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Artigo de método

Injeção de Retroductal de nanopartículas para a glândula Submandibular murino

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DOI:

10.3791/57521

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3 de maio de 2018

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1Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, 2Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery, University of Rochester Medical Center, 3Center for Oral Biology, University of Rochester Medical Center

Neste artigo

Resumo

Entrega de drogas local para as glândulas submandibulares é de interesse em biologia de glândula salivar de entendimento e para o desenvolvimento de novas terapêuticas. Apresentamos um protocolo de injeção retroductal atualizadas e detalhadas, destinado a melhorar a precisão de entrega e reprodutibilidade experimental. O aplicativo aqui apresentado é a entrega de nanopartículas poliméricas.

Resumo

Dois objetivos comuns das glândulas salivares terapêutica são prevenção e cura da disfunção do tecido seguindo ou auto-imune ou radiação. Entregando localmente compostos bioativos para as glândulas salivares, maiores concentrações de tecido podem ser alcançadas com segurança contra administração sistémica. Além disso, fora o tecido-alvo os efeitos da acumulação extra glandular de material podem ser drasticamente reduzidos. A este respeito, injeção de retroductal é um método amplamente usado para investigar a biologia das glândulas salivares e a fisiopatologia. Retroductal administração de fatores de crescimento, as células primárias, vetores adenovírus e drogas pequena molécula mostrou para apoiar a função da glândula no cenário do ferimento. Nós anteriormente demonstraram a eficácia de uma estratégia de siRNA nanoparticle retroductally injetada para manter a função da glândula após irradiação. Aqui, um método altamente eficaz e reprodutível para administrar nanomateriais para a glândula submandibular murino através do ducto de Wharton é Detalhado (Figura 1). Descrevemos a acessar a cavidade oral e descrevem as etapas necessárias ao duto de cannulate da Wharton, com novas observações servindo como verificações de qualidade durante todo o procedimento.

Introdução

Disfunção da glândula salivar tem várias etiologias, incluindo a síndrome de Sjögren, uma auto-imune mediada por perda de tecido secretor funcional e radiação induzida hipossalivação (RIH), uma comum sequelas de cabeça e pescoço câncer radioterapia1. Perda da função salivar devido qualquer condição predispõe indivíduos a infecção oral e sistêmica, cárie dentária, disfunção digestiva e deglutição, Imparidade de discurso e depressão1,2,3. Como resultado, qualidade de vida significativamente sofre, com intervenções limitadas a paliação dos sintomas ao invés de cura4. Para investigar novas terapias na vivo, é de interesse para administrar compostos bioativos diretamente à glândula salivar.

Injeção de Retroductal é um método valioso para entregar compostos bioativos diretamente para as glândulas salivares e testar a eficácia na doença, lesão, ou sob a homeostase do tecido normal. As três principais glândulas salivares são as parótidas (PG), a submandibular (SMG) e a sublingual (SLG), todos que vazio na cavidade oral através de ductos excretores. A anatomia do murino SMG permite acesso direto através de cateterização do ducto de Wharton, localizado no assoalho da boca sob a língua5. Após a cateterização, solvated drogas podem ser administradas diretamente para a SMG. Após o parto retroductal, difusão extra glandular é restrito pela cápsula de tecido circundante, que regula a troca de material com em torno de estruturas6. O SMG e seu ducto estruturam-se da mesma forma em seres humanos e rotineiramente são acessados durante SMG cirurgia e sialoendoscopy7. Em humanos e ratos, o PG é igualmente acessível através do duto de Stensen na mucosa bucal8.

Em modelos murino da RIH, injeção de retroductal SMG tem sido utilizada para entregar terapêutica incluindo fatores de crescimento, as células primárias, vetores adenovírus, citocinas e compostos antioxidantes modular a resposta celular a lesões, e reduzir o tecido danos5,9,10,11,12,13,14,15,16. O mais notável sucesso clínico da injeção de retroductal é a administração do vetor adenovírus para direcionar a expressão de um canal de água (aquaporina 1; AQP1) em pacientes após a radiação para câncer de cabeça e pescoço17.

