les patients subissant une radiothérapie pour le cancer de la tête du cou, l'ablation élective des ganglions lymphatiques du cou, ou hémopathies malignes régionales. Bien que les cellules acineuses de la glande de fluide sécrétrices sont définitivement différenciés, ils sont paradoxalement sensibles aux rayonnements. La fonction sécrétoire diminue au cours des premières semaines de la ra…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- 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).
