ここでは、ストロンチウム90(90Sr)β放射線を用いた放射線誘発性皮膚損傷の再現可能な動物モデルを確立するプロトコルを提示します。このプロトコルは、表層放射線損傷における線量効果や炎症反応の調査を可能にし、今後の機構研究の基盤を提供します。
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ここでは、ストロンチウム90(90Sr)β放射線を用いた放射線誘発性皮膚損傷の再現可能な動物モデルを確立するプロトコルを提示します。このプロトコルは、表層放射線損傷における線量効果や炎症反応の調査を可能にし、今後の機構研究の基盤を提供します。
放射線誘発性皮膚損傷は、原子力事故の緊急事態や放射線関連の職業で頻繁に遭遇する重篤な合併症であり、メカニズム研究のために標準化された特異性に焦点を当てた損傷モデルの確立が必要です。従来のガンマ線や高エネルギーX線は強い貫通力を持ち、皮膚損傷を誘発しますが、必然的に複雑な深部組織反応を引き起こし、表層皮膚の影響の調査を妨げます。核降下物などのシナリオでβ放射線による顕著な表層組織損傷のリスクを考慮し、この課題に対処するために、放射線誘発皮膚損傷のストロンチウム90(90Sr)β線源ベースの動物モデルを開発しました。このモデルは、主に表層組織にエネルギーを蓄積するβ線の物理的特性を活用し、放射線物質が皮膚に接触することで生じる局所的な生物学的影響を正確にシミュレーションしつつ、深部浸透放射線によって引き起こされる全身的反応を回避できます。本研究は、 90Sr放射線源のパラメータ化、動物の照射プロトコル、病理標本の収集および評価方法を含む全体のワークフローを体系的に概説します。このモデルは、放射線誘発性皮膚損傷の病態生理学的メカニズムを解明し、メカニズム的研究や治療戦略の開発を促進する信頼性の高い動物ツールを提供します。
電離放射線は、エネルギー、医療、産業、農業など複数の分野で広く使用されています。大きな利益をもたらす一方で、特に職業労働者やがん患者にとっては、人間の健康に直接的かつ潜在的な脅威をもたらすとも言えます 1,2。皮膚は体の最大の臓器であり、その外側の覆いを形成するため、電離放射線に曝露された際には必然的に主な標的となります。皮膚は表皮、真皮、皮下組織から成り、不可欠な生理機能を果たしています。しかし、放射線誘発性皮膚損傷のメカニズムや、その予防および治療に向けた効果的な戦略はまだ十分に解明されていません。したがって、放射線誘発性皮膚損傷を標的とした標準化され再現可能な実験モデルが急に求められており、機序的かつ介入的研究に適しています。そのため、この分野の研究を進めるために、放射線による皮膚損傷の新しい動物モデルを確立することに成功しました。
従来の研究では、X線やγ線などの高エネルギー放射線が皮膚損傷を誘発するために一般的に用いられます。モデル3,4。これらの放射線は高い貫通力を持ち、皮下組織や深部の組織や臓器と容易に相互作用できます。その結果、皮膚損傷を誘発する一方で、深部組織での広範な反応を引き起こし、皮膚に焦点を当てた研究におけるモデルの特異性を損なうとともに、結果の解釈を著しく複雑にします。この組織特異性の欠如は、皮膚制限放射線損傷を研究する主な研究目的が全身放射線の影響ではなく、皮膚制限による放射線損傷の調査において大きな制約となります。
これに対し、ストロンチウム90(90Sr)β線の特性、すなわち低エネルギーと限られた組織浸透力を活用した、より特異かつ洗練された皮膚損傷モデルを開発しました。研究によれば、β線による損傷は主に皮膚の表皮および真皮層に限られており、深部組織の反応による干渉を効果的に最小限に抑えています。高貫通放射線モデルと比較して、このアプローチは損傷の正確な位置特定、内臓の関与の減少、皮膚特異的な病理学的および炎症変化の解釈性向上を可能にします。さらに、β線を用いて放射性皮膚炎モデルを構築することも、現実世界の潜在的な脅威という重要な考慮点から正当化されます。チェルノブイリ原発事故からの教訓は、高線量のβ粒子への外部曝露が重度のβやけど、さらには致命的な怪我を引き起こす可能性があることを示しています。さらに、放射線汚染物質によるβ放射線による長期的な健康リスクも存在します 8,9。
これらのメカニズムを探るには、β線照射を受ける適切な動物を選ぶことも重要です。ミニピッグはβ線誘発皮膚損傷モデルの確立に成功していますが、マウスに比べて研究への一般的な適用性は限定的です。さらに、マウスの皮膚の重要な特徴の一つは毛包密度が高いことであり、放射線による皮膚損傷の研究における放射線の影響を探るのに適したモデルとなっています。したがって、マウスモデルを使うことには顕著な利点があります。さらに、マウスモデルは低コスト、高いスループット、遺伝的操作性、分子および免疫解析との幅広い適合性といった実用的な利点を持ち、機構的研究や介入スクリーニングに特に適しています。