Anteriormente, desenvolvemos e demonstrado a eficácia de um sistema de nanopartículas poliméricas-siRNA retroductally injetado para proteger a função da glândula salivar de RIH11,18,19,20. Como uma extensão de nossos trabalhos anteriores, aqui, demonstramos nosso protocolo para injeção de SMG retroductal usando uma nanopartícula fluorescente etiquetada (NP) capaz de carregar e entregar outra forma pouco solúvel drogas21,22, 23.

Podemos ter sintetizado o NP de um copolímero de diblock composto de poli (estireno-alt-hidrazida anhydride)-b-poly(styrene) (PSMA) através da polimerização de fragmentação (balsa) de cadeia de adição reversível, conforme descrito anteriormente,21. Através da troca de solvente, estes polímeros espontaneamente auto-montagem em estruturas de NP micelle com um hidrofóbico hidrofílico e interior exterior21. O NPs é rotulado com o fluoróforo Texas-vermelho para permitir a verificação da entrega NP nas glândulas sem sacrificar o animal. Viver a imagem animal e imuno-histoquímica SMG é mostrado em 1 h e 1 dia após a injeção.

Esta actualizado e protocolo de canulação reprodutível deve permitir que outros conseguir injeção de retroductal. Esperamos que esta técnica refinada se torne crítica para estudos em vivo e desenvolvimento terapêutico24,25.

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Protocolo

Todos na vivo os procedimentos descritos abaixo foram aprovados pela Comissão Universidade recursos animais na Universidade de Rochester, Rochester, NY.

1. preparação

  1. Usando o tubo de cateter intracraniano 32G com inserir fio, corte 3 cm do tubo para formar uma ponta chanfrada, aproximadamente 45° ao eixo longo. Confirme que o fio é mais do que o tubo de pelo menos 1 cm.
  2. Carrega 50 µ l de solução de nanopartículas PSMA (Figura 1), ou outro material de injeção, em uma seringa de Hamilton. Para reduzir a probabilidade de barotrauma durante a injeção, fixe o tubo do cateter, com o estilete removido, a seringa e expulsar o volume morto.
  3. Inspecione a solução de injeção para assegurar que as nanopartículas é totalmente solvated para evitar obstrução ductal após a administração.
  4. Prepare a solução de atropina em 0,1 mg/mL.
    Nota: Porque a atropina é sensível à luz e degrada ao longo do tempo, esta solução deve ser feita no dia da injeção e protegida da luz até administrado.

2. acesso e visualização Ductal ponto de entrada

  1. Pese de camundongos C57/BL6 usando uma balança analítica.
  2. Utilizando uma seringa de 0,5 mL com agulha 29 x ½", anestesia os ratos com uma solução salina estéril intraperitonealmente injetado de 100 mg/kg quetamina e 10 mg/kg de xilazina. Prossiga para a etapa seguinte quando o mouse não responde mais aos estímulos, que geralmente ocorre dentro de 5 a 10 min após a injeção.
    Nota: Este procedimento também pode ser realizado com isoflurano, mas exigirá um cone de nariz personalizado que permite o acesso à cavidade oral.
  3. Para evitar o ressecamento durante o procedimento, aplique o lubrificante para os olhos e coloque o mouse em posição num palco personalizado.
    Nota: Para manter as condições adequadas para um procedimento intra-oral, ferramentas devem ser desinfectadas ou esterilizadas antes de cada utilização.
  4. Abra a cavidade oral por assegurar os incisivos sobre uma viga de metal e usar uma faixa elástica para aplicar tensão para baixo por trás dos incisivos mandibulares (Figura 2A).
  5. Alinhe o mouse sob o microscópio de dissecação, tal que a base da mandíbula é visualizada.
  6. Para alargar a boca, use um afastador de aço personalizado, curvo para aplicar tensão bilateralmente na mucosa bucal.
  7. Para visualizar a papila submandibulares, segure e levante suavemente a língua do chão da boca usando fórceps rombudo.
    Nota: As papilas aparecerá como duas saliências pálidas debaixo da língua (Figura 2B).
  8. Para facilitar a visualização e outra manipulação dentro da cavidade oral, coloque algodão entre a língua e mucosa bucal.

