Способ моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных Российский патент 2023 года по МПК G09B23/28 

Область техники

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине, а именно к созданию модели острого постлучевого пневмонита (ОПП) у лабораторных животных с целью дальнейшего исследования патофизиологических процессов фиброзирования легких после проведения лучевой терапии (ЛТ), при применении сочетанных методов лечения с использованием лекарственных средств, в частности химиопрепаратов, для прогнозирования исходов ОПП при применении того или иного способа лечения.

Лучевая терапия является единственным методом лечения при раке легкого, для которого есть показания на всех стадиях заболевания и при любых общих состояниях пациента. Моделирование показало, что 77% пациентов с раком легкого имеют научно обоснованные показания к ЛТ (Vinod S., 2015). Острый постлучевой пневмонит является одной из разновидностей радиационно-индуцированных поражений легких и остается наиболее частым осложнением ЛТ у человека. Частота встречаемости варьирует от 15,4 до 61% случаев, причем у 3,7% пациентов заболевание является причиной смерти (Н.Л. Семищева с соавт., 2014). Несмотря на совершенствование средств и методик ЛТ, ОПП встречается также при лучевом лечении рака молочной железы, области средостения, когда в зону облучения попадает ткань легкого. Лучевые повреждения легких возникают в связи с тем, что толерантность легочной ткани к лучевым воздействиям существенно ниже, чем дозы, которые используется при радикальном лечении злокачественных опухолей. По данным КТ исследований ОПП обычно возникает через 3-6 месяцев после проведения ЛТ, применение химиолучевого лечения приводит к более значительному повреждению структуры и функции ткани легкого.

Животные модели ОПП являются важным инструментом для изучения патофизиологии заболевания, для выявления потенциальных терапевтических мишеней и тестирования эффективности и безопасности новых фармакологических методов лечения до их испытания на людях. Активное внедрение методов фракционированного облучения при лечении онкологических заболеваний человека и технологические достижения в области создания высококонцентрированных полей ионизирующего облучения требуют разработки современных моделей лучевых поражений с использованием лабораторных животных. Так, установка SmART+ (Precision Inc., США), совмещающая в себе возможности выполнения томографических исследований (КТ) и рентгеновского облучения мелких животных (мыши, крысы, кролики и т.п.), позволяет в полной мере воспроизвести весь процесс сеанса ЛТ человека. Использование данного типа оборудования для моделирования лучевых поражений органов и тканей позволяет обеспечить получение воспроизводимых результатов за счет автоматизации процессов разметки области облучения на основании предварительного КТ-сканирования. Однако важно понимать, что животные модели имеют ограничения, и результаты исследований на животных следует интерпретировать с осторожностью и подтверждать в исследованиях на людях.

Уровень техники

Известен способ моделирования и детектирования радиационно-индуцированного повреждения легких у крыс с помощью облучения источником гамма-излучения на основе кобальта-60 с последующем гистологическим анализом (Jacob R.E., 2013). Недостатком данного способа является использование неавтоматизированного способа облучения, отсутствие воспроизводимости метода вследствие использования свинцового коллиматора без четкой фиксации животных, замена точного математического моделирования на расчет поглощенной дозы с помощью ткане-эквивалентной камеры. Также этот способ не позволяет осуществлять фракционированное облучение выбранной области – современный метод облучения, который часто применяется в клинической практике.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей изобретения является разработка способа моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных (мыши, крысы, кролики и т.д.).

Технический результат заключается в возможности моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных, имеющих рентгенологические и морфогистологические признаки, характерные для острого постлучевого пневмонита у человека после высокодозного ионизирующего облучения легких.

Технический результат достигается при помощи способа моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных, характеризующийся тем, что проводят внутрибрюшинный наркоз, выполняют топометрическое сканирование при помощи компьютерной томографии, определят зоны облучения и размер поглощенной дозы, выполняют облучение животного. При этом облучение проводят в области средней доли левого легкого в ортогональной проекции, обеспечивают минимальное вовлечение окружающих органов и тканей, из двух противоположных положений облучателя, в суммарной дозе 16 Гр с мощностью дозы 3 Гр/мин. Затем каждые 2 недели после выполнения облучения животным выполняется контрольное КТ-сканирование и анализ формирования рентгенологической картины «матового стекла». Через 6-8 недель достигаются рентгенологические и гистологические признаки острого постлучевого пневмонита, подтверждаемые гистологическим исследованием.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена рентгеноскопическая картина формирования острого постлучевого пневмонита левого легкого (0, 2, 4, 6 нед.).

