Tratamento de radiação de culturas organotypic de glândulas salivares submandibulares e parótidas modelos chave in vivo características

Summary

Usar culturas queratinócitos tridimensionais para visualizar a morfologia e os marcadores funcionais de glândulas salivares pode fornecer introspecções novas nos mecanismos de dano de tecido depois da radiação. Descrito aqui é um protocolo para secção, cultura, irradiar, mancha, e imagem 50 – 90 μm de espessura secções salivares antes e após a exposição à radiação ionizante.

Abstract

A hiposalivação e xerostomia criam complicações orais crônicas que diminuem a qualidade de vida em pacientes com câncer de cabeça e pescoço que são tratados com radioterapia. Abordagens experimentais para a compreensão de mecanismos de disfunção da glândula salivar e restauração têm focado em modelos in vivo, que são deficientes por uma incapacidade de sistematicamente tela candidatos terapêuticos e eficiências na transfecção capacidade de manipular genes específicos. A finalidade deste protocolo da cultura queratinócitos da glândula salivar é avaliar o tempo máximo da viabilidade da cultura e caracterizar mudanças celulares depois do tratamento de radiação ex vivo. Nós utilizamos a mancha imunofluorescente e a microscopia confocal para determinar quando as populações e os marcadores específicos da pilha estão atuais durante um período da cultura de 30 dias. Além disso, marcadores celulares previamente relatados em modelos de radiação in vivo são avaliados em culturas que são irradiadas ex vivo. Avançando, este método é uma plataforma atrativa para a avaliação ex vivo rápida de respostas murino e humanas do tecido da glândula salivar aos agentes terapêuticos que melhoram a função salivar.

Introduction

A função apropriada da glândula salivar é essencial à saúde oral e é alterada depois do tratamento do cancro da cabeça e da garganta com radioterapia¹. Em 2017, quase 50.000 casos novos do cancro da cabeça e da garganta foram relatados nos Estados Unidos². Devido aos efeitos tecido-prejudiciais e freqüentemente irreversíveis da terapia de radiação em tecidos normais circunvizinhos tais como as glândulas salivares, os pacientes são deixados frequentemente com efeitos secundários severos e a qualidade de vida diminuída^2,3, a ⁴. Complicações comuns causadas por danos causados por radiação manifestam-se em sintomas como xerostomia (sensação subjetiva de boca seca), cárie dentária, capacidade prejudicada de mastigar e engolir, comprometimentos de fala e Ademir orais comprometidos^{2, 3. º , 4}. estes sintomas coletivamente podem levar à desnutrição e à sobrevida prejudicada em indivíduos afetados⁵. Enquanto a disfunção da glândula salivar nesta população tem sido bem documentada, os mecanismos subjacentes de danos às células acinares têm sido disputados, e há pouca integração entre diferentes modelos animais^6,7.

Os métodos atuais de estudar a função da glândula salivar e os danos radiação-induzidos incluem o uso de in vivo modela, linhas de pilha imortalized, culturas de pilha preliminares bidimensionais (2-D), e culturas tridimensionais (3-D) do salisphere^{8, 9,10,11,12}. Tradicionalmente, os modelos de cultura celular de linhas celulares imortalizadas e culturas 2-D envolvem células únicas em camadas cultivadas em superfícies planas e são valiosas para uma experimentação rápida, fácil e econômica. No entanto, as condições de cultura de células artificiais podem alterar o status de diferenciação e as respostas fisiológicas das células expostas a várias condições, e os resultados muitas vezes não conseguem traduzir para modelos de organismos inteiros^14,15. Além, as culturas de pilha imortalizado exigem a modulação da atividade p53, que é crítica para a resposta da glândula salivar aos danos do ADN^16,17.

as culturas 3-D do salisphere são enriquecidas para pilhas da haste e do progenitor em pontos do tempo adiantado na cultura e têm sido úteis para compreender a radiosensibilidade deste subconjunto de pilhas da glândula salivar^9,18. Uma limitação crítica de todos estes modelos da cultura é que são ineficazes em Visualizar a estrutura 3-D da glândula salivar, incluindo a matriz extracelular (ECM) e as interações da pilha-pilha sobre várias camadas, que são cruciais em modulando salivar secreção de¹⁵. A necessidade de um método que engloba o comportamento do tecido como um todo, mas também pode ser manipulado em condições laboratoriais para estudar os efeitos do tratamento é necessário para descobrir ainda mais os mecanismos subjacentes da glândula salivar induzida por radiação Disfunção.

O seccionamento e a cultura vivos do tecido foram documentados previamente^19,20 e são usados frequentemente para estudar interações do cérebro-tecido²¹. Em estudos prévios, o tecido da glândula salivar do parotid (PAR) dos ratos foi seccionado em aproximadamente 50 μm e cultivado para até 48 h, e a análise da viabilidade, da morte de pilha, e da função foi executada Depois disso¹⁹. Su et al. (2016) expandiu-se sobre esta metodologia, cultivando glândulas submandibulares humanas (SMGs) seccionadas a 35 μm ou 50 μm por 14 dias²⁰. O método proposto é um avanço em que inclui ambas as glândulas salivares parótidas e submandibulares seccionadas em 50 μm e 90 μm e avaliação das culturas por 30 dias. A habilidade de cortar uma escala da espessura do tecido é importante em avaliar as interações da pilha-pilha e do Cell-ECM que são relevantes para os processos celulares que incluem a polaridade apical-basolateral e a inervação para a secreção. Além disso, as fatias da glândula salivar foram irradiadas quando na cultura para determinar a viabilidade deste modelo da cultura para estudar dano radiação-induzido da glândula salivar.

