Two microsurgery approaches for local drug delivery to the inner ear are described here and compared in terms of impact on hearing parameters, cochlear cytoarchitecture and expression of inflammatory markers.
אנו מציגים שתי טכניקות מיקרו פולשנית במכרסמים למסירה תרופה ספציפית לתוך האוזן התיכונה, כך שהוא עשוי להגיע אל האוזן הפנימית. ההליך הראשון מורכב ניקוב של הבולה התוף, כינה bullostomy; והשני הוא הזרקת transtympanic. שניהם לחקות נהלי intratympanic קליניים בבני אדם.
Chitosan-glycerophosphate (CGP) חיץ לקטט Ringer's (RL) שמשו כלי רכב ביולוגי למסירת סמים מקומית. CGP הוא פולימר מתכלה רעיל בשימוש נרחב ביישומי תרופות. זהו נוזל צמיג ב RT אבל זה נקרש לשלב מוצק למחצה בטמפרטורת הגוף. RL הוא פתרון איזוטוני המשמש ממשלים תוך ורידים בבני אדם. נפח קטן של הרכב הזה מושם דווקא על החלון העגול (RW) הנישה באמצעות bullostomy. זריקת transtympanic ממלאת את האוזן התיכונה ומאפשרת שליטה פחות אבל גישה רחבה יותר אל האוזן הפנימית.
<p class = "jove_content"> פרופילי הבטיחות בעבודה של שני הטכניקות נחקרו ומשווים באמצעות בדיקות פונקציונליות וצורניות. שמיעה הוערכה על ידי רישום בדיקת ABR (ABR) לפני וכמה פעמים לאחר המיקרו-כירורגיה. רמת cytoarchitecture ושימור מבני שבלול נחקרה על ידי טכניקות היסטולוגית קונבנציונליות בדגימות שבלול paraformaldehyde-קבוע decalcified. במקביל, דגימות שבלול מבולבלות נלקחו ומייד קפוא לנתח פרופילי ביטוי גנים של סמנים דלקתיים על ידי תגובת שרשרת פולימראז כמותיים הופך transcriptase (qRT-PCR).שני התהליכים מתאימים כמו שיטות משלוח סמים לתוך האוזן התיכונה העכבר, למרות הזרקת transtympanic התבררה פחות פולשני לעומת bullostomy.
ליקוי שמיעה הוא הגירעון חושי האדם השכיח ביותר ומשפיע 5.3% מאוכלוסיית העולם, ו -30% מהאנשים מעל גיל 65 ( http://www.who.int/topics/deafness/en , עודכן 2016). אובדן שמיעה משפיע רכישת השפה אצל ילדים ומאיץ ירידה קוגניטיבית אצל אנשים מבוגרים. לכן, זו בעיה משמעותית בריאות עם השפעת סוציו-כלכלית עצומה. זה יכול להיגרם על ידי פגמים גנטיים, גורמים סביבתיים או שילוב של שניהם 1, אשר בסופו של דבר לגרום נזק ומוות של תאים שיער נוירונים שבלול. תאים אלה לא להתחדש ביונקים, ולכן אובדן הסלולר אובדן שמיעה במקביל לא יכול להיות הפוך. אפשרויות קליניות מבוססות על פרוטזות, לרבות מכשירי שמיעת שבלול, אוזן תיכונה שתל עצם הולכה 2. למרבה הצער, אין בגיד משקם רפואי ספציפיtments עבור ליקוי שמיעה ולכן קווי מחקר מספר מתמקדים בפיתוח טיפולים מניעתיים ותיקון. אופציות טיפול חדשניות כוללות גני טיפולים בתאים כמו גם פיתוח של מולקולות קטנות לטיפול תרופתי 2.
אחד האתגרים החשובים ביותר בטיפול תרופתי שבלול הוא משלוח סמים. טיפולים מערכתיים מוגבלים יעילים השבלול בשל מחסום הדם-מבוך 3, האנדותל רציף במגע עם כלי דם שבלול, אשר ממשמש כמחסום פיזי ביוכימיים לשמור על הומאוסטזיס נוזל באוזן פנימי, ולכן להגביל מעבר סמים אל האוזן הפנימית. זה מחלחל רק למולקולות liposoluble קטנות, למרות חדירות ניתן להגדיל במהלך דלקת שבלול, וגם עם השימוש במשתנים או סוכנים האוסמוטי. היקף התרופה שבסופו של דבר מגיעה השבלול לאחר מתן מערכתי מצטמצם;ולכן, מינונים גבוהים שעלולות לגרום לרעילות אורגנית נדרשים. בנוסף, מטבוליזם בכבד של התרופה יכול לייצר מטבוליטים רעילים או פעילים 4, 5, 6, 7. לעומת זאת, התערבויות מקומיות לאפשר ההכנסה של כמות מוגבלת ידועה של התרופה לתוך האוזן התיכונה או פנימית ללא תופעות לוואי לא רצויות 4, 7, 8, 9. בפרקטיקה הקלינית הנוכחית, הממשלים intratympanic מוגבלים פתולוגיות שבלול מסוימים, כגון גנטמיצין במחלת מנייר 10, סטרואידים ב חירשות פתאומית, מחלת מנייר, החיסון בתיווך ואיבוד שמיעה הרעש הנגרם, 11, 12, 13, 14, 15 ו גורם גדילה דמוי אינסולין 1 (IGF1) ב חירשות פתאומית 4, 16, 17.
