Summary

ピロカルピン刺激次を介してマウス唾液機能的アセスメント分別放射線

Published: May 04, 2018
doi:

Summary

マウスの気管切開と 3 つの大唾液腺の分離を含む唾液のコレクションを実行する詳細なアプローチを提案します。

Abstract

唾液は、シェーグレン症候群や大唾液腺に次の放射線障害の自己免疫の反作用でよく観察されます。これらの場合、病気の発症と効果的介入に関する質問のまま。唾液腺の機能評価ができる最適化されたテクニックは外分泌腺の生物学、機能不全、および治療の調査のため貴重です。ピロカルピンを実行するステップ バイ ステップ アプローチを提案するここでは、気管切開と 3 つの主要なマウス唾液腺の解剖など、唾液の分泌を刺激します。我々 はまた、これらのテクニックの中にアクセス適切なマウス頭頸部解剖の詳細します。このアプローチは、スケーラブルな仕事の流れの効率を上げる複数のマウスを同時に処理を可能にします。それぞれはさらにフィールド内でアプリケーションがこれらのメソッドの再現性の向上を目指しています。唾コレクションに加えて指標を定量化し、これらの組織の機能の正常化をについて説明します。代表的なデータは分別された放射線 (6.85 Gy の 4 用量) に続く 2 週間落ち込んで唾液腺機能と顎下腺から含まれます。

Introduction

唾液腺の障害には、調節不全の過剰産生 (sialorrhea) や唾1の生産不足 (口腔乾燥症と唾液) の分泌障害症候群が含まれます。どちらの場合も、治療開発2の最終目標に向けて唾液腺の生物学の私達の理解の向上に関心があります。

唾液腺は放射線感受性非常器官、頭頸部がんの放射線治療、永久的なドライマウス (口腔乾燥症)3,4につながる間しばしば破損しています。他の放射線感受性の組織とは異なりただし、唾液腺の離職率は比較的低いと分泌の損失のメカニズムはかり5,6。このユニークなけが設定で組織再生と放射線防護戦略唾液の機能評価が必要です。実験的マウス唾液コレクションは腺に対する放射線と治療薬の評価に特に貴重なツールです。

実行して、ピロカルピン、強力なムスカリン作動薬7を使用して刺激唾液分泌の定量化の方法を紹介します。ピロカルピンは、腺分泌8,9を誘導するために自律神経を刺激します。このテストを適切に完了するには、気管切開は、マウスがプロシージャ中気道を維持するために口腔内10でプールされた分泌物から誤嚥・窒息のリスクを低減する必要があります。

これは、3 つの大唾液腺の除去で最高潮に達する、ターミナル手順: (PG) 耳下腺、顎下腺 (SMG)、舌下腺 (SLG)。機能性研究腺重量は記録され、唾液測定11,12,13を正規化する頻繁に使用されます。このデータは、前記腺萎縮が予想した結果14,15放射線研究で特に重要です。

どのように刺激唾液の分泌に関して文献の変動が実行され、16の報告があります。たとえば、ピロカルピン投与量文学スパン少なくとも 3 桁17,18,19,20,21,22,23内。今回、最適化された高用量ピロカルピン プロトコルとして合わせることができる技術 (気管、唾液のコレクション、および腺郭清) のモジュール式プラットフォームを提供することと同様に、メソッドの実行、再現性向上の目的で必要があります。

プロトコル デモに加えて、我々 は SMG 領域に分別された放射線 (6.85 Gy の 4 用量) に続く 2 週間で唾液の流れの代表的な機能のデータを含めます。

Protocol

すべては、生体内での下記手続は、ロチェスターの大学、ロチェスター動物資源の大学委員会によって承認されました。NY。 1. 準備 分析用天秤を使用すると、ピロカルピンの 20 mg の重量を量る。微量遠心チューブの滅菌生理食塩水 2 mL に溶かします。注: ピロカルピンが光に敏感で、時間をかけて活動を失うのでこのソリューション必要があります準備…

Representative Results

唾コレクションに刺激高用量ピロカルピンを実行するときは、誤嚥を防ぐために気道を維持するために重要なまたは口腔内の分泌物から窒息です。切開の概略図 (図 1) を提供しています。気管切開後ストーマは組織や体液の明確なままする必要があります。 唾コレクション中に毛管作用を向上させ?…

Discussion

腺傷害や治療研究に適用可能な唾液腺機能を評価するためにマルチ ステップ法を提案します。私たちの手順には、気管、唾液のコレクション、および唾液腺の生物学の統合研究をサポートすることができます実験アプリケーションを持つ腺解剖が含まれます。たとえば、マウスの気管は、口腔内を妨害する手順の中で一般的な気道管理のため使用されています。

