Trans-Tympanic narkotika-leveranser for behandling av ototoksisitet
Summary
Vi presenterer en teknikk for lokaliserte administrasjon av medikamenter gjennom trans-tympanic ruten i sneglehuset. Narkotika-leveranser gjennom denne ruten ville ikke forstyrre anti-kreft effekten av cellegifter som cisplatin.
Abstract
Systemisk administrasjonen av beskyttende agenter til å behandle narkotikainduserte ototoksisitet begrenses av muligheten for at disse beskyttende agenter kan forstyrre chemotherapeutic effekten av primære narkotika. Dette gjelder særlig for narkotika cisplatin, handlingene anticancer er svekket av antioksidanter som gir tilstrekkelig beskyttelse mot hørselstap. Andre eksisterende eller potensielle otoprotective agenter kan utgjøre et lignende problem, hvis administrert systemisk. Bruk av ulike biologicals eller beskyttende agenter direkte til sneglehuset ville tillate for høye nivåer av disse agentene lokalt med begrenset systemisk bivirkninger. I denne rapporten viser vi en trans-tympanic metode for levering av ulike legemidler eller biologiske reagenser til sneglehuset, som skal forbedre grunnleggende forskning på cochlea og gir en enkel måte å styre bruken av otoprotective agenter i klinikkene. Denne rapporten viser en metode for trans-tympanic narkotika-leveranser og gir eksempler på hvordan denne teknikken har vært brukt med hell i forsøksdyr for å behandle cisplatin ototoksisitet.
Introduction
Eksterne hørselen er utsøkt sensitive til stoffer som cisplatin og aminoglycoside antibiotika. Cisplatin er en mye brukt chemotherapeutic agent for behandling av en rekke solide svulster, eggstokkreft, testikler og hode og nakke kreft. Ototoksisitet med bruk av dette stoffet er dose-begrensende og ganske vanlig, påvirker 75-100% av pasienter behandlet1. Andre stoffer, som carboplatin og oxaliplatin, har dukket opp som alternativer til cisplatin2,3,4,5, men nytten er begrenset til noen kreftformer.
Studier har vist den kritiske rollen reaktive oksygen arter (ROS) i formidling av ototoksisitet produsert av cisplatin og aminoglycosides. Studier viste at NOX3 isoformen av NADPH oksidase er hovedkilden til ROS i cochlea, og aktiveres ved cisplatin6,7. Generering av ROS kompromisser økt antioksidant bufring kapasitet på cellene, fører til lipid peroxidation mobilnettet membraner8. Videre øker cisplatin produksjonen av hydroksylradikaler som genererer svært giftige aldehyd 4-hydroxynonenal (4-HNE), en initiator celle død9,10. Basert på disse resultatene, har flere antioksidanter blitt undersøkt for behandling av cisplatin ototoksisitet. Disse inkluderer N-acetyl-cystein (NAC), natrium tiosulfat (m), amifostine og D-metionin. Svært viktig antioksidant terapi er imidlertid at disse antioksidantene kan redusere cisplatin chemotherapeutic effekt når det gis systemisk11 til samspillet av cisplatin med thiol grupper i antioksidant molekyler.
I lys av disse problemene med antioksidant terapi var målet med denne studien å undersøke trans-tympanic ruten å levere antioksidanter og andre stoffer til sneglehuset å redusere hørselstap. Trans-tympanic ruten av narkotika og kort konflikt (si) RNA, beskrevet nedenfor, vises særlig lovende.
Protocol
Representative Results
Discussion
Trans-tympanic administrasjon ruten gir lokaliserte levering av narkotika og andre stoffer til sneglehuset som ellers kunne produsere betydelige systemisk bivirkninger hvis administrert systemisk. Dette stoffet administrasjon tillater rask tilgang av narkotika til området av handlingen ved betydelig høyere doser enn kan oppnås gjennom systemisk ruten. Resultatene presenteres her og publisert tidligere viste at trans-tympanic administrasjon av [R] – N – fenyl isopropyl adenosin (R-PIA) beskyttet snegl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Arbeidet som er beskrevet i denne artikkelen ble støttet av en NCI RO1 CA166907 NIDCD RO1-DC 002396 og RO3 DC011621.
