En dyremodel for erhvervet hypoparathyroidisme (HypoPT) er afgørende for at forstå, hvordan HypoPT påvirker mineralionhomeostase og for at verificere effektiviteten af nye behandlinger. Her præsenteres en teknik til at generere en erhvervet hypoparathyroidisme (AHypoPT) rottemodel ved parathyroidektomi (PTX) ved hjælp af kulstofnanopartikler.
Hypoparathyroidisme (HypoPT) er en sjælden sygdom, der involverer biskjoldbruskkirtlerne, der er karakteriseret ved en reduceret sekretion eller styrke af parathyroideahormonet (PTH), hvilket fører til høje serumfosforniveauer og lave serumcalciumniveauer. HypoPT skyldes oftest utilsigtet skade på kirtlerne eller deres fjernelse under skjoldbruskkirtlen eller anden forreste halskirurgi. Parathyroidea/thyreoideakirurgi er blevet mere almindelig i de senere år med en tilsvarende stigning i forekomsten af hypoPT som en postoperativ komplikation. Der er et kritisk behov for en HypoPT-dyremodel for bedre at forstå de mekanismer, der ligger til grund for virkningerne af HypoPT på mineralionhomeostase og for at verificere den terapeutiske effektivitet af nye behandlinger. Her rapporteres en teknik til at skabe erhvervet HypoPT hos hanrotter ved at udføre parathyroidektomi (PTX) ved hjælp af kulstofnanopartikler. Rottemodellen viser stort løfte over musemodellerne for hypoparathyroidisme. Det er vigtigt, at den humane PTH-receptorbindingsregion har en sekvenslighed på 84,2% med rottens, hvilket er højere end den 73,7% lighed, der deles med mus. Desuden er virkningerne af østrogen, som kan påvirke PTH / PTHrP-receptorsignalvejen, ikke blevet undersøgt fuldt ud hos hanrotter. Kulstofnanopartikler er lymfesporstoffer, der pletter skjoldbruskkirtlens lymfeknuder sorte uden at påvirke deres funktion, men de pletter ikke biskjoldbruskkirtlerne, hvilket gør dem lette at identificere og fjerne. I denne undersøgelse var serum-PTH-niveauer ikke påviselige efter PTX, og dette resulterede i signifikant hypokalcæmi og hyperfosfatæmi. Således kan den kliniske tilstand af postoperativ hypoPT være bemærkelsesværdigt repræsenteret i rottemodellen. Carbon-nanopartikelassisteret PTX kan derfor tjene som en ekstraordinært effektiv og let implementerbar model til undersøgelse af patogenese, behandling og prognose for HypoPT.
Parathyroideahormon (PTH) udskilles af biskjoldbruskkirtlerne. Det er en vigtig modulator af calciumbalancen, opretholder fosfatmetabolisme og deltager i knogleomsætning 1,2. Hypoparathyroidisme (HypoPT) manifesterer sig som nedsat sekretion eller funktionelt tab af PTH. Det er en sjælden endokrin lidelse med en prævalens på ca. 9-37 pr. 100.000 personår 3,4,5. HypoPT er karakteriseret ved nedsat serum PTH og calciumniveauer ledsaget af øget serumfosfor 6,7. HypoPT klassificeres ud fra årsagen: erhvervet hypoparathyroidisme (AHypoPT) eller idiopatisk hypoparathyroidisme (IHypoPT)8. AHypoPT er mere almindeligt forekommende i klinisk praksis; omkring 75% af AHypoPT tilfælde er forårsaget af resektion eller utilsigtet skade på biskjoldbruskkirtlerne under skjoldbruskkirtlen kirurgi eller andre hoved og hals operationer. Andre årsager omfatter strålebehandling og kemoterapi for hoved- og halstumorer og lægemiddeltoksicitet 1,8. Opgraderede diagnostiske metoder og en stigning i screening for skjoldbruskkirtel-associerede sygdomme har øget antallet af skjoldbruskkirtlen kirurgiske operationer. Dette har ført til en tilsvarende stigning i de relaterede komplikationeri biskjoldbruskkirtlen 9,10.
