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.
نقدم اثنين من التقنيات المجهرية التنظيرية في القوارض لتسليم المخدرات محددة في الأذن الوسطى بحيث قد تصل إلى الأذن الداخلية. يتكون الإجراء الأول من ثقب في الفقاعة الطبلية، ووصف bullostomy. والثاني هو حقن بطريق غشاء الطبل. كلا محاكاة الإجراءات داخل الطبلة السريرية البشرية.
استخدمت الشيتوزان-سكرولي (CGP) وRinger's عازلة اللاكتات (RL) كوسائل حيويا لتسليم المخدرات المحليين. CGP هو بوليمر قابلة للتحلل سامة تستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصيدلانية. وهو سائل لزج في RT لكنها تجميده إلى مرحلة شبه صلبة في درجة حرارة الجسم. RL هو الحل متساوي التوتر المستخدمة في الإدارات عن طريق الوريد في البشر. يتم وضع كمية صغيرة من هذه المركبات بدقة على مكانة جولة النافذة (RW) عن طريق bullostomy. وحقن بطريق غشاء الطبل يملأ الأذن الوسطى ويسمح أقل سيطرة ولكن الوصول الأوسع إلى الأذن الداخلية.
<p clasالصورة = "jove_content"> تم دراسة ملامح سلامة كل من التقنيات ومقارنة باستخدام الاختبارات الوظيفية والشكلية. سماع تم تقييمها من قبل تسجيل جذع الاستجابة السمعية (ABR) قبل وعدة مرات بعد جراحة. تمت دراسة مستوى التهندس الخلوي والحفاظ على الهياكل قوقعة من خلال تقنيات النسيجية التقليدية في ثابت لامتصاص العرق وdecalcified عينات القوقعة. في موازاة ذلك، وتم أخذ عينات قوقعة غير المثبتة وتجمد فورا لتحليل ملامح التعبير الجيني من علامات للالتهابات التي كتبها الكمي عكسي الناسخ تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR QRT-).كلا إجراءات مناسبة وسائل إيصال المخدرات إلى الماوس الأذن الوسطى، على الرغم من حقن بطريق غشاء الطبل أثبت أنه أقل الغازية مقارنة bullostomy.
ضعف السمع هو العجز الحسي البشري الأكثر شيوعا ويؤثر على 5.3٪ من السكان في جميع أنحاء العالم، و 30٪ من الأفراد فوق سن ال 65 ( http://www.who.int/topics/deafness/en ، تحديث 2016). فقدان السمع يؤثر على اكتساب اللغة لدى الأطفال وتسارع التدهور المعرفي لدى كبار السن. لذلك، بل هو مشكلة الرعاية الصحية كبيرة مع آثار اجتماعية واقتصادية هائلة. يمكن أن يكون سبب عيوب وراثية وعوامل بيئية أو مزيج من الاثنين معا 1، والتي في النهاية إحداث ضرر وموت خلايا الشعر والخلايا العصبية في قوقعة الأذن. هذه الخلايا لا تجديد في الثدييات، وبالتالي فقدان الخلوية وفقدان السمع يصاحب ذلك لا يمكن عكسها. تستند خيارات السريرية على الأجهزة التعويضية، بما في ذلك السمع والقوقعة والأذن الوسطى وزرع العظام التوصيل 2. للأسف، لا توجد trea التصالحية طبي محددوتتركز tments لضعف السمع، وبالتالي العديد من خطوط الأبحاث على تطوير علاجات وقائية وتعويضية. وتشمل خيارات علاجية جديدة الجينات وعلاجات الخلايا وكذلك تطوير جزيئات صغيرة للعلاج الدوائي 2.
واحدة من أهم التحديات في العلاج الدوائي القوقعة هو تسليم المخدرات. العلاجات الجهازية محدودة الفاعلية في القوقعة بسبب حاجز الدم متاهة 3، البطانة مستمرة في اتصال مع الأوعية الدموية القوقعة، الذي يعمل بمثابة حاجز مادي والكيمياء الحيوية للحفاظ الداخلي التوازن الأذن السائل، وبالتالي الحد من مرور المخدرات إلى الأذن الداخلية. ومن منفذة فقط إلى جزيئات صغيرة ذواب في الشحوم، على الرغم من نفاذية يمكن زيادة خلال التهاب القوقعة، وأيضا مع استخدام مدرات البول أو وكلاء الاسموزي. حجم المخدرات التي تصل في نهاية المطاف إلى القوقعة بعد تخفيض الإدارة النظامية.وبالتالي، هناك حاجة جرعات عالية قد يسبب سمية العضوية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن الاستقلاب الكبدي من المخدرات تنتج نواتج سامة أو غير نشطة 4، 5، 6، 7. في المقابل، تدخلات محلية تسمح للوضع كمية محدودة معروفة من المخدرات في الأذن الوسطى أو الداخلية من دون آثار جانبية غير مرغوب فيها 4، 7، 8، 9. في الممارسة السريرية الحالية، والإدارات داخل الطبلة تقتصر على بعض الأمراض قوقعة، مثل جنتاميسين في مرض مينيير 10، القشرية في الصمم المفاجئ، مرض مينيير، محصنة بوساطة والضوضاء التي يسببها فقدان السمع، 11، 12، 13، 1عامل النمو الذي يشبه الانسولين 4 و 15 و 1 (IGF1) في الصمم المفاجئ 4 و 16 و 17.
