唾液機能低下のラットモデルにおけるRetroductal顎下腺点滴とローカライズされた分割照射
Summary
Salivary gland hypofunction, a major adverse effect of head and neck radiotherapy diminishes a patient’s quality of life. The demonstration of efficacy of new therapies in animal models is a prerequisite before clinical transition. This protocol describes retroductal administration and local irradiation of rat submandibular glands.
Abstract
Normal tissues that lie within the portals of radiation are inadvertently damaged. Salivary glands are often injured during head and neck radiotherapy. Irreparable cell damage results in a chronic loss of salivary function that impairs basic oral activities, and increases the risk of oral infections and dental caries. Salivary hypofunction and its complications gravely impact a patient’s comfort. Current symptomatic management of the condition is ineffective, and newer therapies to assuage the condition are needed.
Salivary glands are exocrine glands, which expel their secretions into the mouth via excretory ducts. Cannulation of these ducts provides direct access to the glands. Retroductal delivery of a contrast agent to major salivary glands is a routine out-patient procedure for diagnostic imaging. Using a similar procedure, localized treatment of the glands is feasible. However, performing this technique in preclinical studies with small animals poses unique challenges. In this study we describe the technique of retroductal administration in rat submandibular glands, a procedure that was refined in Dr. Bruce Baum’s laboratory (NIH)1, and lay out a procedure for local gland irradiation.
Introduction
健康な組織の担保破壊は、癌治療の有害な副作用の数を占めています。放射線分野でうそをつく大唾液腺の一部または全部は、必然的に破壊されます。従って、骨髄移植の前頭部および頸部癌、子宮頸癌、リンパ腫、または全身照射のための放射線治療を受けている多くの患者は、放射線、唾液腺機能低下2-6の最も一般的かつ永続的な副作用の一つを被ります。
唾液腺の流体生産腺房細胞は、放射線への急性敏感です。唾液腺の損傷は、唾液機能低下と呼ばれる状態を唾液の流れの大幅な逓減を引き起こします。唾液の流れにおける慢性の減少は、咀嚼、嚥下、スピーチ、そして味が、激しい痛み、粘膜涙、嚥下障害、日和見感染症の病的後遺症などの重要経口活動を阻害し、虫歯が悪化します患者の幸福と機能2,3。
放射線治療関連の唾液細胞の損失は不可逆的であるため、口腔乾燥症のない矯正治療はありません。人工唾液代用とprosecretory薬で症状を和らげに焦点を当て現在の治療は長期の救済6には無効です。改良された放射線送達技術は、症状の重症度を減少させる助けているが、正常組織毒性とその合併症は、がん治療6,7の制限要因のまま。放射線治療に関連する合併症を予防するための先制措置は、従って、標準になりつつあります。フリーラジカル酸素種を除去ラジオ保護剤、里親細胞再増殖、またはDNA修復を高めるためには、唾液機能低下8-11を回避するために探索されています。
外分泌唾液腺の分泌物は、主排泄ダクトを介して口の中に排出します。目の口腔内挿管造影剤の注入のための電子排泄ダクトは外来処置として日常的に行われます。同様のアプローチを利用して、唾液腺に直接局所治療12の対象とすることができます。別に全身副作用のリスクを減少させるから、retroductal腺点滴は利益を追加しました。乳管ツリーの周りの唾液細胞の単層の配置は、すべての唾液腺上皮細胞をターゲットにすることを可能にし、不要な治療拡散を低減するための障壁として腺行為の繊維状のカプセル化。本質的には、唾液腺は、このような放射線誘発唾液機能低下などの腺苦痛の標的治療のために最適に適しています。
週間の期間のための – （2.5 Gyの/分数/日、5日の週1.8）癌治療のための従来の放射線が少量で提供されています。したがって、実験モデルにおいて長引く放射スキームに対する有効性を示している放射線防護の治療は、より大きな臨床ベアリングを持っています。 COMPRO分別放射線は小動物に記録されたが、放射線源、用量分画、および使用されるプロトコルは9,10,13変化された後、唾液機能mised。
このレポートでは、患者関連の放射線源と線量分画を用いてラット顎下腺の放射線へのローカライズさretroductal送達のための方法を確立します。
Protocol
Representative Results
Discussion
唾液腺は、多くの場合、頭頸部癌、首ノードの選択科目切除、または地域の血液悪性腫瘍に対する放射線治療を受けた患者における組織回復のしきい値を超えた放射線量を受けます。腺の流体を分泌する腺房細胞が最終的に分化しているが、それらは逆説的に放射線に敏感です。分泌機能は、放射線の最初の数週間以内に低下し、慢性低唾液出力の不可逆的な腺の損傷をもたらします。貧し?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. John Chang (Radiation Oncology, LSU Health Science Center) for assistance with radiation dose measurements. The study was supported by the American Cancer Society (Grant number: 116945-RSG-09-038-01-CCE), National Institute of Health (Grant number: R21CA173162) and the Feist-Weiller Cancer Center.