פורמולציות עבור ממשל מקומי צפוי להישמר הומאוסטזיס העדין (pH ו osmolarity) של נוזלי שבלול. בנוסף, זה מאוד חשוב לשמור על סטריליות בכל התהליך כדי למנוע זיהום החיידקים של הנוזל השדרתי. החומר לא הפעיל המשמש משלוח סמים צריך להיות ביולוגי, nonototoxic ושל העקביות המתאימה. פתרונות נוזלים המומלצים זריקות intracochlear, אך אינם מתאימים מסלול intratympanic בשל הפינוי דרך חצוצרת השמע. במקרה זה, תרופות בדרך כלל מבוצעות על ידי ג'לים חצי מוצק להגדיל הקביעות שלהם באוזן התיכונה 4, 18, 19. syste משלוח אלטרנטיביms לשמש נשאים להגדיל את המעבר של התרופה לאוזן הפנימית הם חלקיקים 20 adenoviruses 21 הנה השווינו שתי מכוניות: CGP ופתרון RL. CGP הוא הידרוג'ל נוצר על ידי chitosan, פוליסכריד ליניארי מורכב D-גלוקוזאמין ו- N-acetyl-D-גלוקוזאמין המתקבל פגזים סרטנאים, ו β-glycerophosphate, polyol המהווה מגן מים ברחבי שרשראות chitosan ושומר אותו בצורה נוזלת. CGP הוא thermosensitive ויכול להיות מושפל על ידי lysozymes, המאפשר שחרור תרופה מתמשך באוזן התיכונה 22, 23, 24, 25. הידרוג Chitosan-הבסיס הם כלי רכב מתאימים ליישומים קליניים כגון משלוח סמים בשל חוסר חיסוני וחוסר ההפעלה של תגובות דלקתיות מקומיות 23, 24. על othיד אה, חיץ RL הוא פתרון איזוטוני הלא pyrogenic (273 mOsm / L ו- pH 6.5) מיועד עירוי לוריד בבני אדם כמקור מים ואלקטרוליטים, במיוחד איבוד דם, טראומה או לשרוף פציעות בגלל תוצרי לוואי של חילוף החומרים לקטט בכבד לנטרל חמצת.
כאן אנו מתארים ולהשוות שתי שיטות כירורגיות אשר שוכללו למסירת סמים מקומית לאוזן העכבר הפנימית. פרופיל הבטיחות של שתי הטכניקות הוערכה באמצעות בדיקות פונקציונליות, מורפולוגיים ומולקולריים. שמיעה הוערך באמצעות בדיקת ABR (ABR) 26, 27 ביצע לפני ואחרי המיקרו-כירורגיה בזמנים שונים. נהלים נקודת הסיום שימשו לנתח שבלול ולהשוות את ההשפעה אנטומיים, תאית ומולקולרית של שני הליכים מיקרו אלה.
משלוח סמים מקומי לאוזן הפנימית יכול להתבצע ישירות על ידי הזרקת intracochlear או בעקיפין על ידי ממשל intratympanic, צבת התרופה באוזן התיכונה 4, 19, 39. ממשל Intracochlear מספק מבוקרת משלוח סמים מדויק השבלול, הימנעות דיפוזיה דרך קרום חלון, בסיס ל-פסגה הדרגתית ריכוז ופינוי דרך חצוצרת השמע. עם זאת, הוא בדרך כלל הליך פולשני מאוד הדורש המיקרו-כירורגיה מורכב ועדין 7, 39. בהקשר זה, תעשיית המפתח חדש, מצופה, תקנית מושתל עבור שחרור תרופה מתמשך 40, 41. מצד השני, ממשל intratympanic הוא הליך פולשני וקל לביצוע מינימאליים המאפשר ההזרקה של כמויות גדולות יותר של דהשטיח לתוך האוזן התיכונה, למרות פרמקוקינטיקה לא קל לשלוט. רוב התרופה אינה מסומנת דרך חצוצרת השמע ואת חלק הנותרים יש לנטרל דרך הממברנה RW להגיע שבלול 18. RW הוא האתר של ספיגה מקסימלית של חומרים מן האוזן התיכונה אל תוך צינור התוף מלא perilymph של השבלול 7. זהו המבנה התלת שכבת semipermeable, למרות החדירות שלה תלויה במאפייני התרופה (גודל, ריכוז, מסיסות מטען חשמלי) ועל מערכות תחבורה הטרנסממברני (דיפוזיה, תחבורה או phagocytosis פעיל) 42. החלון הסגלגל הכמוס otic כניסות ברירה אלא פחות יעילות שבלול 43, 44.
