Istituzione di un modello di ratto semplice ed efficace per l'imaging intraoperatorio delle ghiandole paratiroidi
Summary
Ad oggi, lo sviluppo di metodi di identificazione della ghiandola paratiroidea (PG) è limitato dalla mancanza di modelli animali nella ricerca preclinica. Qui, stabiliamo un modello di ratto semplice ed efficace per l’imaging PG intraoperatorio e valutiamo la sua efficacia utilizzando nanoparticelle di ossido di ferro come nuovo agente di contrasto PG.
Abstract
L’identificazione della ghiandola paratiroidea (PG) è un bisogno critico insoddisfatto nella tiroidectomia. L’identificazione del PG è impegnativa nella chirurgia della tiroide in quanto è di colore simile alla ghiandola tiroidea. La mancanza di modelli animali efficaci nella ricerca preclinica è una grave limitazione per lo sviluppo di tecniche di identificazione PG. Questo protocollo consente di stabilire un modello di ratto semplice ed efficace per l’identificazione PG. In questo modello, le nanoparticelle di ossido di ferro nero (IONP) vengono iniettate localmente nella ghiandola tiroidea e si diffondono rapidamente all’interno della ghiandola tiroidea ma non del PG. Un PG colorato negativamente e una ghiandola tiroidea colorata positivamente possono essere facilmente identificati ad occhio nudo senza richiedere microscopi esterni. La posizione del PG può essere identificata aumentando il contrasto cromatico tra la ghiandola tiroidea e il PG, in base al colore degli IONP neri. Questo modello di ratto è a basso costo e conveniente per l’identificazione PG, e gli IONP sono un nuovo agente di contrasto PG.
Introduction
La ghiandola paratiroidea (PG) è una piccola ghiandola endocrina di forma ovale situata nel collo degli esseri umani e di altri vertebrati, che producono e secernono ormoni paratiroidei per regolare e bilanciare i livelli di calcio e fosforo nel sangue e nelle ossa1. Gli esseri umani di solito hanno due paia di PG situati dietro i lobi della ghiandola tiroidea in posizioni variabili; la dimensione del PG umano misura tipicamente 6 mm x 4 mm x 2 mm, con un peso di circa 35-40 mg2. La rimozione o il danneggiamento del PG provoca ipoparatiroidismo (HP), un disturbo endocrino caratterizzato da ipocalcemia e livelli bassi o non rilevabili di ormoni paratiroidei, che causano una vasta gamma di sintomi da spasmi simili a crampi a denti malformati a malattie renali croniche. Alcune di queste complicanze sono fatali (ad esempio, insufficienza cardiaca e convulsioni)3,4,5; pertanto, PG è essenziale per regolare il metabolismo del corpo e sostenere la vita.
L’HP è una delle complicanze più comuni dopo la chirurgia del collo anteriore, specialmente nella tiroidectomia, un trattamento curativo ben consolidato per il cancro della tiroide, che è il tumore endocrino più comune in tutto il mondo 6,7. L’HP post-tiroidectomia è causata prevalentemente da traumi diretti, ischemia o rimozione del PG in chirurgia a causa di una grave mancanza di capacità di discriminare in modo affidabile il PG dai lobi delle ghiandole tiroidee e da altri tessuti circostanti (ad esempio, linfonodi e particelle di grasso periferico) in tempo reale nella sala operatoria. Nel 2021, Barrios et al. hanno riportato un tasso medio di resezione da PG del 22,4% all’interno di 1.114 casi di tiroidectomia e persino chirurghi esperti che avevano un tasso di errore minimo del 7,7%8. Tali alti tassi di errori di sezione PG sono coerenti con altri rapporti simili 9,10,11. Pertanto, la paratiroidectomia errata è un fattore di rischio indipendente per l’HP postoperatoria transitoria e permanente.
Lo sviluppo di efficaci metodi di identificazione intraoperatoria della PG è la chiave per affrontare questa esigenza medica critica insoddisfatta; Tuttavia, è stato gravemente limitato dalla mancanza di modelli animali nella ricerca preclinica. Ad oggi, la maggior parte delle indagini di identificazione intraoperatoria di PG sono state eseguite su pazienti umani e animali di grossa taglia (ad esempio, cani)12, che sono costose e difficili da ricevere l’approvazione etica, espandere il numero di soggetti e ripetere i test. Nel frattempo, il topo, il modello di vertebrato più comunemente usato nella ricerca biologica, ha PG estremamente piccolo, con una dimensione inferiore a 1 mm13. A causa di questa limitazione, i modelli di PG murino sono stati raramente utilizzati nella ricerca sull’identificazione intraoperatoria della PG.
Questo articolo riporta la creazione di un modello di ratto semplice, diretto ed efficace per gli studi di identificazione intraoperatoria della PG. Abbiamo studiato l’uso di ratti nativi di Sprague-Dawley (SD) senza alcuna modifica chirurgica o ingegneria genetica come modello animale affidabile per testare un agente di contrasto di imaging PG, IONP, in un intervento chirurgico di tiroidectomia. Questo modello di ratto dimostra una struttura fisiologica molto simile del PG e del microambiente circostante a quella degli esseri umani, e la dimensione del PG del ratto è abbastanza grande da essere rilevata visivamente rispetto a quelle dei topi. La maggior parte dei ratti ha un PG su ciascun lato della ghiandola tiroidea. La semplicità e l’efficacia di questo modello di ratto sono state dimostrate eseguendo l’imaging PG intraoperatorio potenziato da IONP nella chirurgia della tiroidectomia.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dimostriamo una tecnica di imaging negativo guidata da IONP di ratto PG utilizzando IONP neri, che sono stati iniettati localmente nel centro della ghiandola tiroidea e diffusi all’interno della ghiandola tiroidea ma non nel PG. Consente una chiara identificazione del PG ad occhio nudo senza l’ausilio di alcun microscopio. Sebbene siano stati riportati topi transgenici con proteina fluorescente verde espressa selettivamente nel PG13, il modello descritto in questo articolo è più semplice da eseg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (NSFC) (82172598), dalla Natural Science Foundation della provincia di Zhejiang, Cina (LZ22H310001), dal 551 Health Talent Training Project della Health Commission della provincia di Zhejiang, in Cina, e dal Medical and Health Science and Technology Project della provincia di Zhejiang, Cina (2021KY110).
Materials
| alcohol | Li feng | 9400820067 | |
| anesthesia machine | RWD Company | R520IE | Machine number |
| blade | Daopian | TB-JZ-10# | |
| cylindrical pillow | made by ourselves | ||
| depilatory cream | Nair | TMG-001 | |
| electronic scale | Hong xingda | CN-HXD2 | |
| eosin | Thermo Fisher (Waltham, USA). | C0105S-2 | |
| erythromycin | Shuang ji (Beijing, China) | 200409 | |
| gauze | Fulanns | YY0331-2006 | |
| heating pad | Johon (ShenZhen,China) | JH-36-2006 | |
| hematoxylin | Thermo Fisher (Waltham, USA). | C0105S-1 | |
| insulin injection needle | Jiangyin NanquanMacromolecule | 20170702 | |
| iodophor cotton ball | HOYON | 19-6007 | |
| iron oxide nanoparticle solution | Zhongke Leiming Technology (Beijing, China) | Mag9110-05 | |
| isoflurane | Sigma Aldrich (St Louis USA). | 21112801 | |
| needle holder | Meijun | MH0587 | |
| operation table | BioJane | BJ-P-M | |
| paraformaldehyde solution | Biosharp | 21269333 | |
| rubber | G-CLONE | XT41050 |
|
| scanning machine | Olympus | Slideview VS200 | |
| surgical forceps | Suping | SPHC-0676 | |
| surgical knife handle | Aladdin | S3052-06-1EA | |
| surgical retractor | TOCYTO | 18-4010 | |
| surgical scissors | Suping | SPHC-0795 | |
| surgical towel | Along technology | YCKJ-RJ-036205 | |
| suture | Ethicon | SA84G | |
| suture with needle | Jinhuan (Shanghai,China) | F301 | |
| vascular forceps | Along technology | YCKJ-RJ-016218 | |
| Water Bath-Slide Drier | Hua su (Jinhua, China) | HS-1145 |
References
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