Murine अवअधोहनुज ग्रंथि को Retroductal Nanoparticle इंजेक्शन
Summary
अवअधोहनुज ग्रंथियों को स्थानीय दवा वितरण लार ग्रंथि जीव विज्ञान को समझने में ब्याज की है और उपंयास चिकित्सकीय के विकास के लिए । हम वितरण सटीकता और प्रयोगात्मक reproducibility में सुधार करने के लिए बनाया गया एक अद्यतन और विस्तृत retroductal इंजेक्शन प्रोटोकॉल, प्रस्तुत करते हैं । यहां प्रस्तुत आवेदन बहुलक नैनोकणों का वितरण है ।
Abstract
लार ग्रंथि चिकित्सकीय के दो आम लक्ष्यों को या तो स्व-प्रतिरक्षित या विकिरण चोट के बाद रोकथाम और ऊतक रोग के इलाज कर रहे हैं । स्थानीय रूप से लार ग्रंथियों के लिए सक्रिय यौगिकों देने, अधिक से अधिक ऊतक सांद्रता सुरक्षित रूप से प्रणालीगत प्रशासन बनाम प्राप्त किया जा सकता है । इसके अलावा, सामग्री के अतिरिक्त ग्रंथियों संचय से लक्ष्य ऊतक प्रभाव नाटकीय रूप से कम किया जा सकता है । इस संबंध में, retroductal इंजेक्शन दोनों लार ग्रंथि जीव विज्ञान और pathophysiology की जांच के लिए एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि है । विकास कारकों की Retroductal प्रशासन, प्राथमिक कोशिकाओं, adenoviral वैक्टर, और छोटे अणु दवाओं चोट की सेटिंग में ग्रंथि समारोह का समर्थन करने के लिए दिखाया गया है. हम पहले विकिरण के बाद ग्रंथि समारोह को बनाए रखने के लिए एक retroductally इंजेक्शन nanoparticle-सिरना रणनीति की प्रभावकारिता दिखाया गया है । यहाँ व्हार्टन के नलिका के माध्यम से murine अवअधोहनुज ग्रंथि के लिए मैटीरियल्स को व्यवस्थापित करने के लिए एक अत्यंत प्रभावी और reproducible विधि (चित्र 1) विस्तृत है । हम मौखिक गुहा तक पहुंचने का वर्णन और cannulate है व्हार्टन वाहिनी के लिए आवश्यक कदम रूपरेखा, और प्रक्रिया भर में गुणवत्ता की जांच के रूप में सेवारत अवलोकन के साथ ।
Introduction
लार ग्रंथि रोग Sjögren’s सिंड्रोम, कार्यात्मक स्रावी ऊतक के एक स्व-प्रतिरक्षित मध्यस्थता हानि सहित कई etiologies है, और विकिरण प्रेरित hyposalivation (RIH), सिर और गर्दन के कैंसर के एक आम sequella1रेडियोथेरेपी । या तो हालत के कारण लार समारोह के नुकसान मौखिक और प्रणालीगत संक्रमण, दांत क्षय, पाचन और निगलने रोग, भाषण हानि, और प्रमुख अवसाद1,2,3के लिए संवेदनशील व्यक्तियों । एक परिणाम के रूप में, जीवन की गुणवत्ता काफी ग्रस्त है, के लक्षणों के palliation करने के लिए सीमित उपायों के बजाय4इलाज । vivo मेंउपंयास चिकित्सा की जांच करने के लिए, यह ब्याज की है करने के लिए सीधे लार ग्रंथि को सक्रिय यौगिकों प्रशासन ।
Retroductal इंजेक्शन एक मूल्यवान विधि को सीधे लार ग्रंथियों के लिए सक्रिय यौगिकों देने और रोग, चोट, या सामांय ऊतक homeostasis के तहत में प्रभावकारिता परीक्षण है । तीन प्रमुख लार ग्रंथियों कर्णमूल (स्नातकोत्तर), अवअधोहनुज (एके 47), और (SLG), जो सभी निकालनेवाला नलिकाओं के माध्यम से मौखिक गुहा में खाली कर रहे हैं । murine 47 के एनाटॉमी व्हार्टन वाहिनी के cannulation के माध्यम से सीधे उपयोग की अनुमति देता है, जीभ के नीचे मुंह की मंजिल में स्थित5। cannulation के बाद, solvated दवाओं सीधे एके 47 के लिए प्रशासित किया जा सकता है । retroductal प्रसव के बाद, अतिरिक्त ग्रंथियों प्रसार आसपास के ऊतक कैप्सूल जो आसपास के संरचनाओं के साथ सामग्री के आदान प्रदान को विनियमित द्वारा प्रतिबंधित है6. एके 47 और उसकी वाहिनी इसी तरह मानव में संरचित कर रहे हैं, और एके 47 सर्जरी और sialoendoscopy7के दौरान नियमित रूप से पहुंचा रहे हैं । मनुष्यों और चूहों में, स्नातकोत्तर इसी तरह buccal म्यूकोसा8में है Stensen वाहिनी के माध्यम से सुलभ है ।
