Инъекции Retroductal наночастиц в мышиных подчелюстной железы
Summary
Доставка местных лекарств в подчелюстной желез представляет интерес в понимании слюнных желез биологии и для развития новых терапевтических средств. Мы представляем обновленную и подробную retroductal инъекции протокол, призванных повысить точность доставки и экспериментальной воспроизводимость. Представленное здесь приложение является поставка полимерных наночастиц.
Abstract
Две общие цели терапии слюнной железы являются профилактика и лечение дисфункции ткани после либо аутоиммунных или радиационной травмы. Локально поставляя биологически активных соединений в слюнных желез, большей концентрации в тканях можно безопасно достичь против системного администрирования. Кроме того от ткани-мишени эффекты от экстра железистой накопление материала могут быть значительно сокращены. В этой связи retroductal инъекции является широко используемый метод для исследования слюнных желез биологии и патофизиологии. Администрация Retroductal факторов роста, Главные ячейки, аденовирусных векторов и малые молекулы наркотиков было показано для поддержки функции железы в месте травмы. Ранее мы показали эффективность стратегии наночастиц siRNA retroductally вводят для поддержания функции железы после облучения. Здесь, подробно высокоэффективным и воспроизводимый метод для администрирования наноматериалов в мышиных подчелюстной железы через проток Wharton (рис. 1). Мы опишем доступ к ротовой полости и наметить шаги, необходимые для cannulate Wharton протока, с дальнейших наблюдений, выступающей в качестве проверки качества на протяжении всей процедуры.
Introduction
Слюнные железы дисфункция имеет много этиологии, включая Шёгрен синдром, аутоиммунных опосредованной потери функциональных секреторной ткани, и индуцированного излучения гипосаливация (Рог), общей sequella лучевой терапии рака головы и шеи1. Потеря функции слюнных вследствие либо условие предрасполагает лица устные и системные инфекции, кариес, пищеварения и глотанием дисфункция, нарушение речи и депрессия1,2,3. В результате качество жизни значительно страдает, с мероприятиями, ограничиваясь временное облегчение симптомов, а не лечения4. Расследовать Роман терапии в естественных условиях, она представляет интерес для администрирования биоактивных соединений непосредственно на слюнные железы.
Retroductal инъекции является ценным методом доставить биологически активных соединений непосредственно в слюнных желез и проверить эффективность в болезни, травмы, или под нормальной ткани гомеостаза. Три основных слюнных желез являются околоушной (PG), подчелюстной (SMG) и сублингвально (SLG), все из которых пустым в полости через выделительную воздуховодов. Анатомия мышиных SMG разрешает прямой доступ через катетеризации Wharton протока, расположенный в полу рот под язык5. После катетеризации, сольватированного препараты можно применять непосредственно SMG. После родов retroductal, экстра железистой диффузии ограничивается окружающие ткани капсулу, которая регулирует обмен материала с окружающими структуры6. SMG и ее протоков аналогичным образом структурированы в организме человека и регулярно осуществляется во время SMG хирургии и sialoendoscopy7. В организме человека и мышей PG также доступен через Stensen в воздуховод в слизистой8.
В мышиных моделях Рог SMG retroductal инъекции был использован для доставки терапии, включая факторы роста, Главные ячейки, аденовирусных векторов, цитокинов и Антиоксидантная соединений модулировать клеточный ответ на травмы, и уменьшить полученный ткани ущерб5,9,10,11,12,13,14,,1516. Наиболее заметным клинический успех retroductal инъекции является администрация аденовирусных вектора прямого выражения воды канала (Аквапорин 1; AQP1) у больных после радиации для головы и шеи рак17.
Ранее мы разработали и показана эффективность retroductally вводят полимерные наночастиц siRNA системы защиты слюнной железы от Рог-11,–18,–19,–20. Как расширение нашей прошлой работы здесь, мы демонстрируем, что наш протокол для retroductal SMG инъекций с использованием дневно обозначенные наночастиц (NP), способный погрузки и доставки иначе слаборастворимых лекарств21,22, 23.
Мы синтезированных NP из сополимера диблок состоит из поли (alt Стиролмалеиновый anhydride)-b-poly(styrene) (КСМК) путем полимеризации реверсивные добавлением цепи фрагментации (РАФТ), как описано ранее,21. Через обмен растворителей эти полимеры спонтанно самостоятельно собрать в структуры NP мицеллы с гидрофобным интерьера и гидрофильные наружных21. NPs помечены Техас-красный Флюорофор разрешить проверку NP доставки в желез без ущерба для животного. Живут животных изображений и SMG иммуногистохимия показано на 1 час и 1 день после инъекции.