ピロカ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この出版物で報告された研究は、国立歯科研究所と顔面研究 (NIDCR) ・賞数 R56 DE025098、UG3 DE027695、F30 CA206296 の下で健康の国民の協会の国立癌研究所 (NCI) によって支えられました。内容は著者の責任と国立衛生研究所の公式見解を必ずしも表さない。この作品も、NSF DMR 1206219 と口腔ケア賞 (2016), 技術革新によって支えられました。

唾コレクション援助の博士えり丸山とアンドリュー ホローモンに感謝したいと思います。腺解剖して彼の支援の Pei Lun 翁に感謝したいと思います。我々 は図の準備の彼の援助のマシュー ・ インガルスを感謝したいです。この原稿の批判的読解の博士 Elaine Smolock とエミリー呉に感謝したいと思います。

Materials

Pilocarpine hydrochloride Sigma Aldrich P6503 Pilocarpine
Student Vannas Spring Scissors Fine Science Tools 91500-9 Spring Scissors for Tracheostomy
Sterile Saline Solution Medline RDI30296H Saline
Dumont #7 Forceps Fine Science Tools 11274-20 Curved Forceps
Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 11251-10 Straight Forceps
Standard Pattern Forceps Fine Science Tools 11000-12 Blunt Forceps
Fine Scissors- Tungsten Carbide Fine Science Tools 14568-09 Dissection Scissors
Microhematocrit Heparinized Capillary Tubes Fisher Scientific 22362566 Capillary tubes
Lubricant Eye Ointment Refresh N/A Refresh Lacri-Lube
Goat polyclonal anti-Nkcc1 Santa Cruz Biotech SC-21545 Nkcc1 Antibody
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) Thermo Fisher Scientific D1306 DAPI
GraphPad Prism GraphPad ver6.0 Statistical Software
Cotton tipped applicator Medline MDS202000 Applicator for eye ointment
0.5cc Insulin Syringe, 29G x 1/2" BD 7629 Syringe for intraperitoneal injection

