Summary

En ny teknik til kvantitativ analyse af hårtab i mus Brug gråtoner Analysis

Published: March 09, 2015
doi:

Summary

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including as a side-effect of chemotherapy. We have developed a method to quantify hair loss in mice, utilizing a standard gel imager to perform a grayscale analysis, to facilitate study of promising new alopecia therapies.

Abstract

Alopecia er en almindelig form for hårtab, som kan forekomme i mange forskellige betingelser, herunder mandlig mønster hårtab, polycystisk ovariesyndrom, og alopecia areata. Alopeci kan også opstå som en bivirkning af kemoterapi hos cancerpatienter. I denne undersøgelse, vores mål var at udvikle en konsekvent og pålidelig metode til at kvantificere hårtab hos mus, som vil give efterforskerne præcist at vurdere og sammenligne nye terapeutiske tilgange til disse forskellige former for alopeci. Fremgangsmåden anvender en standard gel imager at opnå og behandle billeder af mus, måling af lysabsorption, som forekommer i ru forhold til mængden af ​​sort (eller grå) hår på musen. Data, der er blevet kvantificeret på denne måde kan derefter analyseres under anvendelse af standard statistiske metoder (dvs. ANOVA, t-test). Metoden blev afprøvet i musemodeller af kemoterapi-induceret alopeci, alopecia areata og alopecia fra voksning. I denne rapport detaljeret protokol er presteret til at udføre disse målinger, herunder validering af data fra C57BL / 6 og C3H / HeJ stammer af mus. Denne nye teknik giver en række fordele, herunder relative enkelhed ansøgning afhængighed på udstyr, som er let tilgængelig i de fleste forskningslaboratorier og anvende en objektiv, kvantitativ vurdering, som er mere robust end subjektive vurderinger. Forbedringer i kvantificering af hårvækst i mus vil forbedre undersøgelse af alopecia modeller og lette evalueringen af ​​lovende nye behandlingsformer i prækliniske studier.

Introduction

Alopeci (hårtab) kan være en psykologisk og følelsesmæssigt rystende begivenhed med flere årsager. Male-mønster skaldethed er den mest almindelige årsag til hårtab, der påvirker omkring to tredjedele af mænd efter alder 35 1. Der kan konstateres en lignende mønster af hårtab hos kvinder med polycystisk ovariesyndrom. I begge af disse lidelser, er hårtab androgen medieret. Alopeci kan også forekomme som en autoimmun sygdom, alopecia areata, som berører 1,7% af befolkningen 2. Alopecia kan forekomme som en bivirkning af nogle medicinske behandlinger, såsom kemoterapi 3. En høj procentdel (65-85%) af kemoterapi patienter oplever en vis grad af alopeci 4,5. De psykologiske konsekvenser af hårtab er blevet godt undersøgt i kemoterapi indstilling. Kemoterapi-induceret alopeci kan resultere i angst, depression, et negativt kropsbillede, sænket selvværd og en reduceret følelse af velvære 6,7. En høj percentage (47-58%) af de kvindelige kræftpatienter overveje hårtab at være den mest traumatiske aspekt af kemoterapi og op til 8% fald behandling af frygt for hårtab 4,6. Der er også tegn på androgen alopeci at støtte behandling for at reducere psykologiske og endda medicinske konsekvenser af hårtab 8,9. Ligeledes er alopecia areata blevet rapporteret at have alvorlige psykologiske konsekvenser 2 og fragmentarisk karakter hårtab kan føre til en mere ubehagelig kosmetisk resultat end de fleste andre årsager til hårtab.

Mens lægemidler med milde anti-androgene effekter (dvs. spironolacton) var blevet brugt med begrænset succes som terapi for alopeci, den første effektiv medicin for alopeci var minoxidil 10. Denne antihypertensive har en observeret bivirkning forårsage hårvækst, og nu anvendes som topisk terapi for mange former for alopecia. Men svarene er ofte ufuldstændige, med nogle fag, der viser kun langsomting af hårtab snarere end den faktiske genvækst 10. Finasteride er en kompetitiv antagonist til type II 5α-reduktase, som blokerer omdannelsen af ​​testosteron til dihydrotestosteron, hvilket resulterer i forbedringer i androgen alopeci på bekostning af delvis systemisk androgen blokade. Responsrater med langsigtet (10 år) terapi er omkring 50% 11. Samlet trods betydelig forskning på dette område, er der stadig ingen passende behandling for hårtab.

