Una nueva técnica de análisis cuantitativos de la pérdida del pelo en ratones Uso del análisis de escala de grises
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
La alopecia es una forma común de pérdida de cabello que puede ocurrir en muchas condiciones diferentes, incluyendo la pérdida de cabello de patrón masculino, el síndrome de ovario poliquístico, y la alopecia areata. Alopecia también puede ocurrir como un efecto secundario de la quimioterapia en pacientes con cáncer. En este estudio, nuestro objetivo fue desarrollar un método consistente y fiable para cuantificar la pérdida del pelo en ratones, lo que permitirá a los investigadores a evaluar con precisión y comparar los nuevos enfoques terapéuticos para estas diversas formas de alopecia. El método utiliza un generador de imágenes de gel estándar para obtener y procesar imágenes de los ratones, la medición de la absorción de la luz, que se produce en una proporción aproximada a la cantidad de pelo negro (o gris) en el ratón. Los datos que han sido cuantificados de esta manera se pueden analizar utilizando técnicas estadísticas estándar (es decir, ANOVA, t-test). Esta metodología fue probada en modelos de ratón de la alopecia inducida por quimioterapia, alopecia areata y la alopecia de la depilación. En este informe, el protocolo detallado es presentados para realizar estas mediciones, incluidos los datos de validación de C57BL / 6 y C3H / HeJ cepas de ratones. Esta nueva técnica ofrece una serie de ventajas, incluyendo la relativa simplicidad de aplicación, la confianza en el equipo que está fácilmente disponible en la mayoría de los laboratorios de investigación, y la aplicación de una evaluación objetiva, cuantitativa que es más robusto que las evaluaciones subjetivas. Las mejoras en la cuantificación del crecimiento del pelo en ratones mejorarán estudio de los modelos de alopecia y facilitar la evaluación de nuevas terapias prometedoras en estudios preclínicos.
Introduction
La alopecia (caída del cabello) puede ser un evento psicológicamente y emocionalmente angustiante con múltiples causas. Calvicie de patrón masculino es la causa más común de alopecia, que afecta a aproximadamente dos tercios de los hombres a los 35 años 1. Un patrón similar de pérdida de cabello se puede observar en las mujeres con síndrome de ovario poliquístico. En ambos de estos trastornos, la pérdida de cabello es de andrógenos mediada. Alopecia también puede ocurrir como una enfermedad autoinmune, alopecia areata, que afecta a 1,7% de la población 2. La alopecia puede ocurrir como efecto secundario de algunos tratamientos médicos, como la quimioterapia 3. Un alto porcentaje (65-85%) de los pacientes de quimioterapia experimentan algún grado de alopecia 4,5. Las consecuencias psicológicas de la pérdida de cabello se han estudiado bien en el entorno de la quimioterapia. Alopecia inducida por la quimioterapia puede provocar ansiedad, depresión, una imagen corporal negativa, baja autoestima y un sentido reducido de bienestar 6,7. Un alto percentaje (47-58%) de los pacientes de cáncer femeninas consideran la pérdida del cabello a ser el aspecto más traumática de la quimioterapia, y hasta 8% de tratamiento de disminución por temor a 4,6 pérdida de cabello. También hay evidencia en la alopecia androgénica para apoyar a la terapia para reducir las consecuencias psicológicas y médicas, incluso de 8,9 pérdida de cabello. Asimismo, se ha informado de la alopecia areata tener graves consecuencias psicológicas 2, y de la naturaleza irregular de la pérdida de cabello puede conducir a un resultado cosmético más desagradable que la mayoría de otras causas de pérdida de cabello.
Mientras que las drogas con efectos anti-androgénicos leves (es decir, espironolactona) se habían utilizado con éxito limitado como tratamiento para la alopecia, el primer medicamento eficaz para la alopecia fue minoxidil 10. Este antihipertensivo tiene un efecto secundario observado de causar el crecimiento del cabello, y ahora se utiliza como terapia tópica para muchas formas de alopecia. Sin embargo, las respuestas son a menudo incompletos, con algunos temas mostrando sólo lentaing de pérdida de cabello en lugar de rebrote real 10. Finasteride es un antagonista competitivo de tipo II 5α-reductasa que bloquea la conversión de testosterona a dihidrotestosterona, que resulta en mejoras en la alopecia androgénica, a expensas de bloqueo parcial de andrógenos sistémica. Las tasas de respuesta con a largo plazo (10 años), la terapia son alrededor del 50% 11. En general, a pesar de una considerable investigación en esta área, aún no existe una terapia adecuada para la pérdida del cabello.
Durante décadas, los científicos y los médicos han examinado métodos de medición de crecimiento del pelo del cuero cabelludo en ensayos clínicos. Con el desarrollo de medicamentos que tratan la alopecia, ha habido una mayor necesidad de medios fiables, económicas y mínimamente invasivos de medición de crecimiento del cabello y, específicamente, la respuesta a la terapia. La tecnología de análisis de imágenes para una cuantificación precisa de la densidad del pelo en pacientes con trastornos de pérdida de cabello produjeron resultados coherentes y válidos en el pasado usando una variedad de techniquES, incluyendo el análisis de imágenes digitalizadas 12, análisis de imágenes de los pelos individuales y las lesiones de la piel 13, y el escaneo microscópico para cuantificar la masa de pelo del cuero cabelludo en una región definida 14.
Desafortunadamente, mientras que las metodologías anteriores han proporcionado una mejor evaluación de la eficacia para el cabello intervenciones en los ensayos clínicos promotora del crecimiento, estos métodos no han sido aplicados a los estudios con roedores en investigaciones preclínicas. Nuestro objetivo es desarrollar un método consistente y fiable para cuantificar la pérdida de cabello en ratones, lo que permitirá a los investigadores a evaluar con mayor precisión y comparar nuevos enfoques terapéuticos para diversas formas de alopecia. Hemos desarrollado una metodología utilizando equipos disponibles en la mayoría de los laboratorios que permitirán la cuantificación rápida y fiable de la densidad del pelo en ratones con pelo marrón o negro. Esta metodología ha sido probada en modelos de ratón de la alopecia inducida por quimioterapia, alopecia areata y la alopecia de waxing. Un protocolo detallado se presenta para realizar estas mediciones, incluidos los datos de validación de C57BL / 6 y C3H / HeJ cepas de ratones. Como esta técnica se basa en la detección de la absorción de luz a partir de pigmentos en el eje del pelo, no puede ser utilizado para detectar el crecimiento del cabello en ratones blancos o ratones albinos.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este informe una descripción detallada se proporciona de una nueva técnica para la cuantificación de la pérdida de cabello en los roedores. Esta técnica utiliza un generador de imágenes de gel para la adquisición y análisis de imágenes, equipo que está fácilmente disponible en la mayoría de los laboratorios. Las mediciones han demostrado ser robusto a las variaciones menores en la técnica (Figuras 4 – 5), y están bien correlacionados con el grado de pérdida de cabello …
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
- McAndrews, P. J. American Hair Loss Association. , (2011).
- 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).
- Hussein, A. M. Chemotherapy-induced alopecia: new developments. South Med J. 86 (5), 489-496 (1993).
- Trueb, R. M. Chemotherapy-induced hair loss. Skin Therapy Lett. 15 (7), 5-7 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Stough, D. Psychological effect, pathophysiology, and management of androgenetic alopecia in men. Mayo Clin Proc. 80 (10), 1316-1322 (2005).
- Ogunmakin, K. O., Rashid, R. M. Alopecia: the case for medical necessity. Skinmed. 9 (2), 79-84 (2011).
- 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).
- 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).
- Gibbons, R. D., Fiedler-Weiss, V. C. Computer-aided quantification of scalp hair. Dermatol Clin. 4 (4), 627-640 (1986).
- Fleming, M. G. Techniques for a structural analysis of dermatoscopic imagery. Comput Med Imaging Graph. 22 (5), 375-389 (1998).
- Chamberlain, A. J., Dawber, R. P. Methods of evaluating hair growth. Australas J Dermatol. 44 (1), 10-18 (2003).
- . . The Kodak/Tiffen Q-13 Gray Scale*. , .
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