כאן אנו מדגימים ולהשוות שתי שיטות מיקרו עבור שיגור תרופות לתוך האוזן התיכונה העכבר: bullostomy ו transtympaנהלי הזרקת nic. שלבים קריטיים משותפים נהלים אלה כוללים: i) הערכת השמיעה לפני ואחרי המיקרו-כירורגיה, ii) הכנת פתרון רכב הומוגני בתנאים סטריליים, iii) פיקוח קפדני של ההליך וניטור הרדמת טמפרטורה וקבועה גוף חיה, iv מיקום איטי) של הנפח המתאים של רכב מיקוד RW, ו- IV) לקיחת דגימות שבלול להשלים ניתוח מולקולרי מורפולוגיים.
גישות Retroauricular ועל הגחון עבור bullostomy תוארו 7, 45. השתמשנו קירוב הגחון בגלל הניסיון שלנו זה הביא תחלואה פחות וספק גישה נוחה יותר 46 RW. זריקות Transtympanic בדרך כלל מתבצעות דרך pars Tensa של עור התוף, קדמי או אחורי אל "פטיש manubrium 12. בעבודה זו בצעה שינוי של הטכניקה, זריקה דרך pars flaccida מעבר "פטיש עם דיקור נוסף קודם של Tensa pars לאפשר פינוי אוויר במהלך ההזרקה.
הזריקה transtympanic היה פחות פולשנית מאשר bullostomy, למרות microsurgeries הן היו מהירות (20 ו -5 דקות לכל אוזן bullostomy ובגישה transtympanic בהתאמה), עם זמני החלמה לאחר ניתוח קצר ולא תחלואה. והכי חשוב, בשני ההליכים ומתוחזק שמיעה הפרמטרים ABR היו זהים לאלה שנקבעו לפני המיקרו-כירורגיה. הגישה transtympanic לוקח פחות זמן מאשר bullostomy וניתן לבצעו בשתי האוזניים של החיה אותו באותה התערבות. יתרונותיו של הזרקת transtympanic הם ובכך שהיא יכולה להתבצע באופן בילטרלי והן חוזרות ונשנות, אם נדרש. מצד השני, bullostomy מספק גישה ויזואלית ישירה הממברנה RW ומאפשר Filling של נישת RW. לעומת זאת, הזרקת transtympanic אינו מאפשר שליטה מיקום הרכב בגומחה RW.
הנהלים דיווחו בעבודה זו מתארים כיצד לבצע משלוח רכב סמים מקומי אל האוזן התיכונה ליישומים טרום קליניים כגון הערכת ototoxicity והערכה של יעילות ירידה בשמיעה. שני הליכים המיקרו-כירורגיה מתוארים המספקים שיטות חלופיות עם יתרונות ספציפיים ואת חסרונות. שניהם לשמר לשמוע ואינו גורם שינויים מורפולוגיים. דלקת מקומית מתואר סיבוך פוטנציאלי של bullostomy. סט של טכניקות משלימות מתוארים גם עבור הליכים לאחר הניתוח, כולל שימוע, הערכות ביטוי סמן מורפולוגיים דלקתיות. יישומים עתידיים עבור טכניקות אלה כוללים את ההערכה פרה-הקלינית של טיפולים חדשים עבור אובדן שמיעה, כולל גישות גנטיות, הסלולר תרופתי, במודלים של בעלי חיים. administrat Intratympanicיונים להבטיח את המסירה של טיפול באוזן התיכונה, במגע עם קרום חלון עגול, הקלת המעבר אל perilymph ללא נזק שבלול מאליו.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מבקשים להודות ג'נומיקס ומתקני הערכה פולשנית Neurofunctional (IIBM, CSIC-UAM) עבור התמיכה הטכנית שלהם. עבודה זו נתמכה על ידי מענקים של הספרדים "Ministerio דה Economia y Competitividad" (פדר-SAF2014-53979-R) והאיחוד האירופי (FP7-AFHELO ו FP7-אנשים-TARGEAR) כדי IVN.
