מודל לימפאדמה זנב מורין
Summary
לימפאדמה היא נפיחות בגפיים הנגרמת על ידי תפקוד לקוי של הלימפה. אנו מתארים מודל זנב מורין כרוני של ביצנית לימפה ושימוש חדשני בטכנולוגיית ננו-טראנספקטו רקמות (TNT) להעברת מטען גנטי לזנב.
Abstract
לימפאדמה היא נפיחות בגפיים הנגרמת על ידי תפקוד לקוי של הלימפה. הגפיים המושפעות גדלות בגלל הצטברות של נוזלים, שומן ופיברוזיס. אין תרופה למחלה זו. מודל זנב עכבר המשתמש כריתת עור בעובי מלא מוקד ליד בסיס הזנב, וכתוצאה מכך נפיחות הזנב, שימש לחקר בצקת הלימפה. עם זאת, מודל זה עלול לגרום נמק זנב מורכב וכתוצאה מכך ורזולוציה נפיחות זנב מוקדם, הגבלת התרגום הקליני שלה. מודל לימפאדמה זנב מורין כרונית מתמשכת משכיל לימפאדמה במשך 15 שבועות וזלוף אמין לזנב. שיפורים של מודל לימפאדמה זנב מורין המסורתי כוללים 1) כריתה מדויקת בעובי מלא גזירת לימפה באמצעות מיקרוסקופ כירורגי, 2) אישור של זלוף עורקי ורידים לאחר הניתוח באמצעות כתמ לייזר ברזולוציה גבוהה, ו 3) הערכה תפקודית באמצעות אינדוקינין ירוק ליד לימפנגיוגרפיה לייזר אינפרא אדום. אנו משתמשים גם בטכנולוגיית ננו-טרנזיזיה של רקמות (TNT) עבור משלוח חדשני לא ויראלי, עורי, מוקדי של מטען גנטי ל vasculature זנב העכבר.
Introduction
לימפאדמה היא נפיחות בגפיים הנגרמת על ידי תפקוד לקוי של הלימפה. הגפיים המושפעות גדלות בגלל הצטברות של נוזלים, שומן, פיברוזיס1. לימפאדמה משפיעה על 250 מיליון אנשים ברחבי העולם2,3,4. ההערכה היא כי 20-40% מהחולים שעוברים טיפול ממאיר מוצק, כגון סרטן השד, מלנומה, גידולים גינקולוגיים / אורולוגיים, או סרקומות, לפתח לימפאדמה2,4,5. תחלואה מבדים לימפאדמה כוללת זיהומים חוזרים ונשנים, כאב, עיוות6. אין תרופה למחלה מתקדמת זו לכל החיים. הטיפולים הנוכחיים הם variaby יעיל7 וכוללים דחיסה, טיפול decongestive מלא על ידי פיזיותרפיסטים, הליכים excisional, ניתוחים מיקרוכירורגיים, כולל העברת בלוטות לימפה וסקולרית מעקף לימפובלוס7,8,9,10,11,12,13,14. הטיפול האידיאלי לבצה לימפתית טרם התגלה.
לימוד המנגנון והטיפול של במצקת הלימפה היה מוגבל. יש הכנסה מתעכבת ממוצעת של שנה אחת בעקבות הפגיעה הלימפתית15,16 ורוב האנשים שחווים עלבון iatrogenic עם קרינה וניתוח לא לפתח לימפאדמה4,6,17. למרות מודלים בעלי חיים גדולים, כולל כלבים, כבשים, חזיר תוארו18,19,20, מודל זנב העכבר כבר מיושם הנפוץ ביותר בגלל קלות, עלות, רבייה. מודלים עכבר לחקירת לימפאדמה כוללים מודל זנב, אבלציה לימפתית בתיווך דיפתריה-רעלן, וניתוח בלוטות לימפה צירי או פופליטי21,22,23,24,25,26. רוב דגמי הזנב משתמשים בחתך עור בעובי מלא עם גזירת ערוץ לימפה המבוצעת בסמוך לבסיס הזנב22, וכתוצאה מכך נפיחות בזנב ותכונות היסטולוגיות הדומות לבתי לימפה אנושית24,27,28,29. עם זאת, מודל זנב מורין סטנדרטי בדרך כלל פותר כמה זמן עד 20 ימים והוא מלווה נמק זנב תקופתי30. מודל זנב עכבר לימפאדמה מאריך לימפאדמה מתמשכת מעבר ל -15 שבועות, מדגים טפיחה עורקית ורידית מאושרת, ומאפשר הערכה תפקודית של תפקוד לקוי של הלימפה.