يجب أن الصياغات للإدارة المحلية الحفاظ على التوازن الحساس (درجة الحموضة والأسمولية) من السوائل القوقعة. وبالإضافة إلى ذلك، من المهم جدا للحفاظ على عقم في جميع مراحل عملية لتجنب التلوث الجرثومي من السائل المخي الشوكي. وسواغ تستخدم لتوصيل الدواء يجب أن يكون حيويا، nonototoxic ومن الاتساق المناسب. ينصح حلول السائلة لحقن intracochlear، ولكن ليست مناسبة للمسار داخل الطبل نظرا للتخليص من خلال القناة السمعية. في هذه الحالة، وعادة ما تقوم العقاقير التي كتبها المواد الهلامية شبه صلبة لزيادة بقائها في الأذن الوسطى 4 و 18 و 19. بديل التنفسي تسليممللي تستخدم ناقلات لزيادة مرور المخدرات إلى الأذن الداخلية هي الجسيمات النانوية 20 والفيروسات الغدية 21 هنا قارنا سيارتين: CGP وحل RL. CGP هو هيدروجيل التي شكلتها الشيتوزان، وهو السكاريد خطية مؤلفة من D الجلوكوزامين وN-أسيتيل-D الجلوكوزامين تم الحصول عليها من قذائف القشريات، وβ-سكرولي، البوليول التي تشكل درعا من المياه في جميع أنحاء سلاسل الشيتوزان ويحافظ عليه في شكل سائل. CGP هو للحرارة ويمكن أن يتحلل من الليزوزيم، والسماح لإطلاق سراح المخدرات مستمر في الأذن الوسطى 22، 23، 24، 25. الهلاميات المائية الشيتوزان قاعدة هي وسائل مناسبة للتطبيقات السريرية مثل تسليم المخدرات نظرا لعدم وجود المناعة وعدم تفعيل التفاعلات الالتهابية المحلية 23، 24. على الغيرإيه ناحية، عازلة RL هو حل متساوي التوتر غير بالبيروجينات (273 ملي أوزمول / L ودرجة الحموضة 6.5) المخصصة للإدارة عن طريق الوريد في البشر كمصدر للمياه والشوارد، وخاصة في فقدان الدم أو صدمة أو حرق إصابات بسبب تركات التمثيل الغذائي اللاكتات في الكبد مواجهة الحماض.
نحن هنا وصف ومقارنة بين الأساليب الجراحية التي تم صقلها لتسليم المخدرات المحليين على الماوس الأذن الداخلية. تم تقييم درجة الأمان لكلا تقنيات باستخدام الاختبارات الوظيفية، المورفولوجية والجزيئية. السمع وتقييمها باستخدام استجابة الدماغ السمعية (ABR) 26، 27 التي أجريت قبل وبعد جراحة في أوقات مختلفة. واستخدمت الإجراءات نقطة النهاية لتشريح القوقعة ومقارنة تأثير التشريحية، الخلوية والجزيئية لهذه الإجراءات المجهرية اثنين.
تسليم المخدرات المحليين إلى الأذن الداخلية يمكن أن يتم مباشرة عن طريق الحقن intracochlear أو غير مباشر من قبل الإدارة داخل الطبلة، ووضع الدواء في الأذن الوسطى 4، 19، 39. إدارة Intracochlear يوفر التحكم وتوصيل الدواء الدقيق إلى القوقعة، وتجنب نشرها من خلال الأغشية النافذة،-القاعدية لقمية التدرجات تركيز والتخليص من خلال القناة السمعية. ومع ذلك، فإنه عادة ما يكون إجراء الغازية للغاية تتطلب جراحة معقدة وحساسة 7، 39. في هذا السياق، وصناعة يتطور الجديدة، المغلفة، وزرع أجهزة لالمستدام الإفراج المخدرات 40 و 41. من ناحية أخرى، والإدارة داخل الطبلة هو إجراء مينيملي والسهل القيام بها التي تسمح للحقن كميات أكبر من دالبساط في الأذن الوسطى، على الرغم من أن الدوائية ليست سهلة للسيطرة. يتم مسح معظم المخدرات عن طريق النفير وجزء المتبقية له على الانتشار عبر غشاء RW للوصول إلى القوقعة 18. RW هو موقع امتصاص الحد الأقصى من المواد من الأذن الوسطى إلى طبلي قناة مليئة perilymph من القوقعة 7. وهو نصف نافذ هيكل ثلاث طبقات، على الرغم من نفاذية لها تعتمد على خصائص المخدرات (الحجم، والتركيز، والذوبان والشحنة الكهربائية) وعلى أنظمة النقل عبر الغشاء (نشرها، النقل النشط أو البلعمة) 42. نافذة بيضاوية وكبسولات الأذنية ومداخل بديلة ولكن أقل فعالية لالقوقعة 43 و 44.