Let etablerede dyremodeller med stabile egenskaber er nødvendige for bedre at undersøge AHypoPT og verificere den terapeutiske effektivitet af nye behandlinger. Parathyroidektomi (PTX) udført på rotter og mus er blevet rapporteret i tidligere studier 6,11; På grund af den ekstremt lille størrelse af biskjoldbruskkirtlerne og variabiliteten i deres anatomiske fordeling er succesraten imidlertid relativt lav i praksis. Således udføres thyro-parathyroidektomi (TPTX) (dvs. den totale fjernelse af skjoldbruskkirtlen og biskjoldbruskkirtlerne) sædvanligvis for at sikre resektion af biskjoldbruskkirtlerne12. Imidlertid kan de resulterende lave thyroxinniveauer komplicere undersøgelser med denne dyremodel13. HypoPT-modeller etableret ved andre metoder, såsom lægemiddelstimulering og genredigering, kan ikke korrekt repræsentere den mest almindelige AHypoPT-patogenese. Vores gruppe brugte tidligere knockout-musemodeller til at mærke biskjoldbruskkirtlerne og tillade fjernelse af biskjoldbruskkirtlerne uden at beskadige skjoldbruskkirtlen og omgivende anatomiske strukturer14,15. Denne metode anvender imidlertid transgene musemodeller, som kræver en længere udviklingstid på grund af parrings- og avlskravene.
Derfor sigtede vi mod at etablere en let genereret model af AHypoPT. Denne undersøgelse beskriver en rottemodel for PTX ved hjælp af kulstofnanopartikelmærkning. En kulstofnanopartikelsuspension på 50 mg / ml, som almindeligvis anvendes i skjoldbruskkirtelkirurgi, fordeles jævnt i skjoldbruskkirtlen efter lokal injektion16. Skjoldbruskkirtlen bliver sort, men biskjoldbruskkirtlerne efterlades ufarvede17, hvilket tydeligt adskiller biskjoldbruskkirtlerne fra skjoldbruskkirtlen og gør det muligt at udføre PTX uden at påvirke skjoldbruskkirtlen. Denne metode er velegnet til rotter i forskellige aldre. Injektionen af carbon nanopartikel suspension er sikker og har en ubetydelig effekt på skjoldbruskkirtlenfunktion 18. Den kulstofnanopartikelmærkede PTX-rottemodel, der blev genereret i denne undersøgelse, viste signifikante hypokalcæmi- og hyperfosfatæmifænotyper i løbet af den 4 ugers observationsperiode. Således er denne AHypoPT-model let at etablere og har en reproducerbar fænotype.
Epidemiologiske rapporter viser, at påvisning af skjoldbruskkirtelsygdomme er steget betydeligt, og antallet af relaterede udførte operationer er steget tilsvarende19,20. Forekomsten af postkirurgisk hypoparathyroidisme er ca. 7,6%8,21, mens den øgede sygelighed af erhvervet hypoparathyroidisme har fået denne sjældne sygdom til at få større forskningsopmærksomhed. Det er derfor særlig vigtigt at …
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af NSFC-bevilling 81800928, forskningsfinansiering fra West China School / Hospital of Stomatology Sichuan University (nr. RCDWJS2021-1) og State Key Laboratory of Oral Diseases Open Funding-tilskud SKLOD-R013.
0.9% Sodium Chloride Solution | Kelun Co. Sichuan, China | ||
10 µL 30G NanoFil Syringe | WPI | ||
6-0 polyglactin 910 suture with needle | Ethicon, Inc | J510G | |
Calcium LiquiColor test | EKF | 0155-225 | For Ca2+ analysis |
Carbon Nanoparticles Suspension Injection | Lummy, Chongqing, China | H20073246 | 1 mL : 50 mg |
Creatinine (Cr) Assay kit ( sarcosine oxidase ) | Jiancheng, Nanjing, China | C011-2-1 | For creatinine analysis |
Disposable Scalpel | Shinva, China | ||
Dumstar Biology forceps | Shinva, China | ||
Micro Dissecting Spring Scissors | Shinva, China | ||
MicroVue Rat intact PTH ELISA | Immunotopics | 30-2531 | For the measurement of PTH in rat serum |
Needle Holder | Shinva, China | ||
Phosphorus Liqui-UV test | EKF | 0830-125 | For Pi analysis |
Ply gauze | Weian Co. Henan, China | ||
Povidone-Iodine | Yongan pharmaceutical Co.Ltd. Chengdu, China | ||
Prism 9.0 (statistics and graphing software) | GraphPad Software, Inc., San Diego, CA, USA | https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/ | |
Rat C-telopeptide of type I collagen (CTX-I) ELISA Kit | CUSABIO, Wuhan, China | CSB-E12776r | For CTX-I analysis |
Rat Osteocalcin/Bone Gla Protein (OT/BGP) ELISA Kit | CUSABIO, Wuhan, China | CSB-E05129r | For osteocalcin analysis |
Safety Single Edge Razor Blades | American Safety Razor Company | 66-0089 | |
Sprague-Dawley Rats | 8 to 10 weeks old | ||
Surgical Incise Drapes | Liangyou Co. Sichuan, China | ||
Urea Assay Kit | Jiancheng, Nanjing, China | C013-2-1 | For urea analysis |