מודל זנב מורין של לימפאדמה מאפשר הערכה של טיפוליים חדשניים לטיפול בבמצת לימפה. אסטרטגיות מבוססות גנים שימשו במודל העכבר בתיווך וקטורים ויראליים31,32. אנו משתמשים גם בטכנולוגיית ננו-טרנזיזיה חדשנית של רקמות (TNT) להעברת מטען גנטי לזנב העכבר הלימפדימטי. TNT מאפשרת אספקת גנים ישירה, עורית באמצעות שבב עם nanochannels בשדה חשמלי ממוקד מהיר33,34,35,36. המודל כולל שימוש ב- TNT2.0 כדי לאפשר אספקת גנים מוקדיים של טיפולים פוטנציאליים מבוססי גנים לאתר הפגיעה הלימפתית של זנב העכבר35.
Protocol
Representative Results
Discussion
לימפאדמה מסווגת כפגיעה ראשונית (מולדת) או משנית (לימפתית iatrogenic)38,39. לימפאדמה משנית מהווה 99% מהמקרים39. לימפאדמה משנית נגרמת בדרך כלל על ידי זיהום (פילריאזיס) או טיפול פוסט-אונקולוגי עם כריתת לימפאדן או קרינה4,39. מוד?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מימון מענקים שסופקו על ידי האגודה האמריקאית של מנתחים פלסטיים מלגה אקדמית ומשרד ההגנה W81XWH2110135 ל AHH. מענק קרן חינוך ומחקר לכירורגיה אסתטית ל- MS. NIH U01DK119099, R01NS042617 ו- R01DK125835 ל- CKS.
Materials
| Surgical Microscope | Leica, Wetzlar, Germany | MSV266 | |
| Adherent Dressing (Tegaderm) | 3M, St. Paul, Minn. | 1626W | |
| Laser speckle (Pericam PSI System ) | Perimed AB, Stockholm, Sweden) | PSIZ | |
| Near-infrared laser (LUNA) | Stryker (Formerly Novadaq Technologies, Toronto, Canada) | LU3000 | |
| C57BL/6 mice | Jackson Laboratories | 000664 | |
| Micro-Adson Forceps – 1×2 Teeth | Fine Science Tools (USA) Inc. | 11019-12 | |
| V-Hook | Fine Science Tools (USA) Inc. | 18052-12 | |
| Scalpel SS NO15 | Fischer Scientific | 29556 | |
| Disposable Needle 30GX1 | Fischer Scientific | 305128 | |
| Operating Scissors | Fischer Scientific | 12-460-796 | |
| Surgi-Or Jeweler's Forceps, Sklar 4-1/2 in | Fischer Scientific | 50-118-4255 | |
| Spring Scissors – Straight/Sharp-Sharp/8mm Cutting Edge | Fine Science Tools (USA) Inc. | 15024-10 | |
| Cardiogreen | Sigma | I2633-25MG | |
| IsosulfanBlue (Lymphazurin) 50 mg/5ml | Mylan | 67457-220-05 |
Riferimenti
- Kataru, R. P., et al. Fibrosis and secondary lymphedema: chicken or egg. Translation Research. 209, 68-76 (2019).
- Brayton, K. M., et al. Lymphedema prevalence and treatment benefits in cancer: impact of a therapeutic intervention on health outcomes and costs. PLoS One. 9 (12), 114597 (2014).