Это обновление и воспроизводимые катетеризации протокол должен позволить другим для достижения retroductal инъекции. Мы ожидаем, что эта изысканная техника станет критическим в vivo исследований и лечебных развития24,25.
Protocol
Representative Results
Discussion
Retroductal инъекций имеет решающее значение для локализованных лекарств в слюнные железы. Эта техника имеет применения в скрининг терапевтических агентов для условий, включая Шегрена и Рог9,10,28. Прямая лекарств в SMG через retroductal инъекция об?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Исследования в этой публикации было поддержано Национального Института стоматологии и челюстно-лицевой исследований (NIDCR) и национального института рака (NCI) национальных институтов здравоохранения под награду номер R56 DE025098, UG3 DE027695 и F30 CA206296. Содержание является исключительно ответственности авторов и не обязательно отражают официальную точку зрения национальных институтов здоровья. Эта работа была также поддержана NSF DMR 1206219 и получила инновации в устной Уход награды (2016).
Мы хотели бы поблагодарить за помощь в выполнении экспериментов ИВИС Джейн Gavrity. Мы хотели бы поблагодарить Карен Bentley за ее вклад и помощь в выполнении EM. Мы хотели бы поблагодарить за его помощь в ИХС Weng Пей-Lun. Мы хотели бы поблагодарить Мэтью Ingalls за его помощь в подготовке рис. Мы хотели бы поблагодарить д-ра Элейн Smolock и Эмили Ву для критических чтении этой рукописи.
Materials
| Pilocarpine hydrochloride | Sigma Aldrich | P6503 | Pilocarpine |
| Student Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 91500-9 | Spring Scissors for Tracheostomy |
| Sterile Saline Solution | Medline | RDI30296H | Saline |
| Dumont #7 Forceps | Fine Science Tools | 11274-20 | Curved Forceps |
| Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 11251-10 | Straight Forceps |
| Standard Pattern Forceps | Fine Science Tools | 11000-12 | Blunt Forceps |
| Fine Scissors- Tungsten Carbide | Fine Science Tools | 14568-09 | Dissection Scissors |
| Microhematocrit Heparinized Capillary Tubes | Fisher Scientific | 22362566 | Capillary tubes |
| Lubricant Eye Ointment | Refresh | N/A | Refresh Lacri-Lube |
| Goat polyclonal anti-Nkcc1 | Santa Cruz Biotech | SC-21545 | Nkcc1 Antibody |
| DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Thermo Fisher Scientific | D1306 | DAPI |
| GraphPad Prism | GraphPad | ver6.0 | Statistical Software |
| Cotton tipped applicator | Medline | MDS202000 | Applicator for eye ointment |
| 0.5cc Insulin Syringe, 29G x 1/2" | BD | 7629 | Syringe for intraperitoneal injection |
References
- Miranda-Rius, J., Brunet-Llobet, L., Lahor-Soler, E., Farre, M. Salivary Secretory Disorders, Inducing Drugs, and Clinical Management. International Journal Of Medical Sciences. 12 (10), 811-824 (2015).
- Acauan, M. D., Figueiredo, M. A. Z., Cherubini, K., Gomes, A. P. N., Salum, F. G. Radiotherapy-induced salivary dysfunction: Structural changes, pathogenetic mechanisms and therapies. Archives of Oral Biology. 60 (12), 1802-1810 (2015).
- Dirix, P., Nuyts, S., Vander Poorten, V., Delaere, P., Van den Bogaert, W. The influence of xerostomia after radiotherapy on quality of life. Supportive Care in Cancer. 16 (2), 171-179 (2008).
- Vissink, A., et al. Clinical management of salivary gland hypofunction and xerostomia in head-and-neck cancer patients: successes and barriers. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 78 (4), 983-991 (2010).
- Delporte, C., et al. Increased fluid secretion after adenoviral-mediated transfer of the aquaporin-1 cDNA to irradiated rat salivary glands. Proceedings of the National Academy of Sciences. 94 (7), 3268-3273 (1997).
- Samuni, Y., Baum, B. J. Gene delivery in salivary glands: from the bench to the clinic. Biochimica et Biophysica Acta. 1812 (11), 1515-1521 (2011).
- Beahm, D. D., et al. Surgical approaches to the submandibular gland: A review of literature. International Journal of Surgery. 7 (6), 503-509 (2009).
- Zheng, C., Shinomiya, T., Goldsmith, C. M., Di Pasquale, G., Baum, B. J. Convenient and reproducible in vivo gene transfer to mouse parotid glands. Oral diseases. 17 (1), 77-82 (2011).
- Zheng, C., et al. Prevention of Radiation-Induced Salivary Hypofunction Following hKGF Gene Delivery to Murine Submandibular Glands. Clinical Cancer Research. 17 (9), 2842-2851 (2011).