A finalidade deste protocolo da cultura queratinócitos da glândula salivar é avaliar o tempo máximo da viabilidade da cultura e caracterizar mudanças celulares depois do tratamento de radiação ex vivo. Para determinar as seções do tempo máximo que são borne-dissecção viável, a mancha azul do Tripan, a mancha viva da pilha, e a mancha immunohistochemical para a morte da pilha foram executadas. Microscopia confocal e coloração imunofluorescente foram utilizadas para avaliar populações específicas de células, estruturas morfológicas e níveis de proliferação. As culturas da seção do tecido foram expostas igualmente à radiação ionizante para determinar os efeitos da radiação em vários marcadores neste modelo 3-D. A indução de morte celular, ruptura do citoesqueleto, perda de marcadores de diferenciação e proliferação compensatória em culturas ex vivo irradiadas foram comparadas com estudos prévios de modelos in vivo. Esta metodologia fornece um meio para investigar o papel das interações célula-célula após dano de radiação e fornece um modelo experimental para avaliar eficientemente a eficácia de intervenções terapêuticas (manipulações genéticas ou agentes farmacológicos ) que podem ser menos adequados para modelos in vivo.

Protocol

1. preparação do do Pulverize componentes destacáveis do do que inclui a bandeja do amortecedor, o acessório da lâmina, o molde do bloco do agarose, e a película do laboratório com etanol 70%, a seguir UV-sterilize por pelo menos 30 minutos. Coloc e prenda uma folha adicional de película do laboratório sobre a bandeja do amortecedor para impedir que o gelo caia dentro. Encha a câmara de gelo com gelo esmagado, retire a película do laboratório da bandeja do amortecedor, e encha a …

Representative Results

As culturas 2-D preliminares são crescidas em meios suplementados do soro bovino fetal (FBS) quando a cultura 3-D preliminar de salisphere for cultivada tipicamente em condições soro-livres10,11. Além disso, os dois estudos prévios utilizando culturas do de glândulas salivares cultivou suas seções em 0% ou 10% FBS suplementados Media19,20. As fatias submandibulares…

Discussion

A pesquisa da glândula salivar utilizou uma série de modelos de cultura, incluindo culturas 2-D imortalizadas, culturas 2-D primárias, culturas de salisphere 3-D e culturas de órgãos 3-D de explantes embrionários para averiguar questões sobre Biologia e fisiologia subjacentes. Esses modelos de cultura produziram informações perspicazes em uma variedade diversificada de perguntas de pesquisa e continuarão a ser ferramentas importantes na pesquisa salivar. As limitações desses modelos de cultura incluem a modul…

Materials

Vibratome VT1000S	Leica Biosystems	N/A	Vibratome for sectioning
Double Edge Stainless Steel Razor Blades	Electron Microscopy Sciences	72000
Agarose	Fisher Scientific	BP165-25	Low-melt
Parafilm	Sigma-Aldrich	P6543
Penicillin-Streptomycin-Amphotericin B	Lonza	17-745H	PSA
24-well plate	CellTreat	229124
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (DPBS)	Gibco	14190-144
Loctite UltraGel Control Superglue	Loctite	N/A	Purchased at hardware store
Natural Red Sable Round Paintbrush	Princeton Art & Brush Co	7400R-2
Gentamicin Sulfate	Fisher Scientific	ICN1676045
Transferrin	Sigma-Aldrich	T-8158-100mg
L-glutatmine	Gibco	25030-081
Trace Elements	MP Biomedicals	ICN1676549
Insulin	Fisher Scientific	12585014
Epidermal Growth Factor	Corning	354001
Hydrocortisone	Sigma-Aldrich	H0888
Retinoic acid	Fisher Scientific	R2625-50MG
Fetal Bovine Serum	Gibco	A3160602
DMEM/F12 Media	Corning	150-90-CV
Millicell Cell Culture Insert	Millipore Sigma	PICM01250	12 mm, 0.4 um pore size for 24 well plate
0.4% Trypan Blue	Sigma-Aldrich	T8154
LIVE/DEAD Cell Imaging Kit (488/570)	Thermo-Fisher	R37601	Only used LIVE dye component
Anti-Ki-67 Antibody	Cell Signaling Technology	9129S
Anti-E-cadherin Antibody	Cell Signaling Technology	3195S
Anti-Cleaved Caspase-3 Antibody	Cell Signaling Technology	9661L
Anti-SMA Antibody	Sigma-Aldrich	C6198
Anti-amylase Antibody	Sigma-Aldrich	A8273
Anti-CD31 Antibody	Abcam	ab28364
Anti-TUBB3 Antibody	Cell Signaling Technology	5568S
Alexa Fluor 594 Antibody Labeling Kit	Thermo-Fisher	A20185
Alexa Fluor 594 Phalloidin	Thermo-Fisher	A12381
Bovine Serum Albumin	Fisher Scientific	BP1600
Triton X-100	Sigma-Aldrich	21568-2500
Paraformaldehyde Prills	Fisher Scientific	5027632
New England Nuclear Blocking Agent	Perkin Elmer	2346249	No longer sold
DAPI	Cell Signaling Technology	4083S
Prolong Gold Antifade Mounting Media	Invitrogen	P36934
Leica SPSII Spectral Confocal	Leica Biosystems	N/A	For confocal imaging
Leica DMIL Inverted Phase Contrast Microscope	Leica Biosystems	N/A
Cobalt-60 Teletherapy Instrument	Atomic Energy of Canada Ltd Theratron-80	N/A
Amac Box, Clear	The Container Store	60140	Agarose block mold