Новая технология для количественного анализа выпадения волос у мышей, используя анализ градаций серого
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
Выпадение волос является распространенной формой выпадения волос, которые могут возникнуть в различных условиях, в том числе мужскому типу потери волос, синдром поликистозных яичников, и очаговая алопеция. Выпадение волос может также произойти как побочный эффект химиотерапии у онкологических больных. В этом исследовании, наша цель в том, чтобы разработать последовательную и надежный метод количественного выпадения волос у мышей, которая позволит исследователям точно оценивать и сравнивать новые терапевтические подходы для этих различных форм алопеции. Метод использует стандартную тепловизор гель для получения и обработки изображений мышей, измерения поглощения света, которое происходит в грубой пропорционально количеству черного (или серый) волос на мыши. Данные, которые были количественно таким образом могут быть проанализированы с использованием стандартных статистических методов (т.е., ANOVA, T-тест). Эта методика была опробована в мышиных моделях, вызванной химиотерапией алопеция, очаговая алопеция и алопеции от воска. В этом докладе, подробная протокол пресподарил для выполнения этих измерений, в том числе данных проверки от C57BL / 6 и С3Н / штаммов Хэй мышей. Этот новый метод имеет ряд преимуществ, в том числе относительной простоте применения, опора на оборудовании, которое легко доступны в большинстве научно-исследовательских лабораторий, а также применение объективного, количественной оценки, который является более надежной, чем субъективных оценок. Улучшения в количественной роста волос у мышей улучшит изучение моделей облысения и облегчения оценки перспективных новых методов лечения в доклинических исследованиях.
Introduction
Алопеция (выпадение волос) может быть психологически и эмоционально тревогу мероприятие с несколькими причинами. Облысение является наиболее распространенной причиной облысения, влияя на приблизительно две трети мужчин от 35 лет 1. Аналогичная картина выпадения волос может наблюдаться у женщин с синдромом поликистозных яичников. В обоих этих расстройств, выпадение волос андрогенов опосредовано. Выпадение волос может также произойти как аутоиммунное заболевание, очаговая алопеция, которая влияет на 1,7% населения 2. Выпадение волос может происходить как побочный эффект некоторых медицинских процедур, таких как химиотерапия 3. Высокий процент (65-85%) пациентов химиотерапии испытать некоторую степень облысения 4,5. Психологические последствия выпадения волос были хорошо изучены в условиях химиотерапии. Химиотерапия индуцированных алопеция может привести к тревожности, депрессии, отрицательным изображением тела, снижение самооценки и снижение чувства благополучия 6,7. Высокая PErcentage (47-58%) женщин больных раком рассмотреть выпадение волос, чтобы быть наиболее травматический аспект химиотерапии, и до 8% лечения снижение из-за страха потери волос 4,6. Существует также доказательство в андрогенной алопеции, чтобы поддержать терапии для снижения психологические и даже медицинские последствия выпадения волос 8,9. Кроме того, гнездная алопеция, как сообщается, имеют серьезные психологические последствия 2, и неоднородными характер потери волос, может привести к более неприятного косметического результата, чем большинство других причин потери волос.
В то время как препараты с мягким антиандрогенным эффектами (например, спиронолактон) были использованы с ограниченным успехом в качестве терапии облысения, первый эффективный препарат для алопеция миноксидил 10. Это антигипертензивных имеет наблюдаемый побочный эффект вызывает рост волос, и в настоящее время используется в качестве местной терапии для многих форм облысения. Тем не менее, ответы часто являются неполными, а некоторые предметы, показывая только медленночисле выпадения волос, а не фактического отрастания 10. Финастерид является конкурентным антагонистом, чтобы типа II 5α-редуктазы, который блокирует превращение тестостерона в дигидротестостерон, в результате чего улучшение андрогенной алопеции за счет частичного системной андрогенной блокады. Частота ответа с долгосрочными (10 лет) терапии около 50% 11. В целом, несмотря на значительный исследований в этой области, до сих пор не адекватная терапия для выпадения волос.
В течение многих десятилетий ученые и клиницисты были рассмотрены методы измерения роста волос на голове в клинических испытаниях. С развитием лекарств, которые лечат облысение, было больше потребность в надежных, экономичных и минимально инвазивных средств измерения роста волос и, в частности, ответ на терапию. Технология анализа изображения для точного количественного определения плотности волос у пациентов с расстройствами потери волос дали последовательные и достоверные результаты в прошлом, используя различные techniquES, в том числе анализа оцифрованных изображений 12, анализа изображений отдельных волосков и повреждений кожи 13 и микроскопического сканирования для количественной массы волос в определенной головы области 14.
К сожалению, в то время как выше методологии при условии, повысить эффективность оценки эффективности для роста волос, способствующих вмешательства в клинических испытаниях, эти методы не были применены к исследованиях на грызунах в доклинических исследованиях. Наша цель состоит в том, чтобы разработать последовательную и надежный метод количественного выпадения волос у мышей, которая позволит исследователям более точно оценить и сравнить новые терапевтические подходы для различных форм алопеции. Мы разработали методику, используя оборудование легко доступны в большинстве лабораторий, которые позволят быстро и надежно количественно оценить плотность волос у мышей с коричневым или черным волосам. Эта методика была опробована в мышиных моделях, вызванной химиотерапией алопеция, очаговая алопеция и алопеции от waxinг. Подробный протокол представлен для выполнения этих измерений, в том числе данных проверки от C57BL / 6 и С3Н / штаммов Хэй мышей. Как этот метод основан на обнаружении поглощения света от пигментов в стержне волоса, он не может быть использован для обнаружения роста волос на белых мышах или белых мышей.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом докладе подробно рассказывается в новой методики для количественного выпадения волос у грызунов. Эта методика использует гель формирования изображения для получения и анализа изображений, оборудование, которые легко доступны в большинстве лабораторий. Измерения показали, что…
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).