- Okazaki, Y., et al. Acceleration of rat salivary gland tissue repair by basic fibroblast growth factor. Archives of Oral Biology. 45 (10), 911-919 (2000).
- Arany, S., Benoit, D. S., Dewhurst, S., Ovitt, C. E. Nanoparticle-mediated gene silencing confers radioprotection to salivary glands in vivo. Molecular Therapy. 21 (6), 1182-1194 (2013).
- Cotrim, A. P., Sowers, A., Mitchell, J. B., Baum, B. J. Prevention of irradiation-induced salivary hypofunction by microvessel protection in mouse salivary glands. Molecular Therapy. 15 (12), 2101-2106 (2007).
- Redman, R. S., Ball, W. D., Mezey, E., Key, S. Dispersed donor salivary gland cells are widely distributed in the recipient gland when infused up the ductal tree. Biotechnic & Histochemistry. 84 (6), 253-260 (2009).
- Grundmann, O., Fillinger, J. L., Victory, K. R., Burd, R., Limesand, K. H. Restoration of radiation therapy-induced salivary gland dysfunction in mice by post therapy IGF-1 administration. BMC Cancer. 10, 417-417 (2010).
- Limesand, K. H., et al. Insulin-Like Growth Factor-1 Preserves Salivary Gland Function After Fractionated Radiation. International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. 78 (2), 579-586 (2010).
- Marmary, Y., et al. Radiation-induced loss of salivary gland function is driven by cellular senescence and prevented by IL-6 modulation. Cancer Research. , (2016).
- Baum, B. J., et al. Early responses to adenoviral-mediated transfer of the aquaporin-1 cDNA for radiation-induced salivary hypofunction. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (47), 19403-19407 (2012).
- Arany, S., et al. Pro-apoptotic gene knockdown mediated by nanocomplexed siRNA reduces radiation damage in primary salivary gland cultures. Journal of Cellular Biochemistry. 113 (6), 1955-1965 (2012).
- Benoit, D. S. W., Henry, S. M., Shubin, A. D., Hoffman, A. S., Stayton, P. S. pH-responsive polymeric siRNA carriers sensitize multidrug resistant ovarian cancer cells to doxorubicin via knockdown of polo-like kinase 1. Molecular pharmaceutics. 7 (2), 442-455 (2010).
- Malcolm, D. W., Varghese, J. J., Sorrells, J. E., Ovitt, C. E., Benoit, D. S. W. The Effects of Biological Fluids on Colloidal Stability and siRNA Delivery of a pH-Responsive Micellar Nanoparticle Delivery System. ACS Nano. , (2017).
- Baranello, M. P., Bauer, L., Benoit, D. S. Poly(styrene-alt-maleic anhydride)-based diblock copolymer micelles exhibit versatile hydrophobic drug loading, drug-dependent release, and internalization by multidrug resistant ovarian cancer cells. Biomacromolecules. 15 (7), 2629-2641 (2014).
- Wang, Y., et al. Fracture-Targeted Delivery of β-Catenin Agonists via Peptide-Functionalized Nanoparticles Augments Fracture Healing. ACS Nano. 11 (9), 9445-9458 (2017).
- Baranello, M. P., Bauer, L., Jordan, C. T., Benoit, D. S. W. Micelle Delivery of Parthenolide to Acute Myeloid Leukemia Cells. Cellular and Molecular Bioengineering. 8 (3), 455-470 (2015).
- Kuriki, Y., et al. Cannulation of the Mouse Submandibular Salivary Gland via the Wharton’s Duct. Journal of Visualized Experiments. (51), e3074 (2011).
- Nair, R. P., Zheng, C., Sunavala-Dossabhoy, G. Retroductal Submandibular Gland Instillation and Localized Fractionated Irradiation in a Rat Model of Salivary Hypofunction. Journal of Visualized Experiments. (110), (2016).
- Wang, Y., Malcolm, D. W., Benoit, D. S. W. Controlled and sustained delivery of siRNA/NPs from hydrogels expedites bone fracture healing. Biomaterials. 139 (Supplement C), 127-138 (2017).
- Hoffman, M. D., Van Hove, A. H., Benoit, D. S. W. Degradable hydrogels for spatiotemporal control of mesenchymal stem cells localized at decellularized bone allografts. Acta Biomaterialia. 10 (8), 3431-3441 (2014).
- Nguyen, C. Q., Yin, H., Lee, B. H., Chiorini, J. A., Peck, A. B. IL17: potential therapeutic target in Sjogren’s syndrome using adenovirus-mediated gene transfer. Laboratory Investigation. 91 (1), 54-62 (2011).
