術中副甲状腺イメージングのための簡便かつ効果的なラットモデルの確立
Summary
今日まで、副甲状腺(PG)同定法の開発は、前臨床研究における動物モデルの欠如によって制限されています。本研究では、術中のPGイメージングのための簡便かつ効果的なラットモデルを確立し、酸化鉄ナノ粒子を新規PG造影剤として用いることでその有効性を評価します。
Abstract
副甲状腺(PG)の同定は、甲状腺摘出術における重要なアンメットニーズです。PGの同定は、甲状腺と色が似ているため、甲状腺手術では困難です。前臨床研究における効果的な動物モデルの欠如は、PG同定技術の開発にとって深刻な制限です。このプロトコルは、PG同定のための簡単で効果的なラットモデルの確立を可能にする。このモデルでは、黒色酸化鉄ナノ粒子(IOMP)が甲状腺に局所的に注入され、甲状腺内で急速に拡散しますが、PGは拡散しません。陰性に染色されたPGと陽性に染色された甲状腺は、外部顕微鏡を必要とせずに肉眼で簡単に識別できます。PGの位置は、黒いIONPの色に基づいて、甲状腺とPGの間の色のコントラストを上げることによって識別できます。このラットモデルは低コストでPG同定に便利であり、IONPは新しいPG造影剤です。
Introduction
副甲状腺(PG)は、ヒトや他の脊椎動物の首にある小さな楕円形の内分泌腺であり、副甲状腺ホルモンを産生および分泌して、血液および骨中のカルシウムおよびリンレベルを調節およびバランスさせます1。人間は通常、甲状腺葉の後ろのさまざまな場所に2対のPGを持っています。ヒトPGのサイズは通常6 mm x 4 mm x 2 mmで、重量は約35〜40 mg2です。PGの除去または損傷は、低カルシウム血症および低または検出不能レベルの副甲状腺ホルモンを特徴とする内分泌障害である副甲状腺機能低下症(HP)を引き起こし、けいれん様のけいれんから奇形の歯、慢性腎臓病まで幅広い症状を引き起こします。これらの合併症のいくつかは致命的です(例:.、心不全および発作)3,4,5;したがって、PGは体の代謝を調節し、生命を維持するのに不可欠です。
HPは、前頸部手術後の最も一般的な合併症の1つであり、特に甲状腺摘出術において、世界で最も一般的な内分泌癌である甲状腺癌の確立された治癒的治療法です6,7。甲状腺摘出術後のHPは、手術室でPGを甲状腺葉やその他の周辺組織(リンパ節や末梢脂肪粒子など)からリアルタイムで確実に識別する能力が著しく欠如しているため、手術におけるPGの直接的な外傷、虚血、または除去によって主に引き起こされます。2021年、Barriosらは、1,114人の甲状腺摘出症例の中で平均PGのミスセクション率が22.4%であり、最小エラー率が7.7%であった経験豊富な外科医でさえ報告しました8。このような高いPG誤切開率は、他の同様の報告9、10、11と一致している。したがって、誤った副甲状腺摘出術は、一過性および永続的な術後HPの独立した危険因子です。
効果的な術中PG同定法の開発は、この重要な満たされていない医療ニーズに対処するための鍵を握っています。しかし、前臨床研究における動物モデルの欠如によって、それは厳しく制限されてきました。これまで、術中のPG同定調査のほとんどは、ヒト患者や大型動物(イヌなど)12に対して行われており、費用がかかり、倫理的承認を得るのが難しく、被験者数を拡大し、検査を繰り返すことが困難でした。一方、生物学研究で最も一般的に使用される脊椎動物モデルであるマウスは、PGが非常に小さく、サイズが1mm未満です13。この制限により、マウスPGモデルは術中のPG同定研究にはほとんど使用されていません。
この論文は、術中のPG同定研究のためのシンプルで簡単で効果的なラットモデルの確立を報告します。甲状腺摘出手術におけるPGイメージング造影剤IONPをテストするための信頼できる動物モデルとして、外科的改変や遺伝子工学を伴わないネイティブSprague-Dawley(SD)ラットの使用を調査しました。このラットモデルは、PGとその周囲の微小環境の生理学的構造がヒトと非常に類似していることを示しており、ラットPGのサイズはマウスと比較して視覚的に検出できるほど大きい。ほとんどのラットは甲状腺の両側に1つのPGを持っています。このラットモデルの単純さと有効性は、甲状腺摘出術手術で術中のIONP増強PGイメージングを行うことによって実証されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
我々は、甲状腺の中心に局所的に注入され、甲状腺内で拡散されたがPGではなく、甲状腺内に拡散された黒色IONPを用いたラットPGのIONPs誘導陰性イメージング技術を実証する。顕微鏡を使用せずに肉眼でPGを明確に識別できます。緑色蛍光タンパク質をPGで選択的に発現させたトランスジェニックマウスが報告されているが13、この論文に記載されているモデルはより簡単に実…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、中国国家自然科学財団(NSFC)(82172598)、中国浙江省自然科学財団(LZ22H310001)、中国浙江省衛生委員会の551健康人材トレーニングプロジェクト、および中国浙江省の医療および健康科学技術プロジェクト(2021KY110)の支援を受けました。
Materials
| alcohol | Li feng | 9400820067 | |
| anesthesia machine | RWD Company | R520IE | Machine number |
| blade | Daopian | TB-JZ-10# | |
| cylindrical pillow | made by ourselves | ||
| depilatory cream | Nair | TMG-001 | |
| electronic scale | Hong xingda | CN-HXD2 | |
| eosin | Thermo Fisher (Waltham, USA). | C0105S-2 | |
| erythromycin | Shuang ji (Beijing, China) | 200409 | |
| gauze | Fulanns | YY0331-2006 | |
| heating pad | Johon (ShenZhen,China) | JH-36-2006 | |
| hematoxylin | Thermo Fisher (Waltham, USA). | C0105S-1 | |
| insulin injection needle | Jiangyin NanquanMacromolecule | 20170702 | |
| iodophor cotton ball | HOYON | 19-6007 | |
| iron oxide nanoparticle solution | Zhongke Leiming Technology (Beijing, China) | Mag9110-05 | |
| isoflurane | Sigma Aldrich (St Louis USA). | 21112801 | |
| needle holder | Meijun | MH0587 | |
| operation table | BioJane | BJ-P-M | |
| paraformaldehyde solution | Biosharp | 21269333 | |