Materials
| Ketathesia (100 mg/ml) 10 ml | Henry Schein | 56344 | Controlled substance |
| AnaSed Injection/Xylazine (20 mg/ml) 20 ml | Henry Schein | 33197 | |
| 2.5 mm disposable ear specula | Welch Allyn | 52432 | |
| Surgical Scope | Zeiss | ||
| 29 G X 1/2 insulin syringe | Fisher Scientific | 14-841-32 | Can be purchased through other vendors |
| cis-Diammineplatinum(II) dichloride | Sigma Aldrich | P4394 | TOXIC – wear proper PPE |
| Harvard 50-7103 Homeothermic Blanket Control Unit | Harvard Apparatus | Series 863 | |
| Excel International 21 G X 3/4 butterfly needle | Fisher | 14-840-34 | Can be purchased through other vendors |
| BSP Single Speed Syringe Pump | Brain Tree Sci, Inc | BSP-99 | |
| Pulse Sound Measurement System | Bruel & Kjaer | Pulse 13 software | |
| High-Frequency Module | Bruel & Kjaer | 3560C | |
| 1/8″ Pressure-field Microphone —-Type 4138 | Bruel & Kjaer | bp2030 | |
| High Frequency Transducer | Intelligent Hearing System | M014600 | |
| Opti-Amp Power Transmitter | Intelligent Hearing System | M013010P | |
| SmartEP ABR System | Intelligent Hearing System | M011110 | |
| Disposable Subdermal EEG Electrodes | CareFusion | 019-409700 | |
| 16% Formaldehyde, Methanol-free | Fisher Scientific | 28908 | TOXIC – wear proper PPE |
| 7 mL Borosilicate Glass Scintillation Vial | Fisher Scientific | 03-337-26 | Can be purchased through other vendors |
| EDTA | Fisher Scientific | BP118-500 | Can be purchased through other vendors |
| Sucrose | Fisher Scientific | S5-500 | Can be purchased through other vendors |
| Tissue Plus OCT Compound | Fisher Scientific | 4585 | |
| CryoMolds (15 mm x 15 mm x 5mm) | Fisher Scientific | 22-363-553 | Can be purchased through other vendors |
| Microscope Slides (25mm x 75mm) | MidSci | 1354W | Can be purchased through other vendors |
| Coverslips (22 x 22 x 1) | Fisher Scientific | 12-542-B | Can be purchased through other vendors |
| Poly-L-Lysine Solution (0.01%) | EMD Millipore | A-005-C | Can be purchased through other vendors |
| HM525 NX Cryostat | Thermo Fischer Scientific | 956640 | |
| MX35 Premier Disposable Low-Profile Microtome Blades | Thermo Fischer Scientific | 3052835 | |
| Wheaton™ Glass 20-Slide Staining Dish with Removable Rack | Fisher Scientific | 08-812 | |
| Super Pap Pen Liquid Blocker | Ted Pella, Inc. | 22309 | |
| Normal Donkey Serum | Jackson Immuno Research | 017-000-121 | Can be purchased through other vendors |
| TritonX-100 | Acros | 21568 | Can be purchased through other vendors |
| BSA | Sigma Aldrich | A7906 | Can be purchased through other vendors |
| Phospho-Stat1 (Ser727) antibody | Cell Signaling | 9177 | |
| VR1 Antibody (C-15) | Santa Cruz | sc-12503 | |
| DyLight 488 Donkey anti Rabbit | Jackson Immuno Research | 711-485-152 | Discontinued |
| DyLight 488 Donkey anti Goat | Jackson Immuno Research | 705-485-003 | Discontinued |
| Rhodamine (TRTIC) Donkey anti Rabbit | Jackson Immuno Research | 711-025-152 | Discontinued |
| ProLong® Diamond Antifade Mountant w/ DAPI | Thermo Fisher | P36971 | |
| (−)-N6-(2-Phenylisopropyl)adenosine | Sigma Aldrich | P4532 | |
| 8-Cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine | Sigma Aldrich | C101 | |
| siRNA pSTAT1 | Qiagen | Custome Made | Kaur et al. 201120 |
| siRNA NOX3 | Qiagen | Custome Made | Kaur et al. 201120 |
| Scrambled Negative Control siRNA | Qiagen | 1022076 | Kaur et al. 201120 |
References
- McKeage, M. J. Comparative adverse effect profiles of platinum drugs. Drug Saf. 13 (4), 228-244 (1995).
