炭素ナノ粒子支援副甲状腺摘出術 による 副甲状腺機能低下ラットの作製
Summary
後天性副甲状腺機能低下症(HypoPT)の動物モデルは、HypoPTがミネラルイオン恒常性にどのように影響するかを理解し、新しい治療法の有効性を検証するために重要です。ここでは、カーボンナノ粒子を用いた副甲状腺摘出術(PTX)により後天性副甲状腺機能低下症(AHypoPT)ラットモデルを生成する技術を提示する。
Abstract
副甲状腺機能低下症(HypoPT)は、副甲状腺が関与するまれな疾患であり、副甲状腺ホルモン(PTH)の分泌または効力の低下を特徴とし、血清リンレベルと血清カルシウムレベルの低下につながります。HypoPTは、最も一般的には、甲状腺または他の前頸部手術中の腺への偶発的な損傷またはそれらの除去に起因します。副甲状腺/甲状腺手術は近年より一般的になり、それに応じて術後合併症としてのHypoPTの発生が増加しています。ミネラルイオン恒常性に対するHypoPTの効果の根底にあるメカニズムをよりよく理解し、新しい治療法の治療効果を検証するために、HypoPT動物モデルが非常に重要です。ここでは、カーボンナノ粒子を用いて副甲状腺摘出術(PTX)を行うことにより、雄ラットに後天性HypoPTを作製する技術が報告されています。ラットモデルは、副甲状腺機能低下症のマウスモデルよりも大きな期待を示しています。重要なことに、ヒトPTH受容体結合領域はラットの配列類似性84.2%であり、これはマウスと共有される73.7%の類似性よりも高い。さらに、PTH / PTHrP受容体シグナル伝達経路に影響を与える可能性のあるエストロゲンの影響は、雄ラットでは十分に調査されていません。カーボンナノ粒子は、機能に影響を与えずに甲状腺リンパ節を黒く染色するリンパトレーサーですが、副甲状腺を染色しないため、識別と除去が容易です。この研究では、血清PTHレベルはPTX後に検出されず、これにより有意な低カルシウム血症と高リン血症が発生しました。したがって、術後HypoPTの臨床状態は、ラットモデルにおいて顕著に表すことができる。したがって、カーボンナノ粒子支援PTXは、HypoPTの病因、治療、および予後を研究するための非常に効果的で容易に実装可能なモデルとして役立ちます。
Introduction
副甲状腺ホルモン(PTH)は副甲状腺から分泌されます。カルシウムバランスの主要なモジュレーターであり、リン酸代謝を維持し、骨代謝回転に関与します1,2。副甲状腺機能低下症(HypoPT)は、PTHの分泌低下または機能喪失として現れます。これはまれな内分泌障害であり、有病率は10万人年あたり約9〜37人です3,4,5。HypoPTは、血清PTHおよびカルシウムレベルの低下が特徴であり、血清リンの増加を伴う6,7。HypoPTは、その原因に基づいて分類されます:後天性副甲状腺機能低下症(AHypoPT)または特発性副甲状腺機能低下症(IHypoPT)8。AHypoPTは臨床診療でより一般的に遭遇します。AHypoPT症例の約75%は、甲状腺手術またはその他の頭頸部手術中の副甲状腺の切除または偶発的な損傷によって引き起こされます。その他の原因には、頭頸部腫瘍に対する放射線療法と化学療法、および薬物毒性が含まれます1,8。診断法のアップグレードと甲状腺関連疾患のスクリーニングの増加により、甲状腺外科手術の数が増加しています。これは、関連する副甲状腺合併症の対応する増加につながっています9,10。
AHypoPTをよりよく調べ、新しい治療法の治療効果を検証するためには、安定した特性を持つ容易に確立された動物モデルが必要です。ラットおよびマウスに対して行われた副甲状腺摘出術(PTX)は、以前の研究で報告されています6,11;しかし、副甲状腺のサイズが非常に小さく、解剖学的分布が変動するため、実際には成功率は比較的低いです。したがって、甲状腺・副甲状腺摘出術(TPTX)(すなわち、甲状腺および副甲状腺の全摘出)は、通常、副甲状腺12の切除を確実にするために行われる。しかしながら、結果として生じる低チロキシンレベルは、この動物モデル13を用いた研究を複雑にし得る。薬物刺激や遺伝子編集などの他の方法で確立されたHypoPTモデルは、最も一般的なAHypoPT病因を適切に表すことができません。私たちのグループは以前、ノックアウトマウスモデルを使用して副甲状腺を標識し、甲状腺とその周囲の解剖学的構造に損傷を与えることなく副甲状腺を除去できるようにしました14,15。しかし、この方法はトランスジェニックマウスモデルを利用しており、交配や繁殖の要件から開発期間が長くなります。
そこで、AHypoPTの簡易生成モデルの確立を目指しました。この研究では、カーボンナノ粒子標識を使用したPTXのラットモデルについて説明します。甲状腺手術で一般的に使用される50 mg/mLのカーボンナノ粒子懸濁液は、局所注射後に甲状腺に均等に分布します16。甲状腺は黒くなりますが、副甲状腺は染色されないまま17、副甲状腺と甲状腺を明確に区別し、甲状腺に影響を与えることなくPTXを行うことができます。この方法は、さまざまな年齢のラットに適しています。カーボンナノ粒子懸濁液の注入は安全であり、甲状腺機能18に対する影響はごくわずかである。この研究で生成された炭素ナノ粒子標識PTXラットモデルは、4週間の観察期間中に有意な低カルシウム血症および高リン血症の表現型を示しました。したがって、このAHypoPTモデルは確立が容易であり、再現可能な表現型を有する。
Protocol
Representative Results
Discussion
疫学的報告によると、甲状腺疾患の検出は大幅に増加し、それに応じて実行される関連する手術の数は19,20増加しています。術後副甲状腺機能低下症の発生率は約7.6%8,21ですが、後天性副甲状腺機能低下症の罹患率の増加により、このまれな疾患はより大きな研究注目を集めています。したがって、疾患?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、NSFC助成金81800928、四川大学口腔病学西学校/病院からの研究資金(No. RCDWJS2021-1)、および口腔疾患の国家重点研究所オープンファンディング助成金SKLOD-R013によってサポートされました。
Materials
| 0.9% Sodium Chloride Solution | Kelun Co. Sichuan, China | ||
| 10 µL 30G NanoFil Syringe | WPI | ||
| 6-0 polyglactin 910 suture with needle | Ethicon, Inc | J510G | |
| Calcium LiquiColor test | EKF | 0155-225 | For Ca2+ analysis |
| Carbon Nanoparticles Suspension Injection | Lummy, Chongqing, China | H20073246 | 1 mL : 50 mg |
| Creatinine (Cr) Assay kit ( sarcosine oxidase ) | Jiancheng, Nanjing, China | C011-2-1 | For creatinine analysis |
| Disposable Scalpel | Shinva, China | ||
| Dumstar Biology forceps | Shinva, China | ||
| Micro Dissecting Spring Scissors | Shinva, China | ||
| MicroVue Rat intact PTH ELISA | Immunotopics | 30-2531 | For the measurement of PTH in rat serum |
| Needle Holder | Shinva, China | ||
| Phosphorus Liqui-UV test | EKF | 0830-125 | For Pi analysis |
| Ply gauze | Weian Co. Henan, China | ||
| Povidone-Iodine | Yongan pharmaceutical Co.Ltd. Chengdu, China | ||
| Prism 9.0 (statistics and graphing software) | GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, USA | https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/ | |
| Rat C-telopeptide of type I collagen (CTX-I) ELISA Kit | CUSABIO, Wuhan, China | CSB-E12776r | For CTX-I analysis |
| Rat Osteocalcin/Bone Gla Protein (OT/BGP) ELISA Kit | CUSABIO, Wuhan, China | CSB-E05129r | For osteocalcin analysis |
| Safety Single Edge Razor Blades | American Safety Razor Company | 66-0089 | |
| Sprague-Dawley Rats | 8 to 10 weeks old | ||
| Surgical Incise Drapes | Liangyou Co. Sichuan, China | ||
| Urea Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | C013-2-1 | For urea analysis |
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