| rubber | G-CLONE | XT41050 |
|
| scanning machine | Olympus | Slideview VS200 | |
| surgical forceps | Suping | SPHC-0676 | |
| surgical knife handle | Aladdin | S3052-06-1EA | |
| surgical retractor | TOCYTO | 18-4010 | |
| surgical scissors | Suping | SPHC-0795 | |
| surgical towel | Along technology | YCKJ-RJ-036205 | |
| suture | Ethicon | SA84G | |
| suture with needle | Jinhuan (Shanghai,China) | F301 | |
| vascular forceps | Along technology | YCKJ-RJ-016218 | |
| Water Bath-Slide Drier | Hua su (Jinhua, China) | HS-1145 |
Riferimenti
- Cope, O., Donaldson, G. A. Relation of thyroid and parathyroid glands to calcium and phosphorus metabolism. Study of a case with coexistent hypoparathyroidism and hyperthyroidism. The Journal of Clinical Investigation. 16 (3), 329-341 (1937).
- Mansberger, A. R., Wei, J. P. Surgical embryology and anatomy of the thyroid and parathyroid glands. Surgical Clinics of North America. 73 (4), 727-746 (1993).
- Koch, A., Hofbeck, M., Dorr, H. G., Singer, H. Hypocalcemia-induced heart failure as the initial symptom of hypoparathyroidism. Zeitschrift für Kardiologie. 88 (1), 10-13 (1999).
- Shoback, D. M., et al. Presentation of hypoparathyroidism: etiologies and clinical features. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 101 (6), 2300-2312 (2016).
- Arneiro, A. J., et al. Self-report of psychological symptoms in hypoparathyroidism patients on conventional therapy. Archives of Endocrinology Metabolism. 62 (3), 319-324 (2018).
- Olson, E., Wintheiser, G., Wolfe, K. M., Droessler, J., Silberstein, P. T. Epidemiology of thyroid cancer: a review of the national cancer database, 2000-2013. Cureus. 11 (2), 4127 (2019).
- Du, L., et al. Epidemiology of thyroid cancer: incidence and mortality in China, 2015. Frontiers in Oncology. 10, 1702 (2020).
- Barrios, L., et al. Incidental parathyroidectomy in thyroidectomy and central neck dissection. Surgery. 169 (5), 1145-1151 (2021).
- Sitges-Serra, A., et al. Inadvertent parathyroidectomy during total thyroidectomy and central neck dissection for papillary thyroid carcinoma. Surgery. 161 (3), 712-719 (2017).
- Sakorafas, G. H., et al. Incidental parathyroidectomy during thyroid surgery: an underappreciated complication of thyroidectomy. World Journal of Surgery. 29 (12), 1539-1543 (2005).
- Sahyouni, G., et al. Rate of incidental parathyroidectomy in a pediatric population. OTO Open. 5 (4), (2021).
- Erickson, A. K., et al. Incidence, survival time, and surgical treatment of parathyroid carcinomas in dogs: 100 cases (2010-2019). Journal of the American Veterinary Medical Association. 259 (11), 1309-1317 (2021).
- Bi, R., Fan, Y., Luo, E., Yuan, Q., Mannstadt, M. Two techniques to create hypoparathyroid mice: parathyroidectomy using GFP glands and diphtheria-toxin-mediated parathyroid ablation. Journal of Visualized Experiments. (121), e55010 (2017).
- Soulsby, S. N., Holland, M., Hudson, J. A., Behrend, E. N. Ultrasonographic evaluation of adrenal gland size compared to body weight in normal dogs. Veterinary Radiology & Ultrasound. 56 (3), 317-326 (2015).
- Zheng, W. H., et al. Biodegradable iron oxide nanoparticles for intraoperative parathyroid gland imaging in thyroidectomy. PNAS Nexus. 1 (3), 087 (2022).
