Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Generatie van hypoparathyroïde ratten via koolstof-nanodeeltje-geassisteerde bijschildklierectomie

Published: July 14, 2023 doi: 10.3791/64611
* These authors contributed equally

Summary

Een diermodel van verworven hypoparathyreoïdie (HypoPT) is cruciaal om te begrijpen hoe HypoPT de homeostase van minerale ionen beïnvloedt en om de effectiviteit van nieuwe behandelingen te verifiëren. Hier wordt een techniek gepresenteerd om een verworven hypoparathyreoïdie (AHypoPT) rattenmodel te genereren door bijschildklierectomie (PTX) met behulp van koolstofnanodeeltjes.

Abstract

Hypoparathyreoïdie (HypoPT) is een zeldzame ziekte waarbij de bijschildklieren betrokken zijn en die wordt gekenmerkt door een verminderde secretie of potentie van het bijschildklierhormoon (PTH), wat leidt tot hoge serumfosforspiegels en lage serumcalciumspiegels. HypoPT is meestal het gevolg van accidentele schade aan de klieren of hun verwijdering tijdens schildklier- of andere voorste nekchirurgie. Bijschildklier / schildklierchirurgie is de laatste jaren gebruikelijker geworden, met een overeenkomstige toename van het optreden van HypoPT als een postoperatieve complicatie. Er is een kritieke behoefte aan een HypoPT-diermodel om de mechanismen die ten grondslag liggen aan de effecten van HypoPT op minerale ionhomeostase beter te begrijpen en om de therapeutische effectiviteit van nieuwe behandelingen te verifiëren. Hier wordt gemeld dat een techniek verworven HypoPT bij mannelijke ratten creëert door bijschildklierectomie (PTX) uit te voeren met behulp van koolstofnanodeeltjes. Het rattenmodel is veelbelovend ten opzichte van de muismodellen van hypoparathyreoïdie. Belangrijk is dat het menselijke PTH-receptorbindingsgebied een sequentieovereenkomst van 84,2% heeft met die van de rat, wat hoger is dan de 73,7% gelijkenis die met muizen wordt gedeeld. Bovendien zijn de effecten van oestrogeen, die de PTH / PTHrP-receptorsignaleringsroute kunnen beïnvloeden, niet volledig onderzocht bij mannelijke ratten. Koolstofnanodeeltjes zijn lymfatische tracers die de schildklierlymfeklieren zwart kleuren zonder hun functie te beïnvloeden, maar ze kleuren de bijschildklieren niet, waardoor ze gemakkelijk te identificeren en te verwijderen zijn. In deze studie waren serum PTH-spiegels niet detecteerbaar na PTX, en dit resulteerde in significante hypocalciëmie en hyperfosfatemie. De klinische toestand van postoperatieve HypoPT kan dus opmerkelijk worden weergegeven in het rattenmodel. Koolstof-nanodeeltjes-ondersteunde PTX kan daarom dienen als een buitengewoon effectief en gemakkelijk implementeerbaar model voor het bestuderen van de pathogenese, behandeling en prognose van HypoPT.

Introduction

Bijschildklierhormoon (PTH) wordt uitgescheiden door de bijschildklieren. Het is een belangrijke modulator van de calciumbalans, handhaaft het fosfaatmetabolisme en neemt deel aan botomzetting 1,2. Hypoparathyreoïdie (HypoPT) manifesteert zich als een verminderde secretie of functioneel verlies van PTH. Het is een zeldzame endocriene aandoening, met een prevalentie van ongeveer 9-37 per 100.000 persoonsjaren 3,4,5. HypoPT wordt gekenmerkt door verlaagde serum PTH- en calciumspiegels vergezeld van verhoogd serumfosfor 6,7. HypoPT wordt geclassificeerd op basis van de oorzaak: verworven hypoparathyreoïdie (AHypoPT) of idiopathische hypoparathyreoïdie (IHypoPT)8. AHypoPT komt vaker voor in de klinische praktijk; ongeveer 75% van de AHypoPT-gevallen wordt veroorzaakt door resectie of accidenteel letsel van de bijschildklieren tijdens schildklierchirurgie of andere hoofd- en nekoperaties. Andere oorzaken zijn radiotherapie en chemotherapie voor hoofd-halstumoren en geneesmiddeltoxiciteit 1,8. Verbeterde diagnostische methoden en een toename van screening op schildklier-geassocieerde ziekten hebben het aantal schildklierchirurgische operaties verhoogd. Dit heeft geleid tot een overeenkomstige toename van de gerelateerde bijschildkliercomplicaties 9,10.