- Mendoza, N., Li, A., Gill, A., Tyring, S. Filariasis: diagnosis and treatment. Dermatology and Therapy. 22 (6), 475-490 (2009).
- Rockson, S. G., Rivera, K. K. Estimating the population burden of lymphedema. Annals of the New York Academy of Sciences. 1131, 147-154 (2008).
- Soran, A., et al. Breast cancer-related lymphedema–what are the significant predictors and how they affect the severity of lymphedema. Breast Journal. 12 (6), 536-543 (2006).
- Hayes, S. C., et al. Upper-body morbidity after breast cancer: incidence and evidence for evaluation, prevention, and management within a prospective surveillance model of care. Cancer. 118, 2237-2249 (2012).
- Carl, H. M., et al. Systematic Review of the Surgical Treatment of Extremity Lymphedema. Journal of Reconstructive Microsurgery. 33 (6), 412-425 (2017).
- Garza, R., Skoracki, R., Hock, K., Povoski, S. P. A comprehensive overview on the surgical management of secondary lymphedema of the upper and lower extremities related to prior oncologic therapies. BMC Cancer. 17 (1), 468 (2017).
- Hassanein, A. H., et al. Deep Inferior Epigastric Artery Vascularized Lymph Node Transfer: A Simple and Safe Option for Lymphedema. Journal of Plastic, Reconstructive, Aesthetic Surgery. 73 (10), 1897-1916 (2020).
- Hassanein, A. H., Sacks, J. M., Cooney, D. S. Optimizing perioperative lymphatic-venous anastomosis localization using transcutaneous vein illumination, isosulfan blue, and indocyanine green lymphangiography. Microsurgery. 37 (8), 956-957 (2017).
- Chang, D. W., Masia, J., Garza, R., Skoracki, R., Neligan, P. C. Lymphedema: Surgical and Medical Therapy. Plastic and Reconstructive Surgery. 138, 209-218 (2016).
- Gould, D. J., Mehrara, B. J., Neligan, P., Cheng, M. H., Patel, K. M. Lymph node transplantation for the treatment of lymphedema. Journal of Surgical Oncology. 118 (5), 736-742 (2018).
- Cook, J. A., et al. Immediate Lymphatic Reconstruction after Axillary Lymphadenectomy: A Single-Institution Early Experience. Annals of Surgical Oncology. , (2020).
- Cook, J. A., Hassanein, A. H. ASO Author Reflections: Immediate Lymphatic Reconstruction: A Proactive Approach to Breast Cancer-Related Lymphedema. Annals of Surgical Oncology. , (2020).
- Johansson, K., Branje, E. Arm lymphoedema in a cohort of breast cancer survivors 10 years after diagnosis. Acta Oncologica. 49 (2), 166-173 (2010).
- Johnson, A. R., et al. Lymphedema Incidence After Axillary Lymph Node Dissection: Quantifying the Impact of Radiation and the Lymphatic Microsurgical Preventive Healing Approach. Annals of Plastic Surgery. 82, 234-241 (2019).
- Gartner, R., Mejdahl, M. K., Andersen, K. G., Ewertz, M., Kroman, N. Development in self-reported arm-lymphedema in Danish women treated for early-stage breast cancer in 2005 and 2006–a nationwide follow-up study. Breast. 23 (4), 445-452 (2014).
- Shin, W. S., Rockson, S. G. Animal models for the molecular and mechanistic study of lymphatic biology and disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 1131, 50-74 (2008).
- Tobbia, D., et al. Lymphedema development and lymphatic function following lymph node excision in sheep. Journal of Vascular Research. 46 (5), 426-434 (2009).
- Olszewski, W., Machowski, Z., Sokolowski, J., Nielubowicz, J. Experimental lymphedema in dogs. Journal of Cardiovascular Surgery. 9 (2), 178-183 (1968).
- Rutkowski, J. M., Moya, M., Johannes, J., Goldman, J., Swartz, M. A. Secondary lymphedema in the mouse tail: Lymphatic hyperplasia, VEGF-C upregulation, and the protective role of MMP-9. Microvascular Research. 72 (3), 161-171 (2006).