Осуществление изобретения

Экспериментальная работа осуществлялась согласно этическим нормам, регламентирующим эксперименты на животных в соответствии с международными и российскими нормативно-правовыми документами («Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях: EST № 123» от 18 марта 1986 г. Страсбург, 1986; Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации» № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» от 01.04.2016 г.; Межгосударственный стандарт ГОСТ 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики»; Euroguide on the accommodation and care of animals used for experimental and other scientific purposes. 2007. FELASA: Federation of European Laboratory Animal Science Associations).

Исследование проводилось на 6 группах по 3 крысы Wistar (питомник ИЦиГ СО РАН) весом 400-500 грамм в каждой, и в 6 группах по 3 кролика в каждой. Подготовка к облучению и все дальнейшие манипуляции производились с соблюдением правил асептики и антисептики. За 12 часов до операции животное лишалось корма, но не воды. Минимальное вовлечение окружающих тканей и органов достигается за счет трехмерного дозиметрического планирования: животному выполняется компьютерное томографическое исследование, проводится оконтуривание органов, рассчитывается дозовое распределение с минимально возможными дозовыми нагрузками на окружающие органы и ткани. Перед облучением врачом-ветеринаром выполнялся наркоз путем внутрибрюшинной инъекции золетила в дозе, рассчитанной исходя из веса животного. После наступления сна животное помещалось на лечебный стол установки SmART+, закреплялось рентген-прозрачными ремнями. Выполнялось топометрическое КТ-сканирование области грудной клетки животного. По результатам сканирования производилось оконтуривание зоны облучения в суммарной дозе 16 Гр с мощностью дозы 3 Гр/мин в области средней доли левого легкого, которое выполняют в ортогональной проекции из двух противоположных положений облучателя, , расчет дозы облучения методом Монте Карло с применением программного обеспечения SmART-ATP. Это минимально-достаточная доза, сочетающая выживаемость животных и получение необходимых морфологических изменений. При таких параметрах облучения экспериментально был получен лучевой пневмонит у животных, проявление которого было доказано рентгенологическим и патоморфологическим методами. Полученные планы облучения загружались в программу управления облучателем Pilot и проводилась выдача дозы. После окончания сеанса облучения животное перемещалось в вольер.

Животные каждой группы выводились из эксперимента через 4, 6, 8, 10, 12 и 16 недель с предварительным КТ-сканированием грудной клетки. Для гистологического исследования забирались правое и левое легкие с окружающими тканями.

В результате анализа компьютерных томограмм обнаружено, что на 6-8 неделях после облучения определяется рентгенологическая картина по типу «матового стекла» в облученной области, что было интерпретировано как проявление ОПП.

В результате гистологических исследований обнаружено, что во всех долях легких фиксируются патологические постлучевые изменения. Наблюдается сформированные и частично лизированные гиалиновые мембраны, пролиферация пневмоцитов II типа, десквамация альвеолярной и эндотелиальной выстилки, появление очагов фибробластической активности и неоанигиогенеза. Воспалительная лимфоцитарная инфильтрация выражена умеренно, наблюдается организация тромбов в мелких сосудах.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных. Способ характеризуется тем, что проводят внутрибрюшинный наркоз, выполняют топометрическое сканирование при помощи компьютерной томографии, определяют зоны облучения и размер поглощенной дозы, выполняют облучение животного. При этом рентгеновское облучение проводят из двух противоположных положений облучателя в суммарной дозе 16 Гр с мощностью дозы 3 Гр/мин в области средней доли левого легкого в ортогональной проекции. Изобретение обеспечивает моделирование острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных, имеющего рентгенологические и морфогистологические признаки, характерные для острого постлучевого пневмонита у человека после высокодозного ионизирующего облучения легких. 1 ил.

Способ моделирования острого постлучевого пневмонита у лабораторных животных, характеризующийся тем, что проводят внутрибрюшинный наркоз, выполняют топометрическое сканирование при помощи компьютерной томографии, определяют зоны для рентгеновского облучения и размер поглощенной дозы, выполняют облучение животного, при этом рентгеновское облучение проводят из двух противоположных положений облучателя, в суммарной дозе 16 Гр с мощностью дозы 3 Гр/мин, в области средней доли левого легкого в ортогональной проекции.