Laryngotrakeal stenos resultat från patologiska ärr deposition som kritiskt smalnar trakealluftvägarna och saknar effektiva medicinska terapier. Med hjälp av en PLLA-PCL (70% Poly-L-lactide och 30% polycaprolactone) stent som ett lokalt läkemedel leveranssystem, potentiella terapier som syftar till att minska ärr spridning i luftstrupen kan studeras.
Laryngotracheal stenos (LTS) är en patologisk förträngning av subglottis och luftstrupe som leder till extrathoracic obstruktion och betydande andfåddhet. LTS resultat från slemhinnor skada från en främmande kropp i luftstrupen, vilket leder till vävnadsskada och en lokal inflammatorisk reaktion som går snett, vilket leder till avsättning av patologisk ärrvävnad. Behandling för LTS är kirurgisk på grund av bristen på effektiva medicinska terapier. Syftet med denna metod är att konstruera en biokompatibel stent som kan miniatyriseras att placera i möss med LTS. Vi visade att en plla-PCL (70% Poly-L-lactide och 30% polycaprolactone) konstruera hade optimal biomekanisk styrka, var biokompatibel, praktiskt möjligt för en in vivo placering stent, och kan elminerande läkemedel. Denna metod ger ett läkemedel leveranssystem för att testa olika immunmodulerande medel för att lokalt hämma inflammation och minska luftvägs fibros. Tillverkningen av stent tar 28 − 30 h och kan återges enkelt, vilket möjliggör experiment med stora kohorter. Här har vi införlivat drogen rapamycin inom stent för att testa dess effektivitet för att minska fibros och kollagen deposition. Resultaten visade att PLLA-PCL tält visade tillförlitlig rapamycin release, var mekaniskt stabila under fysiologiska förhållanden, och var biokompatibla, inducera lite inflammatorisk respons i luftstrupen. Vidare, den rapamycin-eluting plla-PCL stent minskad ärrbildning i luftstrupen in vivo.
Laryngotracheal stenos (LTS) är en patologisk förträngning av luftstrupen oftast på grund av iatrogen efter intubation skada. Kombinationen av bakteriell kolonisering, främmande kropp svar på en trakeostomi eller endotrakealtub, och patientspecifika faktorer leder till en avvikande inflammatorisk reaktion. Detta maladaptiva immunsvar leder till avsättning av kollagen i luftstrupen, vilket resulterar i luminala förträngning av luftstrupen och efterföljande stenos1,2. Eftersom nuvarande behandling för denna sjukdom är främst kirurgisk, utveckla en alternativmedicinskt-baserade behandling paradigm inriktning de avvikande inflammatoriska och profibrotic vägar som leder till överdriven kollagen deposition har studerats. Rapamycin, som hämmar mTOR signal komplex, har visat sig ha immunsuppressiva effekter samt en robust antifibroblast effekt. Emellertid, när rapamycin administreras systemiskt, vanliga biverkningar (t. ex., hyperlipidemi, anemi, trombocytopeni) kan uttalas3. Syftet med vår metodik är att utveckla ett fordon för lokal läkemedelsleverans möjligt för användning i luftvägarna som skulle minska dessa systemiska effekter. Våra bedömningar fokuserar på att undersöka det lokala immunsvaret på drogen leverans konstruktion samt dess förmåga att hämma fibroblast funktion och förändra den lokala immunförsvaret mikromiljö. Sjukdomsspecifika resultat inkluderar in vivo-tester som utvärderar markörer för fibros.
Biologiskt nedbrytbara läkemedel-eluerande stent har använts i djurmodeller av sjukdom i flera organsystem, inklusive luftvägarna4. För hantering av luftvägsstenos eller kollaps, tidigare undersökningar har använt läkemedel belagda silikon och nickel-baserade stent5. En PLLA-PCL-konstruktion valdes för denna speciella metod på grund av dess läkemedelelutionsprofil och mekaniska hållfasthet under fysiologiska förhållanden under en period av 3 veckor, vilket har visats i tidigare publicerade studier6. PLLA-PCL är också ett biokompatibelt och biologiskt nedbrytbart material som redan godkänts av FDA4. Biokompatibla stent elminerande cisplatin och MMC har studerats i stora djurmodeller som kaniner och hundar. Men i dessa djurmodeller, stent inte placerades i en djurmodell av sjukdom och implanterades transcervically. Denna studie ger en unik metod för att bedöma en biokompatibel Drug-eluting stent placeras transperoralt i en musmodell av luftvägs skador och laryngotrakeal stenos. En biokompatibel stent som eluera ett immunmodulerande läkemedel lokalt och kan miniatyriseras för studier i en murin-modell är värdefull för translationell preklinisk forskning. Tidigare försök till stent-användning med andra material konstruktioner genererade robusta reaktioner från främmande kropp förvärrade den underliggande inflammationen som skiljer LTS7. Denna metodik, till vår kännedom, är den första i sitt slag att studera immunmodulerande och antifibrotiska effekter av ett stent-baserat läkemedel leveranssystem i en murin modell av LTS. Den murina modellen själv erbjuder flera fördelar för att studera effekterna av en immunmodulerande läkemedel på luftstrupen. Genetiskt modifierade möss och experimentella kohorter av friska och sjuka möss kan studeras, vilket kan leda till experimentell reproducerbarhet och förbättra kostnadseffektiviteten. Dessutom, leveransen av stent transorally in i musen luftstrupe härmar klinisk leverans av en sådan stent hos människor, vilket ytterligare belyser den translationella fördelen med denna metod. Slutligen, den relativa lätthet med vilken PLLA-PCL stent med drogen kan produceras möjliggör ändringar för att leverera alternativa läkemedel terapier som syftar till att minska ärrbildning i luftstrupen.
De mest kritiska stegen för att framgångsrikt konstruera och använda en Drug-eluting stent in vivo är 1) att fastställa den optimala plla-PCL förhållandet för den önskvärda drogen eluering Rate, 2) bestämma lämplig koncentration av läkemedel för att elueras, 3) gjutning stent runt angiocatheter för in vivo användning, och 4) transoralt leverera stent till möss efter LTS induktion utan att orsaka dödlig luftvägsobstruktion.
Även om det finns flera metoder för läkemedelslev…
The authors have nothing to disclose.
Nationella institutet för dövhet och andra kommunikationsstörningar i National Institutes of Health under tilldelning nummer 1K23DC014082 och 1R21DC017225 (Alexander Hillel). Denna studie stöddes också ekonomiskt av det Triologiska sällskapet och American College of kirurger (Alexander Hillel), American Medical Association Foundation, Chicago, IL (Madhavi Duvvuri) och ett T32 NIDCD Training Grant (Kevin Motz).
1. For stent | |||
22-gauge angiocatheter | Jelco | 4050 | |
Dichloromethane | Sigma Aldrich | 270997-100ML | |
Glycerol | Fisher Scientific | 56-81-5 | Available from other vendors as well. |
PDLGA | Sigma Aldrich | 739955-5G | |
PLLA-PCL (70 : 30) | Evonik Industries AG | 65053 | |
Rapamycin | LC Laboratories | R-5000 | |
2. Animal surgery | |||
Wire brush | Mill-Rose Company | 320101 | |
3. For immunohistochemistry staining | |||
Antigen retrival buffer | Abcam | ab93678 | Available from other vendors as well; acidic pH needed |
DAPI | Cell Signaling | 8961S | |
DMEM | ThermoFisher Scientific | 11965-092 | Available from other vendors as well. |
FBS (Fetal Bovine Serum) | MilliporeSigma | F4135-500ML | |
Goat anti-rabbit-488 antibody | Lif technology | a11008 | |
Goat anti-rat-633 antibody | Lif technology | a21094 | |
Hydrophilic plus slide | BSB7028 | ||
PBS | ThermoFisher Scientific | 100-10023 | Available from other vendors as well. |
Rabbit anti-CD3 antibody | Abcam | ab5690 | |
Rat antiF4/80 antibody | Biolengend | 123101 | |
Zeiss LSM 510 Meta Confocal Microscope | Zeiss | ||
4. For quantative PCR | |||
0.5mm glass beads | OMNI International | 19-645 | |
Bead Mill Homoginizer | OMNI International | ||
Gene Specific Forward/Reverse Primers | Genomic Resources Core Facility | ||
Nanodrop 2000 spectrophotometer | Thermo Scientific | ||
Power SYBR Green Mastermix | Life Technologies | 4367659 | |
RNeasy mini kit | Qiagen | 80404 | |
StepOnePlus Real Time PCR system | Life Technologies |