- Tabibiazar, R., et al. Inflammatory manifestations of experimental lymphatic insufficiency. PLoS Medicine. 3 (7), 254 (2006).
- Slavin, S. A., Van den Abbeele, A. D., Losken, A., Swartz, M. A., Jain, R. K. Return of lymphatic function after flap transfer for acute lymphedema. Annals of Surgery. 229 (3), 421-427 (1999).
- Zampell, J. C., et al. Toll-like receptor deficiency worsens inflammation and lymphedema after lymphatic injury. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 302 (4), 709-719 (2012).
- Gardenier, J. C., et al. Diphtheria toxin-mediated ablation of lymphatic endothelial cells results in progressive lymphedema. JCI Insight. 1 (15), 84095 (2016).
- Weiler, M. J., Cribb, M. T., Nepiyushchikh, Z., Nelson, T. S., Dixon, J. B. A novel mouse tail lymphedema model for observing lymphatic pump failure during lymphedema development. Scientific Reports. 9 (1), 10405 (2019).
- Avraham, T., et al. Th2 differentiation is necessary for soft tissue fibrosis and lymphatic dysfunction resulting from lymphedema. FASEB J. 27 (3), 1114-1126 (2013).
- Zampell, J. C., et al. CD4(+) cells regulate fibrosis and lymphangiogenesis in response to lymphatic fluid stasis. PLoS One. 7 (11), 49940 (2012).
- Arruda, G., Ariga, S., de Lima, T. M., Souza, H. P., Andrade, M. A modified mouse-tail lymphedema model. Lymphology. 53 (1), 29-37 (2020).
- Jun, H., et al. Modified Mouse Models of Chronic Secondary Lymphedema: Tail and Hind Limb Models. Annals of Vascular Surgery. 43, 288-295 (2017).
- Karkkainen, M. J., et al. A model for gene therapy of human hereditary lymphedema. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (22), 12677-12682 (2001).
- Yoon, Y. S., et al. VEGF-C gene therapy augments postnatal lymphangiogenesis and ameliorates secondary lymphedema. Journal of Clinical Investigation. 111 (5), 717-725 (2003).
- Gallego-Perez, D., et al. Topical tissue nano-transfection mediates non-viral stroma reprogramming and rescue. Nature Nanotechnology. 12 (10), 974-979 (2017).
- Moore, J. T., et al. Nanochannel-Based Poration Drives Benign and Effective Nonviral Gene Delivery to Peripheral Nerve Tissue. Advanced Biosystems. , 2000157 (2020).
- Zhou, X., et al. Exosome-Mediated Crosstalk between Keratinocytes and Macrophages in Cutaneous Wound Healing. ACS Nano. 14 (10), 12732-12748 (2020).
- Roy, S., et al. Neurogenic tissue nanotransfection in the management of cutaneous diabetic polyneuropathy. Nanomedicine. 28, 102220 (2020).
- Sitzia, J. Volume measurement in lymphoedema treatment: examination of formulae. European Journal of Cancer Care. 4 (1), 11-16 (1995).
- Smeltzer, D. M., Stickler, G. B., Schirger, A. Primary lymphedema in children and adolescents: a follow-up study and review. Pediatrics. 76 (2), 206-218 (1985).
- Maclellan, R. A., Greene, A. K. Lymphedema. Seminars in Pediatric Surgery. 23 (4), 191-197 (2014).
- Clavin, N. W., et al. TGF-beta1 is a negative regulator of lymphatic regeneration during wound repair. American Journal of Physiology: Heart and Circulatory Physiology. 295 (5), 2113-2127 (2008).
- Gnyawali, S. C., et al. Retooling Laser Speckle Contrast Analysis Algorithm to Enhance Non-Invasive High Resolution Laser Speckle Functional Imaging of Cutaneous Microcirculation. Scientific Reports. 7, 41048 (2017).