Gemakkelijk vast te stellen diermodellen met stabiele kenmerken zijn nodig om AHypoPT beter te onderzoeken en de therapeutische effectiviteit van nieuwe behandelingen te verifiëren. Bijschildklierectomie (PTX) uitgevoerd op ratten en muizen is gemeld in eerdere studies 6,11; Vanwege de extreem kleine omvang van de bijschildklieren en de variabiliteit in hun anatomische verdeling, is het slagingspercentage in de praktijk echter relatief laag. Zo wordt thyro-parathyroidectomie (TPTX) (d.w.z. de totale verwijdering van de schildklier en bijschildklieren) meestal uitgevoerd om de resectie van de bijschildklierente garanderen 12. De resulterende lage thyroxinespiegels kunnen echter studies met dit diermodel13 bemoeilijken. HypoPT-modellen die zijn opgesteld met andere methoden, zoals medicijnstimulatie en genbewerking, kunnen de meest voorkomende AHypoPT-pathogenese niet goed weergeven. Onze groep gebruikte eerder knock-out muismodellen om de bijschildklieren te labelen en de verwijdering van de bijschildklieren mogelijk te maken zonder de schildklieren en omliggende anatomische structuren te beschadigen14,15. Deze methode maakt echter gebruik van transgene muismodellen, die een langere ontwikkelingstijd vereisen vanwege de parings- en fokvereisten.

Daarom wilden we een eenvoudig te genereren model van AHypoPT opzetten. Deze studie beschrijft een rattenmodel voor PTX met behulp van koolstofnanodeeltjeslabeling. Een koolstof nanodeeltjessuspensie van 50 mg / ml, die vaak wordt gebruikt bij schildklierchirurgie, verdeelt zich gelijkmatig in de schildklieren na lokale injectie16. De schildklieren worden zwart, maar de bijschildklieren worden ongekleurdgelaten 17, waardoor de bijschildklieren duidelijk worden onderscheiden van de schildklieren en de PTX kan worden uitgevoerd zonder de schildklieren te beïnvloeden. Deze methode is geschikt voor ratten van verschillende leeftijden. De injectie van de koolstof nanodeeltjessuspensie is veilig en heeft een verwaarloosbaar effect op de schildklierfunctie18. Het koolstofnanodeeltje-gelabelde PTX-rattenmodel dat in deze studie werd gegenereerd, toonde significante hypocalciëmie- en hyperfosfatemiefenotypen tijdens de observatieperiode van 4 weken. Dit AHypoPT-model is dus eenvoudig vast te stellen en heeft een reproduceerbaar fenotype.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Deze studie werd goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van het State Key Laboratory of Oral Diseases, Sichuan University. Toestemming werd verkregen van relevante lokale instanties vóór het experiment. Acht 8-10 weken oude mannelijke Sprague-Dawley (SD) ratten, met een gemiddeld gewicht van 200-250 g, werden gebruikt voor de huidige studie. De dieren werden verkregen uit een commerciële bron (zie tabel met materialen). Voedsel en water werden gedurende de experimentele periode ad libitum verstrekt.