- Boulikas, T., Vougiouka, M. Cisplatin and platinum drugs at the molecular level. Oncol Rep. 10 (6), 1663-1682 (2003).
- Fouladi, M., et al. Phase II study of oxaliplatin in children with recurrent or refractory medulloblastoma, supratentorial primitive neuroectodermal tumors, and atypical teratoid rhabdoid tumors: a pediatric brain tumor consortium study. Cancer. 107 (9), 2291-2297 (2006).
- Pasetto, L. M., D’Andrea, M. R., Rossi, E., Monfardini, S. Oxaliplatin-related neurotoxicity: how and why. Crit Rev Oncol Hematol. 59 (2), 159-168 (2006).
- Ardizzoni, A., et al. Cisplatin- versus carboplatin-based chemotherapy in first-line treatment of advanced non-small-cell lung cancer: an individual patient data meta-analysis. J Natl Cancer Inst. 99 (11), 847-857 (2007).
- Banfi, B., Malgrange, B., Knisz, J., Steger, K., Dubois-Dauphin, M., Krause, K. H. NOX3, a superoxide-generating NADPH oxidase of the inner ear. J Biol Chem. 279 (44), 46065-46072 (2004).
- Mukherjea, D., Whitworth, C. A., Nandish, S., Dunaway, G. A., Rybak, L. P., Ramkumar, V. Expression of the kidney injury molecule 1 in the rat cochlea and induction by cisplatin. Neuroscience. 139 (2), 733-740 (2006).
- Rybak, L. P., Husain, K., Morris, C., Whitworth, C., Somani, S. Effect of protective agents against cisplatin ototoxicity. Am J Otol. 21 (4), 513-520 (2000).
- Lee, J. E., et al. Role of reactive radicals in degeneration of the auditory system of mice following cisplatin treatment. Acta Otolaryngol. 124 (10), 1131-1135 (2004).
- Lee, J. E., et al. Mechanisms of apoptosis induced by cisplatin in marginal cells in mouse stria vascularis. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec. 66 (3), 111-118 (2004).
- Lawenda, B. D., Kelly, K. M., Ladas, E. J., Sagar, S. M., Vickers, A., Blumberg, J. B. Should supplemental antioxidant administration be avoided during chemotherapy and radiation therapy. J Natl Cancer Inst. 100 (11), 773-783 (2008).
- Akil, O., Oursler, A. E., Fan, K., Lustig, L. R. Mouse auditory brainstem response testing. Bio Protoc. 6 (6), 1768 (2016).
- Montgomery, S. C., Cox, B. C. Whole Mount Dissection and Immunofluorescence of the Adult Mouse Cochlea. J. Vis. Exp. (107), e53561 (2016).
- Whitlon, D. S., Szakaly, R., Greiner, M. A. Cryoembedding and sectioning of cochleas for immunocytochemistry and in situ hybridization. Brain Res Brain Res Protoc. 6 (3), 159-166 (2001).
- Londos, C., Cooper, D. M., Wolff, J. Subclasses of external adenosine receptors. Proc Natl Acad Sci. 77 (5), 2551-2554 (1980).
- Lohse, M. J., Klotz, K. N., Lindenborn-Fotinos, J., Reddington, M., Schwabe, U., Olsson, R. A. 8-Cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (DPCPX)–a selective high affinity antagonist radioligand for A1 adenosine receptors. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 336 (2), 204-210 (1987).
- Rybak, L. P., Whitworth, C., Scott, V., Weberg, A. D., Bhardwaj, B. Rat as a potential model for hearing loss in biotinidase deficiency. Ann Otol Rhinol Laryngol. 100 (4), 294-300 (1991).
- Mukherjea, D., et al. NOX3 NADPH oxidase couples transient receptor potential vanilloid 1 to signal transducer and activator of transcription 1-mediated inflammation and hearing loss. Antioxid Redox Signal. 14 (6), 999-1010 (2011).
- Kaur, T., et al. Adenosine A1 receptor protects against cisplatin ototoxicity by suppressing the NOX3/STAT1 inflammatory pathway in the cochlea. J Neurosci. 36 (14), 3962-3977 (2016).
- Kaur, T., Mukherjea, D., Sheehan, K., Jajoo, S., Rybak, L. P., Ramkumar, V. Short interfering RNA against STAT1 attenuates cisplatin-induced ototoxicity in the rat by suppressing inflammation. Cell Death Dis. 2 (180), (2011).