3. ductal canulação e colocação de linha

  1. Usando bem, pinça curva, segure tubo do cateter com a inserção do fio. Para melhor controle manual durante a cateterização, alinhe o tubo com a curvatura da pinça (Figura 3A).
  2. Usando o microscópio de dissecação, mova o fórceps e fio para o campo de visão.
    Nota: O fio deve ser salientes da tubagem.
  3. Aplica suavemente a pressão na base de uma papila submandibular usando o fio de encastrar para produzir uma perfuração pequena, superficial, da mucosa (0,076 mm de diâmetro) que facilitará a posterior entrada do tubo de cateter (0,25 mm de diâmetro). Se encontrar resistência, corte pontas biseladas frescas sobre a tubulação e a inserção do fio com tesoura afiada de dissecação.
  4. Após a entrada, retirar o estilete e, usando o microscópio de dissecação, confirmar a presença de saliva no local da punção. Evite movimento enérgico ou súbito (retirada ou inserção) do estilete que pode causar sangramento ou comprometer a integridade ductal.
  5. Retire o estilete dentro da tubulação (Figura 3B).
  6. Para garantir que tubulação de injeção vai caber no ducto de Wharton abertura, inserir o tubo contendo o estilete como um guia rígido para a punção feita anteriormente (Figura 2 C).
    Nota: Se não executada rapidamente, inchaço local pode evitar re-inserção.
  7. Para evitar a pressão traseira de obstrução ductal prolongada, retire o tubo. Inspecione para verificar que uma abertura, visível sob microscopia, pode ser vista na papila submandibular. Se o sangramento visível ocorre, retire o estilete e tente novamente de passo 3.2 sobre as papilas submandibulares opostas.
  8. Sem mover o mouse, administre injeção intraperitoneal de solução de atropina 1 mg/kg, para reduzir a salivação durante o procedimento. Espere 5-10 min.
  9. Segure a extremidade do tubo de seringa e introduza no orifício usando o microscópio de dissecação (Figura 3). Se encontrar resistência, corte uma extremidade chanfrada fresca para a tubulação e a tentativa.
  10. Uma vez que o tubo está no lugar dentro da papila submandibular, avance lentamente 3-5 mm para o ducto. Lançamento da tubulação da pinça.
  11. Para melhorar a vedação entre o tubo e a papila submandibular, seca a interface pela mancha suavemente com gaze durante 1 min.
  12. Inspecione para confirmar que a posição do tubo não mudou durante a secagem.

4. injeção

  1. Injete o material a uma taxa de 10 µ l/min. verificar para confirmar que o mouse permanece sedado e não mostra sinais de aflição (Figura 2D).
    Nota: Injeções de 15-50 µ l são bem toleradas. Injeção de volumes maiores pode provocar barotrauma.
  2. Após a injeção, manter a pressão de seringa por 5 min melhorar a retenção de material dentro de duto da Wharton e SMG (Figura 4). Inspecione a papila submandibular periodicamente para assegurar que a tubulação não sair o orifício ductal.
  3. Usando a pinça fina, agarrar e retirar o tubo delicadamente as papilas submandibulares.
    Nota: É normal observar algum fluido egresso das papilas.
  4. Remova o retractor e algodão da cavidade oral antes de mover o mouse do palco.
    Nota: O animal não deve ser deixado sem supervisão até que recuperou a consciência suficiente para manter a prostração esternal. Além disso, certifique-se de que o mouse não está alojado com outros ratos até totalmente recuperado.

5. verificação e análise

Nota: Um na vivo Imaging System (IVIS) pode ser usado para avaliar a retenção de nanopartículas fluorescente etiquetadas após injeção (como mostrado 1 h e 24 h após a injeção na Figura 5).

  1. Para visualizar melhor sinal fluorescente dentro do SMG através da pele, remova a pele ventral sobrejacente as SMGs por depilar ou usar um creme depilatório químico.
    Nota: Após a eutanásia, tecido SMG também pode ser colhido, fixo (pernoite em paraformaldeído 4%) e manchado usando imuno-histoquímica para confirmar a persistência de NP fluorescente etiquetada um dia depois da injeção (Figura 6).

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Resultados

Injeção de Retroductal pode ser usada para administrar o NPs para a SMG murino (Figura 1). Aqui, nós entregamos a 50 µ g PSMA NPs rotulado com vermelho Texas fluoróforo.

Colocação adequada do mouse permite fácil acesso e visualização do assoalho da boca (Fig. 2A-B). As papilas submandibulares são identificadas como duas saliências carnudas debaixo da lí...

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Discussão

Retroductal injeção é fundamental para a entrega de drogas localizadas à glândula salivar. Essa técnica tem aplicações na triagem de agentes terapêuticos para condições, incluindo a síndrome de Sjogren e RIH9,10,28. Entrega da droga direto para a SMG através da injeção de retroductal fornece uma vantagem chave sobre administração sistémica no seu potencial para reduzir os efeitos fora do alvo, incluindo ativação imune

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Divulgações

Os autores não têm nada para divulgar.

Agradecimentos

Pesquisa reportada nesta publicação foi apoiada pelo Instituto Nacional de dentária e Craniofacial Research (NIDCR) e o National Cancer Institute (NCI) do institutos nacionais da saúde sob prêmio número R56 DE025098, DE027695 UG3 e CA206296 F30. O conteúdo é exclusivamente da responsabilidade dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial do institutos nacionais da saúde. Este trabalho também foi apoiado pela NSF DMR 1206219 e a inovação IADR no prêmio de cuidado Oral (2016).

Gostaríamos de agradecer sua ajuda na realização de experimentos IVIS Jayne Gavrity. Gostaríamos de agradecer a Karen Bentley para sua entrada e assistência na realização de EM. Gostaríamos de agradecer sua ajuda com IHC Pei-Lun Weng. Gostaríamos de agradecer a Matthew Ingalls por sua assistência na preparação de figura. Gostaríamos de agradecer o Dr. Elaine Smolock e Emily Wu para leitura crítica deste manuscrito.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Cloridrato de pilocarpinaSigma AldrichP6503Pilocarpina
Estudante Vannas Tesoura de molaFine Science Tools91500-9Tesoura de mola para traqueostomia
Solução salina estérilMedlineRDI30296HSolução salina
Dumont # 7 FórcepsFine Science Tools11274-20Fórceps curvo
Dumont # 5 FórcepsFine Science Tools11251-10Fórceps Reta
Padrão FórcepsFerramentas de Belas Ciências11000-12Fórceps Blunt
Tesoura Fina- Carboneto de TungstênioFerramentas de Belas Ciências14568-09Tesoura de Dissecção
Microhematócrito Tubos Capilares HeparinizadosFisher Scientific22362566Tubos Capilares
Lubrificante Pomadapara os OlhosRefreshN/ARefresh Lacri-Lube
Goat policlonal anti-Nkcc1Santa Cruz BiotechSC-21545Nkcc1 Anticorpo
DAPI (4',6-Diamidino-2-Fenilindol, Dicloridrato)Thermo Fisher ScientificD1306DAPI
GraphPad PrismGraphPad ver6.0Software Estatístico
Aplicador com ponta de algodãoMedlineMDS202000Aplicador para pomada ocular
0,5 cc Seringa de insulina, 29G x 1/2 "BD7629Seringa para injeção intraperitoneal
Padrão

Referências

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