نحن هنا لشرح ومقارنة بين الطرق المجهرية لتسليم المستهدفة المخدرات في الماوس الأذن الوسطى: bullostomy وtranstympaإجراءات حقن شركة الاستثمارات الوطنية. الخطوات الحاسمة المشتركة بين هذه الإجراءات ما يلي: أ) تقييم السمع قبل وبعد الجراحة المجهرية، ب) إعداد الحل مركبة متجانسة تحت ظروف معقمة، ج) بالإشراف الدقيق على إجراء التخدير ومراقبة الحيوانات درجة حرارة الجسم والثوابت، والرابع ) وضع البطيء للحجم المناسب من المركبات التي تستهدف RW، والرابع) أخذ عينات قوقعة لاستكمال التحليل الجزيئي والصرفي.
وقد وصفت النهج خلف الأذن وبطني لbullostomy 7، 45. استخدمنا تقريب بطني لأنه في تجربتنا أنه أدى في أقل معدلات الاعتلال وقدمت وصول أفضل إلى RW 46. تتم الحقن بطريق غشاء الطبل عادة من خلال بارس الموتر من الغشاء الطبلي، الأمامي أو الخلفي للالمقبض المطرقة 12. فيهذا العمل أجرينا تعديلا لهذه التقنية، وحقنة من خلال الرخو بارس خارج المطرقة مع ثقب إضافي السابق للالموتر بارس للسماح إخلاء الهواء أثناء الحقن.
كان حقن بطريق غشاء الطبل أقل الغازية من bullostomy، على الرغم من أن كلا microsurgeries كانت السريع (20 و 5 دقائق في الأذن لbullostomy ونهج بطريق غشاء الطبل على التوالي)، مع أوقات الاستجمام بعد الجراحة قصيرة ولا الاعتلال. الأهم من ذلك، حافظت كل من إجراءات الاستماع وكانت المعلمات ABR مماثلة لتلك التي تقرر قبل المجهرية. يأخذ نهج بطريق غشاء الطبل وقتا أقل من bullostomy ويمكن أن يؤديها في كلتا الأذنين من نفس الحيوان خلال نفس التدخل. مزايا حقن بطريق غشاء الطبل وبالتالي أنه لا يمكن أن يؤديها على المستوى الثنائي والمتكررة، إذا لزم الأمر. من ناحية أخرى، يوفر bullostomy الوصول البصري المباشر لغشاء RW، وتتيح للfilliنانوغرام من مكانة RW. في المقابل، حقن بطريق غشاء الطبل لا يسمح للسيطرة على وضع السيارة في محراب RW.
تصف الإجراءات التي أعلن عنها في هذا العمل كيفية إجراء تسليم السيارة المخدرات المحليين إلى الأذن الوسطى لتطبيقات ما قبل السريرية مثل تقييم تسميم أذني وتقييم فعالية في فقدان السمع. ووصف اثنان من الإجراءات المجهرية التي توفر طرق بديلة منها مزايا وعيوب محددة. كلا حفاظ على السمع ولا يؤدي إلى تغييرات شكلية. يوصف التهاب موضعي نتيجة مضاعفات محتملة من bullostomy. وصفت مجموعة من التقنيات التكميلية أيضا عن الإجراءات بعد الجراحة، بما في ذلك السمع والتقييمات التعبير علامة المورفولوجية والتهابات. وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه التقنيات لتقييم ما قبل السريرية لعلاجات جديدة لفقدان السمع، بما في ذلك النهج الوراثية الخلوية والدوائية، في النماذج الحيوانية. داخل الطبل administratأيونات ضمان وصول العلاج في الأذن الوسطى، في اتصال مع الغشاء النافذة المستديرة، وتسهيل مرور في perilymph دون الضرر القوقعة واضح.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب أود أن أشكر علم الجينوم ومرافق موسع Neurofunctional التقييم (IIBM، CSIC-UAM) لدعمها التقني. وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من الإسبان "MINISTERIO دي ECONOMIA ذ Competitividad" (FEDER-SAF2014-53979-R) والاتحاد الأوروبي (FP7-AFHELO وFP7-PEOPLE-TARGEAR) إلى 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 |