References

  1. Bradley, P., O’Hara, J. Diseases of the salivary glands. Surgery (Oxford). 33 (12), 614-619 (2015).
  2. Fox, P. C. Salivary enhancement therapies. Caries Research. 38 (3), 241-246 (2004).
  3. Konings, A. W. T., Coppes, R. P., Vissink, A. On the mechanism of salivary gland radiosensitivity. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 62 (4), 1187-1194 (2005).
  4. Burlage, F. R., Coppes, R. P., Meertens, H., Stokman, M. A., Vissink, A. Parotid and submandibular/sublingual salivary flow during high dose radiotherapy. Radiotherapy and Oncology. 61 (3), 271-274 (2001).
  5. Aure, M. H., Konieczny, S. F., Ovitt, C. E. Salivary gland homeostasis is maintained through acinar cell self-duplication. Developmental Cell. 33 (2), 231-237 (2015).
  6. Aure, M. H., Arany, S., Ovitt, C. E. Salivary Glands: Stem Cells, Self-duplication, or Both?. Journal of Dental Research. 94 (11), 1502-1507 (2015).
  7. Ono, K., et al. Distinct effects of cevimeline and pilocarpine on salivary mechanisms, cardiovascular response and thirst sensation in rats. Archives of Oral Biology. 57 (4), 421-428 (2012).
  8. Proctor, G. B., Carpenter, G. H. Regulation of salivary gland function by autonomic nerves. Auton Neuroscience. 133 (1), 3-18 (2007).
  9. Nezu, A., Morita, T., Tojyo, Y., Nagai, T., Tanimura, A. Partial agonistic effects of pilocarpine on Ca(2+) responses and salivary secretion in the submandibular glands of live animals. Experimental Physiology. 100 (6), 640-651 (2015).
  10. Urita, Y., et al. Rebamipide and mosapride enhance pilocarpine-induced salivation. North American Journal of Medical Sciences. 1 (3), 121-124 (2009).
  11. Arany, S., Benoit, D. S., Dewhurst, S., Ovitt, C. E. Nanoparticle-mediated gene silencing confers radioprotection to salivary glands in vivo. Molecular Therapy. 21 (6), 1182-1194 (2013).
  12. Kondo, Y., et al. Functional differences in the acinar cells of the murine major salivary glands. Journal of Dental Research. 94 (5), 715-721 (2015).
  13. Evans, R. L., et al. Severe impairment of salivation in Na+/K+/2Cl- cotransporter (NKCC1)-deficient mice. Journal of Biological Chemistry. 275 (35), 26720-26726 (2000).
  14. Delanian, S., Lefaix, J. L. The radiation-induced fibroatrophic process: therapeutic perspective via the antioxidant pathway. Radiotherapy and Oncology. 73 (2), 119-131 (2004).
  15. Guchelaar, H. J., Vermes, A., Meerwaldt, J. H. Radiation-induced xerostomia: pathophysiology, clinical course and supportive treatment. Support Care Cancer. 5 (4), 281-288 (1997).
  16. Lin, A. L., et al. Measuring short-term γ-irradiation effects on mouse salivary gland function using a new saliva collection device. Archives of Oral Biology. 46 (11), 1085-1089 (2001).
  17. Montenegro, M. F., et al. Profound differences between humans and rodents in the ability to concentrate salivary nitrate: Implications for translational research. Redox biology. 10, 206-210 (2016).
  18. Choi, J. S., Park, I. S., Kim, S. K., Lim, J. Y., Kim, Y. M. Morphometric and Functional Changes of Salivary Gland Dysfunction After Radioactive Iodine Ablation in a Murine Model. Thyroid. 23 (11), 1445-1451 (2013).
  19. Imamura, T. K., et al. Inhibition of pilocarpine-induced saliva secretion by adrenergic agonists in ICR mice. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 39 (12), 1038-1043 (2012).
  20. Ma, T., et al. Defective Secretion of Saliva in Transgenic Mice Lacking Aquaporin-5 Water Channels. Journal of Biological Chemistry. 274 (29), 20071-20074 (1999).
  21. Parkes, M. W., Parks, J. C. Supersensitivity of salivation in response to pilocarpine after withdrawal of chronically administered hyoscine in the mouse. British Journal of Pharmacology. 46 (2), 315-323 (1972).
  22. Nishiyama, T., et al. Up-Regulated PAR-2-Mediated Salivary Secretion in Mice Deficient in Muscarinic Acetylcholine Receptor Subtypes. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 320 (2), 516 (2007).
  23. Yang, B., Song, Y., Zhao, D., Verkman, A. S. Phenotype analysis of aquaporin-8 null mice. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 288 (5), C1161-C1170 (2005).
  24. Kamiya, M., et al. X-Ray-Induced Damage to the Submandibular Salivary Glands in Mice: An Analysis of Strain-Specific Responses. BioResearch Open Access. 4 (1), 307-318 (2015).
  25. Patel, R. M., Varma, S., Suragimath, G., Zope, S. Estimation and Comparison of Salivary Calcium, Phosphorous, Alkaline Phosphatase and pH Levels in Periodontal Health and Disease: A Cross-sectional Biochemical Study. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 10 (7), ZC58-ZC61 (2016).
  26. Droebner, K., Sandner, P. Modification of the salivary secretion assay in F508del mice–the murine equivalent of the human sweat test. Journal of Cystic Fibrosis. 12 (6), 630-637 (2013).
  27. Lamy, E., et al. Changes in mouse whole saliva soluble proteome induced by tannin-enriched diet. Proteome Science. 8 (1), 65 (2010).
  28. Mahomed, F. Recent advances in mucin immunohistochemistry in salivary gland tumors and head and neck squamous cell carcinoma. Oral Oncology. 47 (9), 797-803 (2011).
  29. Kohlgraf, K. G., et al. Quantitation of SPLUNC1 in saliva with an xMAP particle-based antibody capture and detection immunoassay. Archives of Oral Biology. 57 (2), 197-204 (2012).
  30. Maimets, M., Bron, R., de Haan, G., van Os, R., Coppes, R. P. Similar ex vivo expansion and post-irradiation regenerative potential of juvenile and aged salivary gland stem cells. Radiotherapy and Oncology. , (2015).
  31. Lombaert, I. M., et al. Rescue of salivary gland function after stem cell transplantation in irradiated glands. PLoS One. 3 (4), e2063 (2008).
check_url/57522?article_type=t&slug=murine-salivary-functional-assessment-via-pilocarpine-stimulation

Play Video

Cite This Article
Varghese, J. J., Schmale, I. L., Hansen, M. E., Newlands, S. D., Benoit, D. S., Ovitt, C. E. Murine Salivary Functional Assessment via Pilocarpine Stimulation Following Fractionated Radiation. J. Vis. Exp. (135), e57522, doi:10.3791/57522 (2018).

View Video