1. Preoperatief preparaat voor de productie van PTX-ratten met koolstofnanodeeltjes

  1. Verdoof de 8-10 weken oude ratten met behulp van 2,0% -2,5% isofluraan inhalatie, gevolgd door een intraperitoneale (i.p.) injectie van tribromoethanol bij 10 ml / kg lichaamsgewicht. Garandeer een voldoende diepte van de anesthesie door de afwezigheid van de pupillichtreflex te testen. Gebruik veterinaire zalf op de ogen om uitdroging te voorkomen terwijl u onder narcose bent.
    OPMERKING: Ratten die 8-10 weken oud zijn, worden herkend als volwassen ratten. Deze modelleringsmethode kan echter worden gebruikt bij ratten vanaf 7 dagen oud.
  2. Bereid de verdoofde SD-ratten voor op een operatie door de vacht van het ventrale nekgebied in rugligging te scheren. Desinfecteer het operatiegebied met behulp van povidon-jodium wattenbollen (zie tabel met materialen).
  3. Bedek het dier met chirurgische gordijnen (zie tabel met materialen) en stel het chirurgische gebied bloot, met als doel microbiële besmetting te minimaliseren.

2. Bijschildklierectomie (PTX)

  1. Begin bij het middelpunt tussen de twee oren en snijd een incisie van 2 cm in de lengterichting van de staart met behulp van een chirurgisch scalpel. Ontleed de fascia en vetlaag achtereenvolgens met een scherpe, gebogen, gekartelde tang.
  2. Scheid de paratracheale spieren en stel de luchtpijp bloot met een relatief stompe tang onder een stereomicroscoop bij 4x-5x vergroting.
  3. Lokaliseer de linker- en rechterlobben van de vlindervormige schildklieren aan de zijkant van de luchtpijp.
  4. Injecteer 1 μL van de koolstofnanodeeltjessuspensie (zie materiaaltabel) onder het membraan van de schildklieren met behulp van een spuit van 10 μL met een schuine naald van 30 G. Irrigeer na 5 minuten het operatieve gebied met zoutoplossing om de extra koolstofnanodeeltjessuspensie die het schildkliermembraan bedekt, te reinigen.
    OPMERKING: Het aanbevolen injectiepunt is het mesiale deel van de schildklierkwab, dat minder bloedvaten heeft. Een koolstof nanodeeltjessuspensie wordt vaak gebruikt bij schildklierchirurgie vanwege het vermogen om de lymfeklieren te detecteren. Het kleuren van de schildklieren en het ongekleurd laten van de bijschildklieren vergemakkelijkt de identificatie van de laatste.
  5. Controleer of de schildklieren zwart worden terwijl de bijschildklieren binnen ~ 5 minuten onbevlekt blijven. Observeer de gemarkeerde bijschildklieren onder gewoon licht met behulp van het licht van een stereomicroscoop of een tafellamp.
    OPMERKING: Meestal hebben knaagdieren twee druppelvormige bijschildklieren op de linker- en rechteroppervlakken van de schildklier. Af en toe kunnen extra bijschildklieren zich verder weg bevinden.
  6. Knip de onbevlekte bijschildklieren nauwkeurig af met een microchirurgische tang en schaar. Gebruik steriele wattenbollen voor hemostase of een gelatinespons als er meer bloedingen zijn.
  7. Sluit de spieren, vetlagen en huid, laag voor laag, met een onderbroken horizontale matrashechting met behulp van 6-0 polyglactine 910-hechtingen (zie materiaaltabel).
  8. Voer voor de schijngroep alle stappen van het preoperatieve preparaat en PTX uit, behalve stap 2.6. Verdoof de ratten en scheid de weefsels boven de luchtpijp. Lokaliseer de bijschildklieren, maar verwijder ze niet. Voer postoperatief herstel en observatie uit samen met de ratten van de PTX-groep.

