Generación de ratas hipoparatiroideas mediante paratiroidectomía asistida por nanopartículas de carbono
14 de julio de 2023
Un modelo animal de hipoparatiroidismo adquirido (HypoPT) es crucial para comprender cómo HypoPT afecta la homeostasis de iones minerales y para verificar la efectividad de nuevos tratamientos. Aquí, se presenta una técnica para generar un modelo de rata de hipoparatiroidismo adquirido (AHypoPT) mediante paratiroidectomía (PTX) utilizando nanopartículas de carbono.
El objetivo general de este protocolo es generar un modelo de hipoparatiroidismo adquirido en ratas que sea fácil de establecer, de carácter estable e inofensivo para las glándulas tiroides. La principal ventaja de este modelo es la eliminación precisa de las glándulas paratiroides con la ayuda de nanopartículas de carbono. Esperamos que el modelo pueda ayudar a resolver algunas preguntas en el campo del hipoparatiroidismo.
Por ejemplo, el uso preoperatorio de calcio y vitamina D para reducir el riesgo de hipocalcemia post-tiroidectomía. Este método puede proporcionar información sobre cómo el recambio óseo se ve afectado por los análogos de PTH y cómo los análogos de PTH afectan al cuerpo en el uso a largo plazo. Aquellos que realizan esta técnica por primera vez pueden tener dificultades para micromanipular bajo el microscopio estéreo.
Algo de práctica bajo el microscopio estereoscópico puede ser útil. Para comenzar, coloque la rata anestesiada en posición supina y afeite el pelaje de la región ventral del cuello. Después de hacer una incisión como se describe en el manuscrito, localice los lóbulos de la glándula tiroides.
Usando una jeringa de 10 microlitros equipada con una aguja cónica de calibre 30, inyecte un microlitro de la suspensión de nanopartículas de carbono en la porción mesial de la membrana de la glándula tiroides. Después de cinco minutos, riegue la región con solución salina para limpiar cualquier suspensión adicional. Asegúrese de que las glándulas tiroides se hayan vuelto negras y observe la glándula paratiroides sin teñir.
Corte las glándulas paratiroides sin teñir con un par de pinzas y tijeras de microcirugía, y luego cierre la incisión con una sutura horizontal interrumpida del colchón. Después de la cirugía, coloque las ratas en una manta eléctrica termostática a 37 grados centígrados para mantener su temperatura corporal. Después de siete días, extraiga 10 microlitros de sangre con la vena de la cola.
Mida el calcio sérico, el fósforo inorgánico sérico y la hormona paratiroidea sérica utilizando kits comerciales. Las ratas paratiroidectomía mostraron hipocalcemia e hiperfosfatemia estables durante el período de observación de cuatro semanas. La hormona paratiroidea sérica no se detectó en las ratas paratiroidectomía siete días después de la operación.
La urea sérica y la creatinina fueron comparables entre los grupos de paratiroidectomía simulada y paratiroidectomía después de siete días después de la operación. Se observaron niveles reducidos de iones de calcio urinario y fosfato inorgánico dos semanas después de la operación. No se observaron diferencias significativas en el peso corporal entre los grupos de paratiroidectomía y simulado durante 28 días.
El telopéptido C sérico disminuyó significativamente en ratas paratiroidectomías. No hubo diferencias significativas en los niveles séricos de osteocalcina. Sin embargo, la inyección en suspensión de nanopartículas es lo más importante y una inyección exitosa es fundamental para la identificación y la eliminación actual de las glándulas paratiroides.
Otros métodos incluyen la cirugía guiada por fluorescencia, la inyección de toxina difteriana de ratones transgénicos PTHcre-iDTR y la paratiroidectomía estéril que podría ayudar a responder preguntas en el campo del hipertiroidismo.
Vea la transcripción completa y acceda a miles de videos científicos
Resumen
Este artículo presenta un protocolo para generar un modelo estable de rata de hipoparatiroidismo adquirido (AHipoPT) mediante paratiroidectomía con nanopartículas de carbono. Este modelo tiene como objetivo mejorar la comprensión de la homeostasis de los iones minerales y evaluar tratamientos novedosos para el HipoPT.
Componentes Clave del Estudio
Área de la Ciencia
- Neurociencia
- Endocrinología
- Modelos animales
Antecedentes
- El hipoparatiroidismo adquirido afecta el metabolismo del calcio y del fosfato.
- Comprender su impacto en la homeostasis de los iones minerales es crucial.
- Los tratamientos novedosos requieren modelos animales efectivos para su evaluación.
- Las nanopartículas de carbono ayudan en la extirpación precisa de las glándulas paratiroides.
Objetivo del estudio
- Establecer un modelo de ratas fácil de usar para el hipoparatiroidismo adquirido.
