טכניקה חדשה לניתוח כמותי של נשירת שיער בעכברים באמצעות ניתוח גווני אפור
Summary
Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including as a side-effect of chemotherapy. We have developed a method to quantify hair loss in mice, utilizing a standard gel imager to perform a grayscale analysis, to facilitate study of promising new alopecia therapies.
Abstract
Alopecia הוא צורה נפוצה של נשירת שיער אשר יכול להתרחש בתנאים רבים ושונים, לרבות אובדן זכר-דפוס שיער, תסמונת שחלות פוליציסטיות, וalopecia areata. Alopecia יכול להתרחש גם כתופעת לוואי של כימותרפיה בחולי סרטן. במחקר זה, המטרה שלנו הייתה לפתח שיטה עקבית ואמינה לכמת נשירת שיער בעכברים, שיאפשר לחוקרים להעריך באופן מדויק ולהשוות גישות טיפוליות חדשות לאלה צורות שונות של התקרחות. השיטה משתמשת תרמי ג'ל סטנדרטי להשיג ותהליך תמונות של עכברים, מדידת קליטת האור, אשר מתרחשת בחלק מחוספס לכמות שיער שחור (או אפור) על העכבר. נתונים שכבר לכמת באופן זה אז יכול להיות מנותח באמצעות טכניקות סטטיסטיות סטנדרטיים (כלומר, ANOVA, T-test). מתודולוגיה זו נבדקה במודלים של עכברים של התקרחות בעקבות כימותרפיה, areata התקרחות ונשירת שיער מהשעווה. בדוח זה, הפרוטוקול מפורט הוא פרהented לביצוע מדידות אלה, ובכלל זה נתונים אימות מC57BL / 6 וC3H / זני HeJ של עכברים. טכניקה חדשה זו מציעה מספר היתרונות, ביניהם פשטות היחסית של יישום, הסתמכות על ציוד שהוא זמין ברוב מעבדות מחקר, ומיישום מטרה, הערכה כמותית שהוא יותר חזק מאשר הערכות סובייקטיביות. השיפורים בכימות של צמיחת שיער בעכברים ישפרו מחקר של מודלים התקרחות ולהקל על הערכה של טיפולים חדשים ומבטיחים בניסויים פרה-קליניים.
Introduction
Alopecia (נשירת שיער) יכול להיות אירוע נפשי ורגשי מצער עם גורמים רבים. התקרחות גברית-תבנית היא הגורם השכיח ביותר של התקרחות, המשפיע על כשני שלישים מהגברים בגיל 35 1. דפוס דומה של אובדן שיער יכול להיות שנצפה בנשים עם תסמונת שחלות פוליציסטיות. בשתי הפרעות אלו, נשירת השיער היא אנדרוגן בתיווך. Alopecia יכול להתרחש גם כמחלה אוטואימונית, alopecia areata, אשר משפיעה על 1.7% מכלל האוכלוסייה 2. Alopecia יכול להתרחש כתופעת לוואי של כמה טיפולים רפואיים, כגון כימותרפיה 3. אחוז גבוה (65-85%) של חולי כימותרפיה חוויה מסוים של התקרחות 4,5. ההשלכות הפסיכולוגיות של אובדן שיער נחקרו היטב בהגדרת כימותרפיה. התקרחות בעקבות כימותרפיה יכולה לגרום לחרדה, דיכאון, דימוי גוף שלילי, הערכה עצמית נמוכה ותחושה של רווחה 6,7 מופחתת. Pe גבוהrcentage (47-58%) של חולי סרטן נשיים לשקול נשירת שיער להיות ההיבט הטראומתי ביותר של כימותרפיה, ועד טיפול ירידה של 8% מחשש ל4,6 נשירת שיער. יש גם עדויות בהתקרחות אנדרוגנית לתמוך טיפול להפחתת השלכות פסיכולוגיות ואפילו רפואיות של 8,9 נשירת שיער. כמו כן, אלופציה אריאטה דווחה להיות השלכות פסיכולוגיות קשות 2, ואת האופי אחיד של נשירת השיער יכול להוביל לתוצאה קוסמטית לא נעימות, יותר מרוב הגורמים אחרים לנשירת שיער.