3. Postoperatief herstel en observatie

  1. Plaats de ratten na de operatie op een thermostatische elektrische deken (37 °C) om hun lichaamstemperatuur te handhaven. Injecteer buprenorfinehydrochloride 0,01 mg/kg subcutaan (s.c) om de 12 uur als postoperatieve analgesie. Breng de ratten over naar een steriele kooi wanneer ze beginnen te bewegen en proberen te kruipen.
  2. Observeer de ratten postoperatief gedurende 2 uur nauwkeurig. Breng de ratten terug naar de opfokkamer, observeer ze routinematig en noteer hun toestand.
  3. Trek 7 dagen na de operatie 10 μL bloed uit de staartader. Meet het serum Ca2+, serum Pi en serum PTH met behulp van geschikte commerciële kits (zie Tabel met materialen). Een succesvolle bijschildklierectomie produceert een gereduceerd serum geïoniseerd Ca2+ niveau 2 SD lager dan dat van schijn-geopereerde ratten (9,00 mmol/L, n = 16).
    OPMERKING: Voor de statistische analyse is gebruik gemaakt van statistische en grafische software (zie Materiaaltabel). Een student's t-test werd gebruikt om de serum- en urineparameters tussen de schijn- en PTX-groepen te vergelijken. p < 0,05 werd als statistisch significant beschouwd. Serum en urinaire Ca2+ en Pi en serumureum en creatinine werden gemeten met commerciële kits volgens de instructies van de fabrikant (zie materiaaltabel). Serum C-telopeptide van type I collageen en osteocalcine werden gemeten met in de handel verkrijgbare ELISA-kits (zie tabel met materialen).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De locaties en het aantal bijschildklieren werden aanvankelijk waargenomen bij ratten onder een dissectiemicroscoop. Vóór de injectie van koolstofnanodeeltjes hadden de schildklieren een doorschijnende rode kleur en waren de bijschildklieren nauwelijks te onderscheiden onder de microscoop (figuur 1A). Na de nanodeeltjesinjectie waren de schildklieren zwart gekleurd, terwijl de bijschildklieren onbevlekt bleven (figuur 1B). De zorgvuldige dissectie van de lichtgekleurde bijschildklieren liet de schildklieren onaangeroerd (figuur 1C). Over het algemeen waren de bijschildklieren verdeeld over de laterale of achterste randen van de schildklier.

Figure 1
Figuur 1: Het verschijnen van de schildklier en bijschildklieren tijdens de chirurgische ingrepen. (A) De schildklieren (witte stippellijn) bevinden zich lateraal aan de luchtpijp. (B,C) De schildklieren vertoonden zwarte kleuring (witte stippellijn) na de injectie van de koolstofnanodeeltjes, terwijl de bijschildklieren (gele stippellijn) een lichte kleur vertoonden. Schaalstaven = 2 mm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De operatietijd van preoperatieve voorbereiding tot PTX-voltooiing was ongeveer 20 minuten. De 4 weken overleving van de postoperatieve ratten was 90,9% (60/66). De PTX-ratten bleken 1 week na de operatie gebocheld te zijn. Tegelijkertijd werd een schijncontrolegroep opgericht door alle stappen in het protocol uit te voeren, behalve stap 2.6. Alle overlevende koolstofnanodeeltje-gelabelde PTX-ratten hadden een lager gemiddeld geïoniseerd Ca 2 + -niveau, dat2 SD lager was dan dat van de sham-geopereerde groep. Het hypoparathyreoïdiefenotype bij PTX-ratten met koolstofnanodeeltjelabel, aangetoond door verminderd serumcalcium, verhoogd serumfosfaat en onopgemerkte PTH, bleef stabiel gedurende de monitoringperiode van 4 weken.

