放射線誘発性皮膚および筋肉線維症の堅牢で再現性のあるモデルの確立

サマリー

ここでは、マウスの後肢に放射線誘発性皮膚線維症を誘発し、四肢エクスカーションおよび歩行指数分析 による 慢性障害の照射後測定を行い、機能的転帰を評価するためのプロトコルを紹介します。このモデルは、放射線に関連する皮膚線維症のメカニズムを解明し、無症状の治療研究に有用です。

要約

放射線誘発性皮膚線維症(RISF)は、がん治療、偶発的な被ばく、テロ行為など、さまざまなシナリオから生じる可能性があります。放射性ビームは皮膚を貫通し、皮膚、筋肉、内臓などの経路の構造に影響を与える可能性があります。皮膚は放射線に最初に被曝する構造であり、治療が困難な慢性線維症を発症しやすい。現在、限られた治療選択肢が放射線関連の皮膚線維症の緩和に中等度の有効性を示しています。効果的な対策の開発を妨げる主な要因は、実験結果を人間に翻訳できる便利で堅牢なモデルがないことです。ここでは、機能的および分子的回復のための可能性のある薬剤の予防的および治療的評価のために、堅牢で再現性のあるマウス後肢皮膚線維症モデルが確立されました。

右後肢に40(Gray)Gyの単回線量を用いて照射し、皮膚線維化を誘発した。被験者は初期段階で浮腫と皮膚炎を発症し、目に見える皮膚の収縮によって進行しました。照射された四肢は、その後の数週間で四肢の可動域が有意に減少したことを示しました。後期には、急性の副作用は治まったが、慢性線維症は持続した。追加の機能アッセイとして歩行指数が実施され、機能障害の発症が実証されました。これらの非侵襲的方法は、組織学的分析によって裏付けられている線維症の進行を追跡するための信頼性の高い測定を実証しました。このモデルで採用されている放射線量、適用、および照射後の分析は、放射線誘発性皮膚線維症を研究し、治療薬の有効性をテストするための積極的で再現性のある方法を提供します。

概要

皮膚は体の最大の器官であり、体を危険から覆い、保護します。表皮、真皮、皮下組織の3つの異なる層があります。各層には独自の機能があります:表皮は脱水症や微生物の侵入を防ぎます。真皮には、細胞の豊富なネットワークと、引張強度と弾力性を提供する細胞外マトリックスがあります¹。真皮層には、感覚受容体、毛包、腺、およびリンパ管および毛細血管ネットワークの血管が含まれています。皮下組織または皮下組織は、脂肪組織が豊富にあり、体の輪郭を描き、機械的ストレスを分散します^2,3,4。

事故、戦争、テロ、または治療への応用の結果として生成された放射線は、直線的に進行性で体内に浸透し、皮膚が最初に接触する臓器になります。このような事故の脅威は、産業、医療施設、軍事施設5での放射性物質の使用の増加により、激化^{しています。}臨床的には、皮膚への放射線障害は、急性放射線症候群(ARS)の4つのサブ症候群の1つである皮膚放射線症候群(CRS)によって特徴付けられます。電離放射線に対する皮膚の反応は、治療とさらなる損傷からの保護に重要な意味を持っています

プロトコル

動物は、AAALAC(Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International)が承認した施設に収容され、National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals(National Institutes for the Care and Use of Laboratory Animals)ガイドに従って治療されました。

1.麻酔

1. マウスを小動物麻酔システムの箱に入れます(図1)。4%イソフルランをボックスに供給し、5〜10分間待つと、イソフルランを2〜3%に下げます。
2. つま先をつまんで麻酔の深さを確認します。乾燥を防ぐためにアイローションを塗布してください。被験者を2%イソフルランフローでノーズコーンに移動します。
3. 上記の技術を使用して、シェービングと四肢測定アッセイのために各マウスに麻酔をかけます。1.25 mg / kgの腹腔内ペントバルビタール注射用量を使用して、マウスに麻酔をかけて照射します。.

2.皮膚領....

結果

現在の照射プロトコルの確立と最適化により、マウスにおける線維症の一貫した再現性のある誘導が得られた。マウスの右肢を照射当日に放射線野内に位置して固定し、40Gyの放射線を投与した。

皮膚の機能障害の進行は、照射後、毎週画像を撮影することによって監視されました。写真は、最適化されたプロトコルが40日目までに95%の信頼度で線維化を引き起こしたことを示しました。照射された皮膚の目に見える収縮によって解明される線維化の進行の例を 図9に示します。

機能障害は、放射線誘発性線維症の最も顕著な特徴の1つです。線維化が進行すると、細胞外マトリックスの過剰なリモデリングにより、皮膚の収縮と肥厚が生じます。さらに、放射線誘発反応は隣接する筋肉の機能に影響を与えます。著者らは、四肢の機能を定量化するために、膝関節伸展法とビデオベースのつま先スプレッドアッセイを確立しました。40Gyの照射線量を適用した結果、照射後21日目までに、反対側の非照射脚と比較して、照射脚の可動域が有意に減少しま.......

ディスカッション

皮膚損傷は、放射線への偶発的または医学的治療関連の被曝の結果である可能性が高いです。原子炉は、人為的ミスやチェルノブイリや福島^26,27のような自然災害による偶発的な破損リスクを抱えています。がん治療のための治療薬による投与は最も一般的な曝露であり、治療部位に放射線関連線維症を引き起こすリスクのある分割反復投与レジメンを使用します。この一般的な慢性的な副作用は、症例の最大23%で蔓延する可能性があります^16,28。線維症に対する治療的介入は、疾患のさまざまな段階で関与する連続的な病理学的メカニズムを標的とすべきである。費用対効果が高く、再現性があり、翻訳可能な小動物モデルは、さらなる研究に最適です。このプロトコルでは、皮膚線維症の病理学的特徴を示す放射線誘発性損傷のマウスモデルについて説明しました。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
10% ホルマリン	フィッシャー サイエンティフィック	23-427098
ボーラス	Orfit	8333.SO1/R
クリッパー	ケント サイエンティフィック	CL8787-KIT
CO2	各種
CO2チャンバー	E-Z Systems Inc.	E-22000
脱毛クリーム	教会 &ドワイト株式会社		Nair
デジタルカメラ	Wolfang	GA100
ッペンドロフチューブエ	ッペンドルフ	22364111
目の潤滑剤	Dechra		Puralube 眼科用軟膏
ガーゼ	Covidien	682252
画像処理プログラム	NIH		Image J
イソフルラン	デフラ		USP 吸入麻酔
リニア アクセラレーター	Varian Medical Systems, Inc.		23EX
PBS	Cytiva	SH30256.LS
Pentobarbital	Akorn Pharmaceuticals		Nembutal
分度	Westcott	550-1120
小動物麻酔システム	E-Z Systems Inc.	EZ-SA800	単一動物システム
スプレッドシート ソフトウェア	Microsoft		Excel
手術用ハサミ	Medline	MDS0834111
外科用テープ	3M	1538-1
テープ	3M	H-1113

エ器