בעוד תרופות עם השפעות מתונות אנטי-אנדרוגנית (כלומר, ספירונולקטון) היו בשימוש עם הצלחה מוגבלת כטיפול להתקרחות, התרופה היעילה הראשונה להתקרחות מינוקסידיל הייתה 10. יש להורדת לחץ דם זה תופעות לוואי שנצפה בגרימת צמיחת שיער, ועכשיו משמשת כטיפול מקומי לצורות רבות של התקרחות. עם זאת, תגובות הן לעתים קרובות לא שלמות, עם כמה נושאים המראים רק איטיing של נשירת שיער ולא לצמיחה מחודשת בפועל 10. פינסטריד הוא אנטגוניסט תחרותי להקליד השני 5α-רדוקטאז שהמרה בלוקים של טסטוסטרון לדיהידרוטסטוסטרון, וכתוצאה מכך השיפור בהתקרחות אנדרוגנית על חשבון מצור אנדרוגן המערכתי חלקי. שיעורי תגובה עם טווח ארוך טיפול (10 שנים) הם סביב 50% -11. בסך הכל, למרות מחקר רב בתחום זה, עדיין אין טיפול הולם לנשירת שיער.
במשך עשרות שנים, מדענים ורופאים בחנו את שיטות של מדידת צמיחת שיער קרקפת בניסויים קליניים. עם התפתחותה של תרופות המטפלות בהתקרחות, חל צורך גדול יותר באמצעי אמין, חסכוני ופולשנית למדידת צמיחת שיער ו, במיוחד, תגובה לטיפול. טכנולוגית ניתוח תמונה לכימות מדויק של צפיפות שיער בחולים עם הפרעות נשירת שיער הניבה תוצאות עקביות ותקפה בעבר תוך שימוש במגוון של techniques, כולל ניתוח של תמונות דיגיטציה 12, ניתוח תמונה של שערות בודדות ועור נגעים 13, וסריקה מיקרוסקופית לכמת המוני שיער באזור קרקפת מוגדר 14.
למרבה הצער, בעת מתודולוגיות מעל סיפקו הערכה משופרת של יעילות לשיער צמיחה-קידום התערבויות בניסויים קליניים, שיטות אלה לא הוחלו על מחקרים במכרסמים בחקירות פרה-קליניים. המטרה שלנו היא לפתח שיטה עקבית ואמינה לכמת נשירת שיער בעכברים, שיאפשר לחוקרים להעריך בצורה מדויקת יותר ולהשוות גישות טיפוליות חדשות לצורות שונות של התקרחות. פיתחנו מתודולוגיה שימוש בציוד זמין ברוב המעבדות אשר תאפשר כימות מהיר ואמין של צפיפות שיער בעכברים עם שיער שחור או חום. מתודולוגיה זו נבדקה במודלים של עכברים של התקרחות בעקבות כימותרפיה, alopecia areata, והתקרחות מwaxing. פרוטוקול מפורט מוצג לביצוע מדידות אלה, ובכלל זה נתונים אימות מC57BL / 6 וC3H / זני HeJ של עכברים. כטכניקה זו מסתמכת על גילוי קליטת אור מפיגמנטים בשערה, זה לא יכול לשמש כדי לזהות את צמיחת שיער בעכברים לבנים או עכברים לבקן.
Protocol
Representative Results
Discussion
בדוח זה תיאור מפורט מסופק בטכניקה חדשה לכימות נשירת שיער במכרסמים. טכניקה זו מנצלת תרמי ג'ל לרכישת תמונה וניתוח, ציוד שהוא זמין ברוב המעבדות. המדידות הוכחו להיות חזק כדי שינויים קלים בטכניקה (איורים 4-5), ומתואמים היטב לדרגת אובדן ראייה שיער במודלים של טיפול…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We would like to thank the Children’s Hospital at Montefiore, Department of Pediatrics, for providing support for these studies. We would like to thank the National Alopecia Areata Foundation for providing financial support for conducting studies with C3H/HeJ engrafted mice.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| KODAK Gel Logic 100 Imaging System | Eastman Kodak Company, Rochester, NY, USA | Gel imager for obtaining and analyzing photographs, must have built in light source for reflective photography. | |
| The Kodak/Tiffen Q-13 Gray Scale | Imatest, http://www.imatest.com/docs/q13/ | Greyscale standard | |
| C57BL/6J Mice | Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine | Mice for representative study | |
| C3H/HeJ engrafted mouse | Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine | Mice for representative study |
References
- McAndrews, P. J. American Hair Loss Association. , (2011).
