Een goede speekselklier functie is essentieel voor de mondgezondheid en wordt gewijzigd na hoofd en nek kankerbehandeling met radiotherapie1. In 2017, bijna 50.000 nieuwe gevallen van hoofd en hals kanker werden gerapporteerd in de Verenigde Staten2. Wegens de weefsel-beschadigende en vaak onomkeerbare gevolgen van bestralingstherapie op het omringen van normale weefsels zoals speekselklieren, worden de patiënten vaak verlaten met strenge bijwerkingen en verminderde kwaliteit van het leven2,3, 4. Veelvoorkomende complicaties veroorzaakt door stralingsschade manifesteert zich in symptomen zoals xerostomie (het subjectieve gevoel van een droge mond), cariës, verminderde mogelijkheid om te kauwen en slikken, spraakstoornissen, en gecompromitteerd orale microbiomen2, 3 , 4. deze symptomen collectief kan leiden tot ondervoeding en verminderde overleving in de getroffen personen5. Terwijl speekselklier dysfunctie in deze populatie is goed gedocumenteerd, de onderliggende mechanismen van schade aan acinaire cellen zijn betwist, en er is weinig integratie tussen de verschillende diermodellen6,7.
De huidige methoden van het bestuderen van speekselklier functie en straling geïnduceerde schade omvatten het gebruik van in vivo modellen, onsterfelijke cel lijnen, twee-dimensionale (2-D) primaire cel culturen, en drie-dimensionale (3-D) salisphere culturen8, 9,10,11,12. Traditioneel, de modellen van de cel cultuur van vereeuwigde cel lijnen en 2-D culturen impliceren enige gelaagde cellen die op vlakke oppervlakten worden gekweekt en zijn waardevol voor snelle, gemakkelijke, en rendabele experimenten. Echter, kunstmatige cel cultuur voorwaarden kunnen veranderen de differentiatie status en fysiologische reacties van cellen blootgesteld aan verschillende omstandigheden, en de resultaten vaak niet te vertalen naar hele organisme modellen14,15. Bovendien vereisen de vereeuwigde cellen culturen modulatie van p53 activiteit, die voor de speekselklier reactie op de schade van DNA16,17kritiek is.
3-D salisphere culturen zijn verrijkt voor stam-en voorlopercellen in de vroege tijdpunten in de cultuur en zijn nuttig geweest voor het begrijpen van de stralingsgevoeligheid van deze subset van speekselklier cellen9,18. Een kritische beperking van al deze cultuur modellen is dat ze niet effectief zijn in het visualiseren van de 3-D structuur van de speekselklier, met inbegrip van de extracellulaire matrix (ECM) en cel-cel interacties over verschillende lagen, die cruciaal zijn in modulerende speeksel afscheiding15. De noodzaak van een methode die het gedrag van het weefsel als geheel omvat, maar kan ook worden gemanipuleerd onder laboratoriumomstandigheden om de effecten van de behandeling studie is noodzakelijk om verder te ontdekken de onderliggende mechanismen van straling geïnduceerde speekselklier Dysfunctie.
Live weefsel sectie en cultuur is gedocumenteerd eerder19,20 en wordt vaak gebruikt om hersenweefsel interacties studie21. In eerdere studies, parotis (PAR) speekselklier weefsel van muizen werd in deel op ongeveer 50 µm en gekweekt voor maximaal 48 h, en analyse van de levensvatbaarheid, celdood, en functie werd uitgevoerd daarna19. Su et al. (2016) uitgebreid op deze methodologie door kweken Human submandibulaire klieren (SMGs) in 35 µm of 50 µm voor 14 dagen20. De voorgestelde methode is een vooruitgang in dat het zowel parotis als submandibulaire speekselklieren omvat die bij 50 µm en 90 µm en evaluatie van de culturen 30 dagen worden deelgenomen. De capaciteit om een waaier van weefsel dikte te snijden is belangrijk in het evalueren van cel-cel en cel-ECM interactie die voor cellulaire processen met inbegrip van apicaal-basolaterale polariteit en innervatie voor afscheiding relevant zijn. Voorts werden de speekselklier plakken bestraald terwijl in cultuur om de haalbaarheid van dit cultuur model te bepalen om straling-veroorzaakte speekselklier schade te bestuderen.
Het doel van deze speekselklier organotypic cultuur protocol is het evalueren van de maximale tijd van cultuur levensvatbaarheid en karakteriseren cellulaire veranderingen na ex vivo stralingsbehandeling. Voor het bepalen van de maximale tijdsecties die levensvatbaar zijn post-dissectie, trypaanblauw blauwe kleuring, levende cel kleuring, en immunohistochemische kleuring voor celdood werden uitgevoerd. Confocale microscopie en immunefluorescentie kleuring werden gebruikt om specifieke cel populaties, morfologische structuren en niveaus van proliferatie te evalueren. Weefsel sectie culturen werden ook blootgesteld aan ioniserende straling om de effecten van straling op verschillende markers in dit 3-D model te bepalen. De inductie van celdood, cytoskelet verstoring, verlies van differentiatie markeringen, en compenserende proliferatie in bestraalde ex vivo culturen werden vergeleken bij vorige studies van in vivo modellen. Deze methodologie biedt een middel om de rol van cel-cel interacties na stralingsschade te onderzoeken en biedt een experimenteel model om de effectiviteit van therapeutische interventies efficiënt te evalueren (gen manipulaties of farmacologische agentia ) die mogelijk minder geschikt zijn voor in vivo modellen.