炎症性サイトカインは、免疫細胞および非免疫細胞の両方が分泌する生物学的に活性の高い小分子またはタンパク質で、広くは炎症促進または抗炎症作用に分類されます。電離放射線による皮膚損傷において、これらのサイトカインが主要な要因となります。実際、このような損傷は根本的に制御不能な炎症性疾患であり、主にサイトカインとケモカインのネットワークによって仕組まれています12。IL-6は主要な炎症促進メディエーターであり、放射線および感染に対する急性炎症反応に関与する重要なサイトカインの一つです(13,14,15)。最近の研究では、放射線がIL-6/STAT3シグナル伝達経路と細胞老化を促進し、免疫細胞浸潤を促進し、放射線皮膚炎、皮膚炎症、脱毛に寄与することが示されています16。興味深いことに、特定の文脈下でも放射線防護効果を示します(17,18)。対照的に、IL-10は重要な抗炎症調節因子です。その機能は過剰な炎症反応の抑制、自然免疫の強化、組織修復機構の促進、感染および炎症中の組織恒常性維持などです。IL-10はしばしばIL-6と共に作用し、皮膚創傷の治癒促進、瘢痕形成の減少、特定の皮膚疾患の改善に有益な効果を示します(21,22,23)。既存の研究ではIL-6とIL-10がそれぞれ放射線と紫外線曝露に反応することが示されていますが、β放射線に対する反応はまだ明確ではありません。
まとめると、本研究は 90Sr β放射線による放射線誘発皮膚損傷の安定かつ再現可能なマウスモデルを確立することを目的としています。このモデルは、皮膚放射線損傷、β放射線曝露シナリオ、炎症調節、皮膚付属肢損傷、長期的な組織再形成に焦点を当てた研究に特に適しています。しかし、通常はX線やγ線などの高透過放射線を必要とする深部組織や固形腫瘍放射線治療を再現することを目的としていません。私たちは、モデル確立の手順を提示し、放射線損傷スコア、組織学的検査、主要なサイトカイン(IL-6およびIL-10)の分子発現を含む多段階評価を通じて、その実現可能性を体系的に検証します。これらのパラメータの動的解析は、損傷過程におけるIL-6およびIL-10の調節役割を明確にし、将来の的外的介入戦略開発における確固たる実験的基盤と理論的参照を提供します。
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動物を対象としたすべての実験手順は、中国成都の華西基礎医学・法医学院動物実験倫理委員会によって審査・承認されました。
1. 動物の調理
2. 照射のための線量計算
注:90Srは崩壊中に高エネルギー β線を放出します(図1A)。β線は貫通性能が悪く、通常は表皮にのみ影響を及ぼします。マウスの照射時間を正確に測定するには、吸収線量率(D, cGy/s)の計算が必要です。
3. 照射
注: 90Srによるβ線は浸透が限られており、通常表皮層にのみ影響を及ぼします(図1D)が、それでも人間の健康に潜在的なリスクをもたらします。 90Sr源を含むすべての手続きは、オペレーターおよび環境への放射線被曝を最小限に抑えるために適切な保護措置を遵守することを確実にしてください。オペレーターは放射線源の取り扱いに関する専門的な訓練を修了しなければなりません。放射線源の取り扱いおよび使用手順は、2007年の国際放射線防護委員会勧告(ICRP出版物103)に記載された国際基準に厳格に従っていました。
4. 放射線損傷スコア
5. サンプリングと染色
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身体検査の所見
マウスは 90Srの放射線源から3種類の用量(0 Gy、25 Gy、10 Gy×5、50 Gy)でβ放射線を被曝しました。同時に現地での評価が行われ、皮膚損傷の進行が安定するまで記録されました。実験結果は、 90Sr β放射線がすべてのグループで放射線誘発性皮膚損傷を引き起こし、損傷の程度は放射線線量に依存していることを示しました。用量や分割に関わらず、12日目から14日目の間に目に見える病変が現れ、その後急速に進行しました。初期の特徴は脱毛と脱毛を表します。被害は20日目頃にすべての被曝グループで最悪の程度に達しました。皮膚損傷スコアリングでは、50 Gyの単一線量放射線群は、25 Gyの単一線量および10 Gy×5放射線群と比べて有意により重篤な損傷を受けていることが明らかになりました(P < 0.05、 図2A)。
背側皮膚の最大創傷直径のモニタリングでは、50 Gy放射線群の単一線量が最も損傷...
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放射線皮膚損傷の動物モデルを構築する際には、長寿命放射性核種90Srをβ放射線源として利用しました。放射線量率と照射時間の正確な計算は、このモデルの成功した開発において重要な一歩でした。腫瘍治療における90Srの臨床応用は記録されており、その信頼性は部分的に検証されています27,28。他のβ線放射性核種(例:32Pや204Tl)が潜在的な放射線源として利用される一方で、90Srは長い半減期から安定した放射線出力を理由に選ばれました。X線やγ線のより深い浸透と比べて、β線は表層の皮膚層をより正確に標的とします。その物理的特性から、原子力事故や職業被曝で遭遇するβ放射線損傷のシミュレーションに特に適しています。豚のモデルは人間の皮膚解剖学により近いものの、その高コストと長い実験期間が大きな制約を生んでいます。対照的に、マウスモデルは高スループット研究...
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著者らは、本論文で報告された研究に影響を与えた可能性のある競合する財政的利害関係や個人的な関係は既知のものではないと述べています。
この研究は中国国家自然科学基金(U25A20151、82473574、82203973)、西藏省重点イノベーションプロジェクト(XZ202501ZY0131)、および天府金城研究所の変革基金(2025ZH006)の支援を受けています。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アンチIL-6ウサギpAb | サービスバイオ | GB11117 | 免疫蛍光染色 |
| 抗IL-10ウサギpAB | サービスバイオ | GB11108 | 免疫蛍光染色 |
| クエン酸抗原修復液(PH6.0) | サービスバイオ | G1202 | 免疫蛍光染色 |
| 脱水機 | ダイアパス | ドナテッロ | H&Eおよび免疫蛍光検査 染色 |
| デジタル カメラ | 正史 | EOS 70D | 実験中の皮膚損傷の進行を記録する |
| 使い捨て滅菌注射器 | 使い捨て滅菌医療機器の専門製造者。 | GB20163140107 | 腹腔内注射の場合 |
| 使い捨てラテックス手袋 | メディコム | 1186 | 保護 |
| 環境に優しい脱ワックス透明液 | サービスバイオ | G1128-1L | H&Eおよび免疫蛍光検査 染色 |
| 凍結プラットフォーム | 武漢君傑電子有限公司 | JB-L5 | H&E 染色 |
| ヘマトキシリン・エオシン(H&)E) HDコンスタントダイキット | サービスバイオ | G1076 | H&E 染色 |
| 画像J | 国立研究所 | 画像処理 | 組織学的染色データの正確な定量化を可能にする |
| リードエプロン | 山東省奥雷新放射線防護工程有限公司 | 該当なし | 放射線被曝から人員を守る |
| リキッドブロッカーPAPペン | サービスバイオ | G6100 | 免疫蛍光染色 |
| 医療映画 | 3歳 | 10163337409520 | 生物表面による放射線源の汚染を防ぐこと |
| ニュートラルガム | SCRC | 10004160 | H&E 染色 |
| 核およびnbsp;放射線 検出器 | FNIRSI | 100128262296 | オペレーター周囲の周囲の放射線レベルをリアルタイムで監視し、人員の安全を確保します |
| パラホルムアルデヒド固定剤(4%) | バイオシャープ | BL539A | 皮膚組織サンプルの固定 |
| 病理スライサー | 上海ライカインストゥルメント株式会社 | RM2016 | H&Eおよび免疫蛍光検査 染色 |
| パラフィン埋め込み機 | 武漢軍傑電子 | JB-P5 | H&Eおよび免疫蛍光検査 染色 |
| ストロンチウム-90 | クロピンラジウム研究所株式会社(ラジウム研究所株式会社、ロシア) | 該当なし | β線を提供 |
| トリブロモエタノール | 南京愛北バイオテクノロジー有限公司 | M2910 | マウスに麻酔を与える |
| 水浴スライドドライヤー | 浙江金華台 器材 | KD-P | H&Eおよび免疫蛍光検査 染色 |
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