- Investigar los efectos del calcio y la vitamina D antes de la cirugía.
- Explorar el impacto de los análogos de la PTH sobre el recambio óseo.
Métodos Utilizados
- Técnica de paratiroidectomía (PTX) utilizando nanopartículas de carbono.
- Micro-manipulación bajo un microscopio estereoscópico.
- Evaluación de la homeostasis de iones minerales tras la cirugía.
- Evaluación de la eficacia del tratamiento con análogos de la PTH.
Resultados principales
- El modelo es estable y no daña las glándulas tiroides.
- El calcio y la vitamina D preoperatorios reducen el riesgo de hipocalcemia.
- Proporciona información sobre los efectos a largo plazo de los análogos de la PTH en el organismo.
- Facilita investigaciones adicionales en el hipoparatiroidismo.
Conclusiones
- El modelo de rata desarrollado es una herramienta valiosa para estudiar la hipoparatiroidismo.
- Puede ayudar a responder preguntas fundamentales en la investigación del hipoparatiroidismo.
- Estudios futuros pueden basarse en este modelo para lograr avances terapéuticos.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Los modelos animales robustos de hipoparatiroidismo son esenciales para reducir los riesgos de hipótesis terapéuticas en etapas iniciales y validar objetivos relacionados con la homeostasis de iones minerales. El modelo de rata sometida a paratiroidectomía asistida por nanopartículas de carbono permite una inducción precisa y reproducible del hipoparatiroidismo, lo que respalda la confianza predictiva en la evaluación preclínica de análogos de PTH y otras intervenciones relacionadas. Este modelo aborda una brecha crítica en la investigación traslacional y en la selección de carteras dentro de las líneas de trastornos endocrinos y metabólicos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar los mecanismos de la vía de la PTH y la regulación de iones minerales descendentes.
- Apoya la desactivación biológica de riesgos mediante la modelización de estados de hipoparatiroidismo relevantes para humanos en ratas.
- Facilita la validación funcional del blanco para análogos de la PTH y terapéuticos relacionados.
- Mejora la confianza predictiva para avanzar candidatos dirigidos al equilibrio calcio-fosfato.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Proporciona un sistema in vivo validado para la medición cuantitativa de los niveles séricos de calcio, fósforo y PTH.
- Facilita la estandarización y reproducibilidad de ensayos para evaluar la eficacia de compuestos en condiciones de hipoparatiroidismo.
- Permite la selección confiable de intervenciones que afectan el remodelado óseo y el metabolismo mineral.
- Establece una plataforma escalable para estudios comparativos entre moléculas candidatas.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Se alinea con puntos finales relevantes para la enfermedad en el hipoparatiroidismo, incluyendo hipocalcemia e hiperfosfatemia.
- Apoya la continuidad desde el descubrimiento mecanicista hasta la validación preclínica de estrategias terapéuticas.
- Permite decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en datos animales robustos y relevantes para el ser humano.
- Facilita la exploración de los efectos a largo plazo de análogos de PTH y otras intervenciones relacionadas.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este modelo se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica, conectando estudios mecanicistas iniciales y la validación traslacional para programas de trastornos endocrinos y metabólicos.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre la señalización de la PTH y la homeostasis de iones minerales.
- Selección: Proporciona lecturas cuantitativas reproducibles del calcio, fósforo y PTH séricos.
- Análisis: Permite la comparación estadística de los efectos de intervenciones sobre el metabolismo mineral y el recambio óseo.
- Investigación Traducional: Ofrece un sistema relevante para la enfermedad, útil para la evaluación preclínica de la eficacia y seguridad terapéuticas.
- Reutilización Empresarial: Establece un modelo reutilizable y escalable para iniciativas continuas y futuras de investigación sobre hipoparatiroidismo.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de objetivos.
- Valor operativo: Estandariza la generación del modelo y la evaluación cuantitativa para garantizar la reproducibilidad y escalabilidad.
- Valor estratégico: Orienta las decisiones de continuar o no continuar y mejora la eficiencia del capital al reducir los riesgos biológicos en fases avanzadas.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de activos relacionados con trastornos endocrinos y metabólicos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en microcirugía y manipulación de estereomicroscopio para la extracción precisa de la glándula.
- Necesita acceso a trazadores de nanopartículas de carbono y kits analíticos validados para mediciones en suero.
- Exige la estandarización entre equipos de los protocolos quirúrgicos y analíticos para lograr reproducibilidad.
- Puede ser necesaria una adaptación para diferentes cepas animales o preguntas de investigación específicas por sexo.
- El éxito depende de la inyección precisa de nanopartículas y de la identificación de las glándulas paratiroideas no teñidas.