7 dagen na de operatie waren de serum-Ca 2+- en PTH-spiegels significant verlaagd bij de PTX-ratten in vergelijking met de schijngroep (Ca2+ = 4,97 mmol/L ± 0,99 mmol/L vs. 8,98 mmol/L ± 0,58 mmol/L, p < 0,05; PTH = 13,13 pg/ml ± 6,58 v pg/ml s. 313,06 pg/ml ± 75,24 pg/ml, p < 0,05). Serum Pi was significant verhoogd na de PTX-operatie (Pi = 13,90 mmol/L ± 1,77 mmol/L vs. 7,46 mmol/L ± 1,28 mmol/L). De serumspiegels van ureum en creatinine waren vergelijkbaar tussen de schijn- en PTX-groepen 7 dagen na de PTX-operatie (ureum = 8,71 mmol/l ± 0,81 mmol/l vs. 8,84 mmol/l ± 0,89 mmol/l, p > 0,05; creatinine = 49,03 μmol/l ± 13,14 μmol/l vs. 53,15 μmol/l ± 18,28 μmol/l, p > 0,05). 14 dagen na de PTX-operatie waren de ca 2+ en pi-spiegels in de urine significant verlaagd (Ca 2+ = 2,33 mmol/l ± 0,53 mmol/l vs. 7,18 mmol/l ±4,27 mmol/l, p < 0,05; Pi = 2,40 mmol/L ± 1,90 mmol/L vs. 5,29 mmol/L ± 1,52 mmol/L, p < 0,05) (Figuur 2).

Figure 2
Figuur 2: Serum Ca 2+, Pi, PTH, ureum en creatinine niveaus en urinaire Ca2+ en Pi niveaus na koolstof-nanodeeltjes-geassisteerde bijschildklierectomie. (A) De PTX-ratten vertoonden stabiele hypocalciëmie en hyperfosfatemie gedurende de observatieperiode van 4 weken (N = 4). (B) Serum PTH was 7 dagen na de operatie niet detecteerbaar bij de PTX-ratten (N = 8). (C,D) De serumspiegels van ureum en creatinine waren 7 dagen na de operatie vergelijkbaar tussen de sham- en PTX-groepen (N = 5). (E,F) De urinaire Ca2+ en Pi niveaus waren significant verlaagd 14 dagen na PTX chirurgie (N = 8). De foutbalken geven de standaarddeviatie aan. Afkortingen: PTX = bijschildklierectomie; Ca++ = geïoniseerd calcium in serum; PTH = bijschildklierhormoon; Pi = geïoniseerd fosfor in serum. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Er waren geen significante verschillen in lichaamsgewicht tussen de PTX- en schijngroepen op postoperatieve dag 7 (POD7), POD14 en POD28 (lichaamsgewicht op POD0 = 256,40 g ± 4,76 g vs. 252,56 g ± 6,69 g, p > 0,05; lichaamsgewicht op POD7 = 266,00 g ± 6,93 g vs. 257,44 g ± 30,56 g, p > 0,05; lichaamsgewicht op POD14 = 294,80 g ± 25,90 g vs. 288,22 g ± 37,35 g, p > 0,05; lichaamsgewicht op POD28 = 327,75 g ± 24,82 g vs. 324,17 g ± 57,97 g, p > 0,05). Bovendien was serum C-telopeptide van type I collageen (CTX-1) statistisch verlaagd op POD28 (CTX-1 = 82,03 pg/ml ± 8,98 pg/ml vs. 100,33 pg/ml ± 6,36 pg/ml, p < 0,05). Serumosteocalcine vertoonde geen significant verschil op POD28 (osteocalcine = 913,66 pg/ml ± 378,03 pg/ml vs. 1066,17 pg/ml ± 549,80 pg/ml, p > 0,05) (figuur 3).