- Safavi, K. H., Muller, S. A., Suman, V. J., Moshell, A. N., Melton, L. J. Incidence of alopecia areata in Olmsted County, Minnesota, 1975 through 1989. Mayo Clin Proc. 70 (7), 628-633 (1995).
- Hussein, A. M. Chemotherapy-induced alopecia: new developments. South Med J. 86 (5), 489-496 (1993).
- Trueb, R. M. Chemotherapy-induced hair loss. Skin Therapy Lett. 15 (7), 5-7 (2010).
- Sato, N., Leopold, P. L., Crystal, R. G. Effect of adenovirus-mediated expression of Sonic hedgehog gene on hair regrowth in mice with chemotherapy-induced alopecia. J Natl Cancer Inst. 93 (24), 1858-1864 (2001).
- McGarvey, E. L., Baum, L. D., Pinkerton, R. C., Rogers, L. M. Psychological sequelae and alopecia among women with cancer. Cancer Pract. 9 (6), 283-289 (2001).
- Baxley, K. O., Erdman, L. K., Henry, E. B., Roof, B. J. Alopecia: effect on cancer patients’ body image. Cancer Nurs. 7 (6), 499-503 (1984).
- Stough, D. Psychological effect, pathophysiology, and management of androgenetic alopecia in men. Mayo Clin Proc. 80 (10), 1316-1322 (2005).
- Ogunmakin, K. O., Rashid, R. M. Alopecia: the case for medical necessity. Skinmed. 9 (2), 79-84 (2011).
- Olsen, E. A. A randomized clinical trial of 5% topical minoxidil versus 2% topical minoxidil and placebo in the treatment of androgenetic alopecia in men. J Am Acad Dermatol. 47 (3), 377-385 (2002).
- Rossi, A. 1 mg daily administration on male androgenetic alopecia in different age groups: 10-year follow-up. Dermatol Ther. 24 (4), 455-461 (2011).
- Gibbons, R. D., Fiedler-Weiss, V. C. Computer-aided quantification of scalp hair. Dermatol Clin. 4 (4), 627-640 (1986).
- Fleming, M. G. Techniques for a structural analysis of dermatoscopic imagery. Comput Med Imaging Graph. 22 (5), 375-389 (1998).
- Chamberlain, A. J., Dawber, R. P. Methods of evaluating hair growth. Australas J Dermatol. 44 (1), 10-18 (2003).
- . . The Kodak/Tiffen Q-13 Gray Scale*. , .
- Freyschmidt-Paul, P. Treatment of alopecia areata in C3H/HeJ mice with the topical immunosuppressant FK506 (Tacrolimus). Eur J Dermatol. 11 (5), 405-409 (2001).
- Katikaneni, R., Ponnapakkam, T., Matsushita, O., Sakon, J., Gensure, R. Treatment and prevention of chemotherapy-induced alopecia with PTH-CBD, a collagen-targeted parathyroid hormone analog, in a non-depilated mouse model. Anticancer Drugs. 25 (1), 30-38 (2014).
- Peters, E. M., Foitzik, K., Paus, R., Ray, S., Holick, M. F. A new strategy for modulating chemotherapy-induced alopecia, using PTH/PTHrP receptor agonist and antagonist. J Invest Dermatol. 117 (2), 173-178 (2001).
- Katikaneni, R., Ponnapakkam, T., Seymour, A., Sakon, J., Gensure, R. C. Parathyroid hormone linked to a collagen binding domain promotes hair growth in a mouse model of chemotherapy induced alopecia in a dose-dependent manner. Anti-cancer drugs. 25 (7), 819-825 (2014).