Ketamine (Imalgene) | Merial | # 2529 | CAUTION: avoid contact of the drug with skin or eyes or accidental self-inflicted injections |
Xylacine (Xilagesic) | Calier | # 6200025225 | |
Lubricant eye gel (Artific) | Angelini | # 784710 | |
Water pump | Gaymar | # TP472 | |
Subdermal needle electrodes | Spes Medica | # MN4013D10SM | |
Low Impedance Headstage (RA4LI) | Tucker-Davis Technologies | ||
Speakers (MF1 Multi-Field Magnetic Speaker) | Tucker-Davis Technologies | ||
System 3 Evoked Potential Workstation | Tucker-Davis Technologies | The System is composed of: RP2 processor, RA16 base station, PA5 attenuator, SA1 amplifier, MA3 microphone amplifier, RA4LI impedance headstage and RA4A medusa pre-amplifier | |
SigGenRP software | Tucker-Davis Technologies | ||
Warming pads (TP pads) | Gaymar | # TP3E | |
Statistics software (SPSS) | IBM | ||
Chitosan (deacetylated) | Sigma-Aldrich | # C3646 | |
Acetic acid (glacial) | VWR | # 20103.295 | CAUTION: flammable liquid, skin corrosion and respiratory and skin sensitizer |
Glycerophosphate | Sigma | # SLBG3671V | |
Ringer´s lactate buffer | Braun | # 1520-ESP | |
Medetomidine (Domtor) | Esteve | # 02400190 | |
Phentanile (Fentanest) | Kern Pharma | # 756650.2 | CAUTION: avoid contact of the drug with open wounds or accidental self-inflicted injections |
Isoflurane (IsoVet) | Braun | # 469860 | CAUTION: Avoid exposures at ceiling concentrations greater than 2ppm of any halogenated anesthetic agent over a sampling period not to exceed one hour. |
Surgical microscope (OPMI pico) | Zeiss | ||
Sterile drape (Foliodrape) | Hartmann | # 277546 | |
Sterilizer | Fine Science Tools | # 18000-45 | |
Scalpel blade | Swann Morton | # 0205 | CAUTION |
Scalpel handle | Fine Science Tools | # 91003-12 | |
Pividone iodine based antiseptic (Betadine) | Meda Pharma SAU | # M-12207 | |
Adventitia scissors (SAS18-R8) | S&T | # 12075-12 | |
Curved scissors | CM Instrumente | # AJ023-18 | |
Forceps | CM Instrumente | # BB019-18 | |
Gelatine sponge (Spongostan) | ProNaMAc | # MS0001 | |
Microlance 27G | Becton Dickinson | # 302200 | |
Microliter syringe (701 RN SYR) | Hamilton | # 80330 | |
Catheter (Microfil 34G) | World Precision Instruments | # MF34G-5 | |
Tissue Adhesive (Vetbond) | 3M | # 1469SB | |
Needle holder (Round handled needle holder) | Fine Science Tools | # 12075-12 | |
Silk surgical suture (Braided Silk 5/0) | Arago | # 990011 | |
Chlorhexidine (Cristalmina) | Salvat | # 787341 | |
Pentobarbital (Dolethal) | Ventoquinol | # VET00040 | CAUTION: avoid contact of the drug with open wounds or accidental self-inflicted injections |
Stereomicroscope (Leica) | Meyer Instruments | # MZ75 | |
Vannas Micro-dissecting (Eye) Scissors Spring Action | Harvard Apparatus | # 28483 | |
Jeweller’s forceps (Dumont) | Fine Science Tools | # 11252-00 | |
RNase Decontamination Solution (RNaseZap) | Sigma-Aldrich | # R2020 | |
RNA Stabilization Solution (RNAlater) | Thermo Fisher Scientific | # R0901 | |
Purification RNA kit (RNeasy) | Qiagen | # 74104 | |
cDNA Reverse Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific | # 4368814 | |
Gene expression assay (TaqMan probes) | Thermo Fisher Scientific | Il1b: Mm00446190_m1 Il6: Mm00446190_m1 Tgfb1: Mm01178820_m1 Tnfa: Mm99999068_m1 Il10: Mm00439614_m1 Dusp1: Mm00457274_g1 Hprt1: Mm00446968_m1 |
|
Real-time PCR System (7900HT) | Applied Biosystems | # 4329001 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Merck | # 1040051000 | TOXIC: PFA is a potential carcinogen |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Merck | # 405491 | CAUTION: harmful if inhaled, may cause damage to respiratory tract through prolonged or repeated exposure if inhaled. |
Hematoxylin solution | Sigma-Aldrich | # HHS16 | |
Eosin Y | Sigma-Aldrich | # E4382 | Hazards: causes serious eye irritation |