Figure 3
Figuur 3: Lichaamsgewicht, bloed C-telopeptide van type I collageen en osteocalcine niveaus na koolstof-nanodeeltje-geassisteerde bijschildklierectomie. (A) Er waren geen significante verschillen in lichaamsgewicht tussen de PTX- en sham-groepen op POD7, POD14 en POD28 (N = 14). (B) De PTX-ratten vertoonden een statistische afname van serum C-telopeptide van type I collageen (N = 4). (C) Er waren geen significante verschillen in de serumosteocalcinespiegels (N = 5). De foutbalken geven de standaarddeviatie aan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Epidemiologische rapporten geven aan dat de detectie van schildklieraandoeningen aanzienlijk is toegenomen en dat het aantal uitgevoerde gerelateerde operaties dienovereenkomstig is toegenomen19,20. De incidentie van postoperatieve hypoparathyreoïdie is ongeveer 7,6%8,21, terwijl de verhoogde morbiditeit van verworven hypoparathyreoïdie ervoor heeft gezorgd dat deze zeldzame ziekte meer onderzoeksaandacht heeft gekregen. Het is daarom bijzonder belangrijk om een geschikt diermodel vast te stellen om de pathogenese van de ziekte te onderzoeken en om de resultaten van nieuwe therapeutische behandelingen te testen. Op dit moment zijn er echter beperkte diermodellen beschikbaar. Bovendien blijven het slagingspercentage, de overlevingskans en de moeilijkheid van chirurgische procedures bij het produceren van dergelijke modellen problematisch. Onze groep heeft eerder twee HypoPT-modellen bij muizen gemeld. Bij PTHcre + / Rosa-mTmG-muizen werden de bijschildklieren fluorescerend gelabeld om de bijschildklieren nauwkeurig te ontleden, en deze methode was ook nuttig voor het vinden van bijschildklieren met abnormale anatomische verdeling om het slagingspercentage van chirurgie te verbeteren14. Een andere modelleringsbenadering gebruikte transgene muizen, waarbij bijschildkliercellen het doelwit konden zijn van difterietoxine. De bijschildklieren kunnen dan worden vernietigd door de systemische toediening van het difterietoxine zonder dat een operatie nodig is14,15. De bovengenoemde methoden vereisen echter uitgebreide kruising van transgene muizen, wat resulteert in relatief hoge tijd- en kostenvereisten. Bovendien kan de systemische toediening van difterietoxine wijdverspreide bijwerkingen hebben. Momenteel is thyro-parathyroidectomie (TPTX) de gebruikelijke procedure die wordt uitgevoerd om de resectie van de bijschildklierente garanderen 12. Hoewel de techniek gemakkelijk kan worden uitgevoerd en een hoog slagingspercentage heeft, kan de schade aan de schildklier niet worden genegeerd. De potentiële impact van letsel aan of vernietiging van de schildklier op de experimentele resultaten kan aanzienlijk zijn, wat betekent dat dit een belangrijke beperking is van alle studies op dit gebied21,22.

In de huidige studie werd een koolstofnanodeeltjessuspensie, vaak gebruikt om de schildklieren in de klinische praktijk te visualiseren, geïnjecteerd om de PTX-operatie te verbeteren. Deze methode is veilig, snel en zeer haalbaar. Het kan de schildklieren effectief labelen met een zwarte vlek en de bijschildklieren onbevlekt laten, wat de precieze identificatie en dissectie van de bijschildklieren mogelijk maakt terwijl letsel aan de schildklieren wordt vermeden. Deze etiketteringsmethode heeft hetzelfde effect als die welke wordt bereikt met behulp van de fluorescerende etikettering van transgene muizen, maar wordt niet beperkt door het genotype. Bovendien is de operatietijd van koolstof-nanodeeltjes-geassisteerde PTX ongeveer 20 minuten, wat tijd bespaart in vergelijking met de 2 uur operatie die nodig is voor 5-ALA fluorescentie-identificatie23. Bovendien kan deze modelleringsmethode vanwege de bioveiligheid van de koolstofnanodeeltjes24 worden gebruikt bij ratten vanaf 7 dagen oud. Een cruciale stap die tijdens de operatie moet worden opgemerkt, is dat de dosering van de koolstofnanodeeltjessuspensie kan worden aangepast aan het gewicht van de ratten. Het volume koolstofnanodeeltjessuspensie dat in deze studie wordt gebruikt (1 μL) is voldoende voor een operatie bij volwassen ratten, zelfs als er een bepaalde hoeveelheid verloren gaat in de spuit. De verdeling van alle bijschildklieren is moeilijk te identificeren voor beginners en veel oefening wordt aanbevolen.