I årtier har forskere og klinikere undersøgt metoder til måling hovedbund hårvækst i kliniske forsøg. Med udviklingen af ​​lægemidler, der behandler alopeci, har der været et øget behov for pålidelig, økonomisk og minimalt invasive midler til måling af hårvækst og specifikt respons på behandlingen. Billedanalyse teknologi for en nøjagtig kvantificering af hår tæthed i patienter med hårtab lidelser gav konsistente og gyldige resultater tidligere anvendelse af en række techniques, herunder analyse af digitaliserede billeder 12, billedanalyse af enkelte hår og hudlæsioner 13, og mikroskopisk scanning at kvantificere hår masse i en defineret hovedbund område 14.

Desværre, mens de ovennævnte metoder har givet bedre vurdering af effekt for hårvækst fremmende interventioner i kliniske forsøg, ikke er blevet anvendt disse metoder til gnavere i prækliniske undersøgelser. Vores mål er at udvikle en konsekvent og pålidelig metode til at kvantificere hårtab hos mus, som vil give efterforskerne til mere præcist at vurdere og sammenligne nye behandlingsmetoder for forskellige former for alopeci. Vi har udviklet en metode under anvendelse af udstyr let tilgængelig i de fleste laboratorier, som vil tillade hurtig og pålidelig kvantificering af hår tæthed i mus med brun eller sort hår. Denne metode er blevet testet i musemodeller af kemoterapi-induceret alopeci, alopecia areata, og alopeci fra waxing. En detaljeret protokol præsenteres til at udføre disse målinger, herunder validering af data fra C57BL / 6 og C3H / HeJ stammer af mus. Da denne teknik beror på påvisning af lysabsorption fra pigmenter i håret, kan det ikke anvendes til at detektere hårvækst i hvide mus eller albinomus.

Protocol

Etik Statement: Alle undersøgelser med dyr skal godkendes af IACUC af institutionen (for data, der følger, er protokoller godkendt af Montefiore IACUC, protokol # 11-6-240 og # 13-7-100). Dyrene er forudsat lette anæstesi som angivet for det ene formål at holde dem stille under fotografering, er der ingen smertefulde procedurer, der kræves for denne protokol. 1. Erhvervelse af Fotografier Sæt fokus og synsfelt for gel imager bruger papir med trykt tekst. Kontroller ensarteth…

Representative Results

Denne teknik blev valideret ved anvendelse af C3H / HeJ indpodede mus, musen model af alopecia areata 16. Disse dyr udvikle globale hårtab som udvikler sig gradvist over tid. Imidlertid forekommer hårtab i pletter, og kan variere fra mus til den næste, indfører betydelig variation og hæmmer kvalitative vurderinger. Denne model gav mulighed for at teste sammenhænge mellem målinger af optisk densitet ved forskellige steder på musen som en vurdering af gyldighed. Det første …

Discussion

I denne rapport gives en detaljeret beskrivelse af en ny teknik til kvantificering hårtab hos gnavere. Denne teknik anvender en gel imager for indsamling og analyse billede, udstyr, som er let tilgængelige i de fleste laboratorier. Målingerne er blevet vist at være robust over for mindre variationer i teknikken (figurer 45), og er godt korreleret med graden af visuel hårtab i behandling modeller (figur 6). Disse teknikker er blevet anvendt med succes i evaluerin…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We would like to thank the Children’s Hospital at Montefiore, Department of Pediatrics, for providing support for these studies. We would like to thank the National Alopecia Areata Foundation for providing financial support for conducting studies with C3H/HeJ engrafted mice.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
KODAK Gel Logic 100 Imaging System   Eastman Kodak Company, Rochester, NY, USA Gel imager for obtaining and analyzing photographs, must have built in light source for reflective photography.
The Kodak/Tiffen Q-13 Gray Scale Imatest, http://www.imatest.com/docs/q13/ Greyscale standard
C57BL/6J Mice  Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine Mice for representative study
C3H/HeJ engrafted mouse  Jackson Laboratories, Bar Harbor, Maine Mice for representative study