Materials
| Intramedic Polyethylene tubing (PE10) | Becton Dickson | 427401 | |
| 1/2 cc Insulin Syringe U-100 | Becton Dickson | 309306 | |
| Artificial Tears | Miller Vet Supply | 5098-9840-64 | |
| Hot Bead Sterilizer | Fine Science Tools | 18000-45 | |
| Perma-Hand silk suture | Ethicon | K833H | |
| Graefe forcep | Fine Science Tools | 11051-10 | |
| Olympus SZX16 Stereo Microscope | Hunt Optics and Imaging | ||
| 6MV Linear Accelerator | Elekta | ||
| Bolus – Skinless | Civco | MTCB410 | |
| Heat Lamp | Braintree Scientific | HL-1 110V |
References
- Delporte, C., et al. Increased fluid secretion after adenoviral-mediated transfer of the aquaporin-1 cDNA to irradiated rat salivary glands. Proc Natl Acad Sci U S A. 94 (7), 3268-3273 (1997).
- Chambers, M. S., Rosenthal, D. I., Weber, R. S. Radiation-induced xerostomia. Head Neck. 29 (1), 58-63 (2007).
- Sciubba, J. J., Goldenberg, D. Oral complications of radiotherapy. Lancet Oncol. 7 (2), 175-183 (2006).
- Rodrigues, N. A., et al. A prospective study of salivary gland function in lymphoma patients receiving head and neck irradiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 75 (4), 1079-1083 (2009).
- Coracin, F. L., et al. Major salivary gland damage in allogeneic hematopoietic progenitor cell transplantation assessed by scintigraphic methods. Bone Marrow Transplant. 37 (10), 955-959 (2006).
- Jensen, S. B., et al. A systematic review of salivary gland hypofunction and xerostomia induced by cancer therapies: management strategies and economic impact. Support Care Cancer. 18 (8), 1061-1079 (2010).
- de Castro, G., Federico, M. H. Evaluation, prevention and management of radiotherapy-induced xerostomia in head and neck cancer patients. Curr Opin Oncol. 18 (3), 266-270 (2006).
- Epperly, M. W., Carpenter, M., Agarwal, A., Mitra, P., Nie, S., Greenberger, J. S. Intraoral manganese superoxide dismutase-plasmid/liposome (MnSOD-PL) radioprotective gene therapy decreases ionizing irradiation-induced murine mucosal cell cycling and apoptosis. In Vivo. 18 (4), 401-410 (2004).
- Cotrim, A. P., Sowers, A., Mitchell, J. B., Baum, B. J. Prevention of irradiation-induced salivary hypofunction by microvessel protection in mouse salivary glands. Mol Ther. 15 (12), 2101-2106 (2007).
- Zheng, C., et al. Prevention of radiation-induced salivary hypofunction following hKGF gene delivery to murine submandibular glands. Clin Cancer Res. 17 (9), 2842-2851 (2011).
- Palaniyandi, S., et al. Adenoviral delivery of Tousled kinase for the protection salivary glands against ionizing radiation damage. Gene Ther. 18 (3), 275-282 (2011).
- Baum, B. J., Voutetakis, A., Wang, J. Salivary glands: novel target sites for gene therapeutics. Trends Mol Med. 10 (12), 585-590 (2004).
- Limesand, K. H., et al. Insulin-like growth factor-1 preserves salivary gland function after fractionated radiation. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 78 (2), 579-586 (2010).
- Timiri Shanmugam, P. S., et al. Recombinant AAV9-TLK1B administration ameliorates fractionated radiation-induced xerostomia. Hum Gene Ther. 24 (6), 604-612 (2013).
- Coppes, R. P., Vissink, A., Konings, A. W. T. Comparison of radiosensitivity of rat parotid and submandibular glands after different radiation schedules. Radiother Oncol. 63 (3), 321-328 (2002).
- Sunavala-Dossabhoy, G., Palaniyandi, S., Richardson, C., De Benedetti, A., Schrott, L., Caldito, G. TAT-mediated delivery of Tousled protein to salivary glands protects against radiation-induced hypofunction. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 84 (1), 257-265 (2012).
- Baum, B. J., et al. Transfer of the AQP1 cDNA for the correction of radiation-induced salivary hypofunction. Biochim Biophys Acta. 1758 (8), 1071-1077 (2006).
- Tran, S. D., et al. Paracrine effects of bone marrow soup restore organ function, regeneration, and repair in salivary glands damaged by irradiation. PLoS One. 8 (4), e61632 (2013).
- Nanduri, L. S., et al. Salisphere derived c-Kit+ cell transplantation restores tissue homeostasis in irradiated salivary gland. Radiother Oncol. 108 (3), 458-463 (2013).
- Arany, S., Benoit, D. S., Dewhurst, S., Ovitt, C. E. Nanoparticle-mediated gene silencing confers radioprotection to salivary glands in vivo. Mol Ther. 21 (6), 1182-1194 (2013).
- Voutetakis, A., et al. Reengineered salivary glands are stable endogenous bioreactors for systemic gene therapeutics. Proc Natl Acad Sci U S A. 101 (9), 3053-3058 (2004).