De huidige studie heeft enkele beperkingen. Het is bijvoorbeeld onmogelijk om afgelegen bijschildklieren te identificeren die niet aan de schildklier zijn bevestigd met behulp van koolstofnanodeeltjes. Als de serumparameters na de operatie ongewijzigd blijven, kan dit erop wijzen dat sommige verre bijschildklieren aanwezig waren en niet werden verwijderd. De kleuringsperiode die nodig is voor de optimale differentiatie en identificatie van de bijschildklieren werd niet gemeten; De schildklieren waren echter binnen 5 minuten na toediening van nanodeeltjes goed gekleurd en behielden de vlek tijdens de hele chirurgische procedure. De werking van de schildklieren tijdens de follow-upperiode werd in dit onderzoek niet geregistreerd. In onze vorige studie, waarbij een transgeen muismodel werd gebruikt om de bijschildklieren te identificeren en te verwijderen, bleek de schildklierfunctie echter behouden te zijn15. De tolerantie van de ratten voor de koolstofnanodeeltjes werd ook niet getest in deze studie; Deze nanodeeltjes zijn echter commercieel gebruikt als geneesmiddelen in klinische operaties16. Over het algemeen stelt deze methode onderzoekers in staat om een dier te kiezen met een gewenst genotype en een operationeel tijdstip. Uiteindelijk wordt verwacht dat deze aanpak nuttige rattenmodellen zal opleveren voor verworven hypoparathyreoïdie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door NSFC-subsidie 81800928, onderzoeksfinanciering van de West China School / Hospital of Stomatology Sichuan University (nr. RCDWJS2021-1) en de State Key Laboratory of Oral Diseases Open Funding-subsidie SKLOD-R013.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bilezikian, J. P., et al. Hypoparathyroidism in the adult: Epidemiology, diagnosis, pathophysiology, target-organ involvement, treatment, and challenges for future research. Journal of Bone and Mineral Research. 26 (10), 2317-2337 (2011).
  2. Bilezikian, J. P. Hypoparathyroidism. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 105 (6), 1722-1736 (2020).
  3. Underbjerg, L., Sikjaer, T., Mosekilde, L., Rejnmark, L. Postsurgical hypoparathyroidism-Risk of fractures, psychiatric diseases, cancer, cataract, and infections. Journal of Bone and Mineral Research. 29 (11), 2504-2510 (2014).
  4. Underbjerg, L., Sikjaer, T., Mosekilde, L., Rejnmark, L. The epidemiology of nonsurgical hypoparathyroidism in Denmark: A nationwide case finding study. Journal of Bone and Mineral Research. 30 (9), 1738-1744 (2015).
  5. Astor, M. C., et al. Epidemiology and health-related quality of life in hypoparathyroidism in Norway. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 101 (8), 3045-3053 (2016).
  6. Rodriguez-Ortiz, M. E., et al. Calcium deficiency reduces circulating levels of FGF23. Journal of the American Society of Nephrology. 23 (7), 1190-1197 (2012).
  7. Davies, B. M., Gordon, A. H., Mussett, M. V. A plasma calcium assay for parathyroid hormone, using parathyroidectomized rats. The Journal of Physiology. 125 (2), 383-395 (1954).
  8. Clarke, B. L., et al. Epidemiology and diagnosis of hypoparathyroidism. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 101 (6), 2284-2299 (2016).
  9. Liu, Y., Shan, Z. Expert consensus on diagnosis and treatment for elderly with thyroid diseases in China. Aging Medicine. 4 (2), 70-92 (2021).