RIH के murine मॉडल में, 47 retroductal इंजेक्शन वृद्धि कारकों, प्राथमिक कोशिकाओं, adenoviral वैक्टर, साइटोकिंस, और एंटीऑक्सीडेंट यौगिकों सहित चिकित्सकीय देने के लिए इस्तेमाल किया गया है चोट करने के लिए सेलुलर प्रतिक्रिया मिलाना, और जिसके परिणामस्वरूप कम ऊतक क्षति५,९,१०,११,१२,१३,१४,१५,१६. retroductal इंजेक्शन की सबसे उल्लेखनीय नैदानिक सफलता एक पानी चैनल की अभिव्यक्ति प्रत्यक्ष करने के लिए adenoviral वेक्टर के प्रशासन है (Aquaporin 1; AQP1) रोगियों में सिर और गर्दन के कैंसर के लिए विकिरण के बाद17।
पहले, हम विकसित किया है और एक retroductally इंजेक्शन बहुलक nanoparticle-सिरना प्रणाली की प्रभावकारिता दिखाया RIH11,18,19,20से लार ग्रंथि समारोह की रक्षा के लिए । हमारे पिछले काम का एक विस्तार के रूप में, यहां, हम एक फ्लोरोसेंट लेबल nanoparticle (एनपी) लोड हो रहा है और अंयथा खराब घुलनशील दवाओं के21,22देने में सक्षम का उपयोग कर retroductal एके इंजेक्शन के लिए हमारे प्रोटोकॉल का प्रदर्शन, 23.
हम एक diblock copolymer से एनपी संश्लेषित किया है पाली (styrene-alt-पुरुष एनहाइड्राइड)-बी-पाली (styrene) (PSMA) के माध्यम से प्रतिवर्ती अतिरिक्त श्रृंखला विखंडन (बेड़ा) बहुलकीकरण, के रूप में वर्णित पहले21। विलायक विनिमय के माध्यम से, इन पॉलिमर सहज आत्म एक hydrophobic इंटीरियर और हाइड्रोफिलिक बाहरी21के साथ micelle एनपी संरचनाओं में इकट्ठा । एनपीएस पशु का त्याग किए बिना ग्रंथियों में एनपी वितरण के सत्यापन की अनुमति के लिए टेक्सास-लाल fluorophore के साथ लेबल कर रहे हैं । लाइव पशु इमेजिंग और एके 47 immunohistochemistry इंजेक्शन के बाद 1 ज और 1 दिन में दिखाया गया है ।
यह अद्यतन और reproducible cannulation प्रोटोकॉल retroductal इंजेक्शन प्राप्त करने के लिए दूसरों को सक्षम करना चाहिए । हम उम्मीद करते हैं कि यह परिष्कृत तकनीक वीवो स्टडीज और चिकित्सीय विकास24,25के लिए महत्वपूर्ण हो जाएगी ।
Protocol
Representative Results
Discussion
Retroductal इंजेक्शन लार ग्रंथि के लिए स्थानीयकृत दवा वितरण के लिए महत्वपूर्ण है । इस तकनीक Sjogren सिंड्रोम और RIH9,10,28सहित शर्तों के लिए चिकित्सकीय एजेंटों स्क्रीनिंग में आवेदन ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस प्रकाशन में दी गई अनुसंधान रिपोर्ट में नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ डेंटल एण्ड Craniofacial रिसर्च (NIDCR) तथा राष्ट्रीय कैंसर संस्थान (NCI) के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के अंतर्गत पुरस्कार संख्या R56 DE025098, UG3 DE027695, और F30 CA206296 का समर्थन किया गया. सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिंमेदारी है और जरूरी नहीं कि स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के सरकारी विचारों का प्रतिनिधित्व करते हैं । यह काम भी NSF DMR १२०६२१९ और ओरल केयर पुरस्कार (२०१६) में IADR नवाचार द्वारा समर्थित किया गया था ।
हम IVIS प्रयोगों प्रदर्शन में उसकी सहायता के लिए Jayne Gavrity शुक्रिया अदा करना चाहूंगा । हम उसे इनपुट और उंहें प्रदर्शन में सहायता के लिए करेन बेंटले धंयवाद देना चाहूंगा । हम आइएचसी के साथ उनकी सहायता के लिए बेई-Lun वेंग का शुक्रिया अदा करना चाहेंगे । हम चित्र तैयार करने में उनकी सहायता के लिए मैथ्यू को वीरगति को धन्यवाद देना चाहेंगे । हम इस पांडुलिपि के महत्वपूर्ण पढ़ने के लिए डॉ ऐलेन Smolock और एमिली वू शुक्रिया अदा करना चाहूंगा ।
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).