References

  1. McAndrews, P. J. American Hair Loss Association. , (2011).
  2. Safavi, K. H., Muller, S. A., Suman, V. J., Moshell, A. N., Melton, L. J. Incidence of alopecia areata in Olmsted County, Minnesota, 1975 through 1989. Mayo Clin Proc. 70 (7), 628-633 (1995).
  3. Hussein, A. M. Chemotherapy-induced alopecia: new developments. South Med J. 86 (5), 489-496 (1993).
  4. Trueb, R. M. Chemotherapy-induced hair loss. Skin Therapy Lett. 15 (7), 5-7 (2010).
  5. Sato, N., Leopold, P. L., Crystal, R. G. Effect of adenovirus-mediated expression of Sonic hedgehog gene on hair regrowth in mice with chemotherapy-induced alopecia. J Natl Cancer Inst. 93 (24), 1858-1864 (2001).
  6. McGarvey, E. L., Baum, L. D., Pinkerton, R. C., Rogers, L. M. Psychological sequelae and alopecia among women with cancer. Cancer Pract. 9 (6), 283-289 (2001).
  7. Baxley, K. O., Erdman, L. K., Henry, E. B., Roof, B. J. Alopecia: effect on cancer patients’ body image. Cancer Nurs. 7 (6), 499-503 (1984).
  8. Stough, D. Psychological effect, pathophysiology, and management of androgenetic alopecia in men. Mayo Clin Proc. 80 (10), 1316-1322 (2005).
  9. Ogunmakin, K. O., Rashid, R. M. Alopecia: the case for medical necessity. Skinmed. 9 (2), 79-84 (2011).
  10. Olsen, E. A. A randomized clinical trial of 5% topical minoxidil versus 2% topical minoxidil and placebo in the treatment of androgenetic alopecia in men. J Am Acad Dermatol. 47 (3), 377-385 (2002).
  11. Rossi, A. 1 mg daily administration on male androgenetic alopecia in different age groups: 10-year follow-up. Dermatol Ther. 24 (4), 455-461 (2011).
  12. Gibbons, R. D., Fiedler-Weiss, V. C. Computer-aided quantification of scalp hair. Dermatol Clin. 4 (4), 627-640 (1986).
  13. Fleming, M. G. Techniques for a structural analysis of dermatoscopic imagery. Comput Med Imaging Graph. 22 (5), 375-389 (1998).
  14. Chamberlain, A. J., Dawber, R. P. Methods of evaluating hair growth. Australas J Dermatol. 44 (1), 10-18 (2003).
  15. . . The Kodak/Tiffen Q-13 Gray Scale*. , .
  16. Freyschmidt-Paul, P. Treatment of alopecia areata in C3H/HeJ mice with the topical immunosuppressant FK506 (Tacrolimus). Eur J Dermatol. 11 (5), 405-409 (2001).
  17. Katikaneni, R., Ponnapakkam, T., Matsushita, O., Sakon, J., Gensure, R. Treatment and prevention of chemotherapy-induced alopecia with PTH-CBD, a collagen-targeted parathyroid hormone analog, in a non-depilated mouse model. Anticancer Drugs. 25 (1), 30-38 (2014).
  18. Peters, E. M., Foitzik, K., Paus, R., Ray, S., Holick, M. F. A new strategy for modulating chemotherapy-induced alopecia, using PTH/PTHrP receptor agonist and antagonist. J Invest Dermatol. 117 (2), 173-178 (2001).
  19. Katikaneni, R., Ponnapakkam, T., Seymour, A., Sakon, J., Gensure, R. C. Parathyroid hormone linked to a collagen binding domain promotes hair growth in a mouse model of chemotherapy induced alopecia in a dose-dependent manner. Anti-cancer drugs. 25 (7), 819-825 (2014).

Play Video

Cite This Article
Ponnapakkam, T., Katikaneni, R., Gulati, R., Gensure, R. A New Technique for Quantitative Analysis of Hair Loss in Mice Using Grayscale Analysis. J. Vis. Exp. (97), e52185, doi:10.3791/52185 (2015).

View Video