  10. Sulejmanovic, M., Cickusic, A. J., Salkic, S., Bousbija, F. M. Annual incidence of thyroid disease in patients who first time visit department for thyroid diseases in Tuzla Canton. Materia Socio-Medica. 31 (2), 130-134 (2019).
  11. Liao, H. W., et al. Relationship between fibroblast growth factor 23 and biochemical and bone histomorphometric alterations in a chronic kidney disease rat model undergoing parathyroidectomy. PloS One. 10 (7), 0133278 (2015).
  12. Russell, P. S., Gittes, R. F. Parathyroid transplants in rats: A comparison of their survival time with that of skin grafts. The Journal of Experimental Medicine. 109 (6), 571-588 (1959).
  13. Sakai, A., et al. Osteoclast development in immobilized bone is suppressed by parathyroidectomy in mice. Journal of Bone and Mineral Metabolism. 23 (1), 8-14 (2005).
  14. Bi, R., Fan, Y., Luo, E., Yuan, Q., Mannstadt, M. Two techniques to create hypoparathyroid mice: parathyroidectomy using GFP glands and diphtheria-toxin-mediated parathyroid ablation. Journal of Visualized Experiments. (121), e55010 (2017).
  15. Bi, R., et al. Diphtheria toxin- and GFP-based mouse models of acquired hypoparathyroidism and treatment with a long-acting parathyroid hormone analog. Journal of Bone and Mineral Research. 31 (5), 975-984 (2016).
  16. Huang, Y., et al. Carbon nanoparticles suspension injection for photothermal therapy of xenografted human thyroid carcinoma in vivo. MedComm. 1 (2), 202-210 (2020).
  17. Zhang, R. J., Chen, Y. L., Deng, X., Yang, H. Carbon nanoparticles for thyroidectomy and central lymph node dissection for thyroid cancer. The American Surgeon. , (2022).
  18. Long, M., et al. A carbon nanoparticle lymphatic tracer protected parathyroid glands during radical thyroidectomy for papillary thyroid non-microcarcinoma. Surgical Innovation. 24 (1), 29-34 (2017).
  19. Li, Y., et al. Efficacy and safety of long-term universal salt iodization on thyroid disorders: Epidemiological evidence from 31 provinces of mainland China. Thyroid. 30 (4), 568-579 (2020).
  20. Powers, J., Joy, K., Ruscio, A., Lagast, H. Prevalence and incidence of hypoparathyroidism in the United States using a large claims database. Journal of Bone and Mineral Research. 28 (12), 2570-2576 (2013).
  21. Zihao, N., et al. Promotion of allogeneic parathyroid cell transplantation in rats with hypoparathyroidism. Gland Surgery. 10 (12), 3403-3414 (2021).
  22. Goncu, B., et al. Xenotransplantation of microencapsulated parathyroid cells as a potential treatment for autoimmune-related hypoparathyroidism. Experimental and Clinical Transplantation. , (2021).
  23. Jung, S. Y., et al. Standardization of a physiologic hypoparathyroidism animal model. PLoS One. 11 (10), 0163911 (2016).
  24. Chen, W., Lv, Y., Xie, R., Xu, D., Yu, J. Application of lymphatic mapping to recognize and protect parathyroid in thyroid carcinoma surgery by using carbon nanoparticles. Journal of Clinical Otorhinolaryngology, Head, and Neck Surgery. 28 (24), 1918-1920 (1924).

Tags

Geneeskunde Nummer 197
Generatie van hypoparathyroïde ratten <em>via</em> koolstof-nanodeeltje-geassisteerde bijschildklierectomie
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Song, Y., Li, P., Lyu, P., Yu, Y.,More

Song, Y., Li, P., Lyu, P., Yu, Y., Chen, X., Cui, C., Bi, R., Fan, Y. Generation of Hypoparathyroid Rats via Carbon-Nanoparticle-Assisted Parathyroidectomy. J. Vis. Exp. (197), e64611, doi:10.3791/64611 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter