반복된 오존 노출에 의해 쥐에 만성 폐쇄성 폐 질환 모델의 생성

Summary

이 연구는 반복적으로 오존의 높은 농도에 쥐를 노출 하 여 새로운 만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD) 동물 모델의 성공적인 세대를 설명 합니다.

Abstract

만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD) 지속적인 공기 흐름 제한 및 폐 parenchymal 파괴에 의해 특징입니다. 그것은 인구 고령 화에 매우 높은 발생률 있습니다. 의약품에 대 한 COPD 초점 주로 증상 수정; 현재 기존의 치료 따라서, 새로운 치료법의 개발이 절실히 필요 합니다. COPD의 자격 갖춘된 동물 모델 기본 메커니즘을 특성화 하는 데 도움이 수와 새로운 약물 검사에 사용할 수 있습니다. 현재 COPD 모델, lipopolysaccharide (LPS) 또는 돼지 췌 장 elastase (PPE)-유도 기종 모델, COPD 모양의 병 변 폐와 기도에서 생성 하지만 그렇지 않으면 인간의 COPD의 병 인을 유사 하지 않습니다. 담배 연기 (CS)-유도 모델 뿐만 아니라 호흡기 시스템에 COPD와 같은 장애를 시뮬레이션 하지만 그것은 또한 인 간에 있는 COPD를 일으키는 주요 유해 물질 중 하나에 기반 하기 때문에 가장 인기 있는 중 하나에 남아 있다. 그러나, CS 유발 모델의 시간과 노동 집약적인 측면 극적으로 새로운 약물 검사에 응용 프로그램을 제한합니다. 이 연구에서 우리는 성공적으로 오존의 높은 수준에 쥐를 노출 하 여 새로운 COPD 모델 생성. 이 모델은 다음 설명: 1) 강제로 내쉬는 숨의 볼륨 25, 50, 및 75/강제 중요 한 용량 감소 (FEV₂₅/FVC, FEV₅₀/FVC, 고 FEV₇₅/FVC), 폐 기능;의 악화를 나타내는 2) 확대 폐 폐 포, 폐 parenchymal 파괴; 3) 감소 피로 시간과 거리; 그리고 4) 염증 증가. 함께 찍은, 이러한 데이터는 오존 노출 (OE) 모델은 오존 노출 과도 COPD의 etiological 요인 중 하나는 인 간에 게 유사한 이므로 신뢰할 수 있는 동물 모델을 보여 줍니다. 또한, 그것은 단지 6-8 주, 3-12 개월 OE 모델 COPD 연구를 위한 좋은 선택 일지도 모 르다 나타내는 담배 연기 모델을 유도 해야 하는 반면 OE 모델을 만드는 데 우리의 이전 작업에 기반 했다.

Introduction

폐기 종 등 만성 기관지염 COPD 2020^1,2세계에서 죽음의 세 번째 주요 원인 것으로 추정 되었다. 40 세 이상 인구에서 COPD의 잠재적인 발생률 남성에서 12.7%와 8.3^%3다음 40 년 이내 여성에서 추정 된다. 아니 약물 COPD 환자⁴진보적인 악화를 현재 사용할 수 있습니다. COPD의 신뢰할 수 있는 동물 모델 뿐만 아니라 질병 병리학 과정의 모방을 요구 하지만 짧은 세대 기간 필요. LPS 또는 PPE 유도 모델을 포함 하 여 현재 COPD 모델 기종 같은 증상^5,6을 유도할 수 있다. 폐를 생산 하는 단일 관리 또는 쥐 또는 쥐에 bronchoalveolar 게 액체 (BALF), 증가 프로-염증 성 중재자 (예를 들어, TNF-α 및 IL 1β) BALF 또는 혈 청에서 표시 된 neutrophilia LPS 또는 PPE의 1 주일 동안 도전 parenchymal 파괴 확대 공기 공간, 고도 공기^5,6,7,,89,10. 그러나, LPS 또는 PPE 인간의 COPD의 원인이 되지 않습니다 및 따라서 병 적인 과정¹¹를 모방 하지 않습니다. CS 유발 모델 지속적인 공기 흐름 제한, 폐 parenchymal 파괴, 생산과 기능적 운동 능력을 감소. 그러나, 전통적인 CS 프로토콜 COPD 모델^12,13,,1415를 생성 하기 위해 3 개월 이상 필요 합니다. 따라서, 두 가지 요구 사항을 충족 하는 새로운, 더 효율적인 동물 모델을 생성 하는 것이 중요 하다.

최근, 담배 흡연, 뿐만 아니라 대기오염과 직업적 노출 되고있다 COPD^16,,1718의 일반적인 원인. 오존, 주요 오염 물질의 한으로 (비록 아니라 대기오염의 주요 구성 요소), 수 직접 호흡기로 반작용 하 고 어린이 젊은 성인^{19,20,21의 폐 조직 손상 ,,2223,,2425}. LPS, PPE, CS, 등 다른 자극으로 오존, 심각한 폐 산화 스트레스와 DNA 손상의 생 화 확 적인 통로의 참여 하 고 개시와 COPD^26,27의 승진에 연결. 또 다른 요인은 일부 COPD 환자의 증상 오존, 오존이 폐 기능^18,,2829을 방해할 수 있습니다 나타내는 노출 후 악화 이다. 따라서, 우리는 반복 해 서 7 주;에 대 한 오존의 높은 농도에 쥐를 노출 하 여 새로운 COPD 모델 생성 이 공기 결함 및 이전 조사^30,,3132의 그들과 유사 하 폐 parenchymal 손상 귀착되는. 우리이 연구에서 여성 쥐 OE 프로토콜을 확장 하 고 우리의 이전 연구^30,,3132남자 쥐에서 관찰 하는 기종 성공적으로 재현. 때문에 남성에서 COPD 사망률은 감소 하지만 많은 국가³³여성 증가, 여성에서 COPD 모델 메커니즘을 연구 하 고 필요한 여성 COPD 환자에 대 한 치료 방법을 개발 하. 모든 성별에 OE 모델의 적용 COPD 모델로 사용 하는 추가 지원을 빌려준다.

Protocol

참고: 모델에 OE를 생성 하 고 이전에 보고 된 연구 30 , , 31 32에서 사용. 모든 동물 실험 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC) 상하이 교통 대학에 의해 승인 했다. 1. 쥐 아래 집 병원 체-무료, 7-를 9 주-오래 된 여성 BALB/c 마우스 동물에 개별 통풍이 장에 시설 제어 온도 (20 ℃)와 습도 (40-60%). 12 h ?…

Representative Results

각 그룹의 3 차원 µCT 이미지의 예는 그림 1는에 표시 됩니다. 오존 노출 쥐 상당히 큰 총 폐 볼륨 했다 (그림 1는 b)와 라 %그림 1(c) 보다 공기 노출 제어 마우스. 오존 노출31,32의 6 주 후 폐 볼륨 및 LAA % 상승 된 남아. 증가 폐 …

Discussion

이 연구에서 우리는 새로운 COPD 모델을 생성 하기 위한 신뢰할 수 있는 방법 제시. (즉, LPS 또는 PPE 모델) 다른 모델에 비해,이 OE 모델이 COPD 환자 들의 병 적인 과정. 담배 연기 때문에 인간의 환자⁴⁰에서 COPD를 일으키는 주요 유해 물질, CS 모델 가장 인기 있는 COPD 모델^41,42남아 있습니다. 그러나 CS 모델 3-12 개월 연구를 필요로 하?…

Materials

BALB/c mice	Slac Laboratory Animal,Shanghai, China	N/A	7-to-9-week-old female BALB/c mice were used in this study.
Individual ventilated cages	Suhang, Shanghai, China	Model Number: MU64S7	The cages were used for housing mice in the animal facility.
Sealing perspex-box	Suhang, Shanghai, China	N/A	The box was used  to contain the ozone generator. Mice were exposed to ozone within the box.
Electric generator	Sander Ozoniser, Uetze-Eltze, Germany	Model 500	The device was used for generating ozone.
Ozone probe	ATi Technologies, Ashton-U-Lyne, Greater Manchester, UK	Ozone 300	The device was used for monitoring and controlling the generation of ozone.
Pelltobarbitalum natricum	Sigma, St. Louis, MO, USA	P3761	Mice were anesthetized by intraperitoneal injection of pelltobarbitalum natricum.
Micro-Computed Tomography	GE Healthcare, London, ON, Canada	RS0800639-0075	This device was used for acquiring images of the lung.
Micro-view 2.01 ABA software	GE Healthcare, London, ON, Canada	Micro-view 2.01	This device was used for reconstruct the lung and analyze volume, LAA of the lung.
Treadmill machine	Duanshi, Hangzhou, Zhejiang, China	DSPT-208	This machine was usd for fatigue test.
Body plethysmograph	eSpira™ Forced Manoeuvres System, EMMS, Edinburgh, UK	Forced Manoeuvres System	This device was used to test spirometry pulmonary function.
Ventilator	eSpira™ Forced Manoeuvres System, EMMS, Edinburgh, UK	Forced Manoeuvres System	This device was used to test spirometry pulmonary function.
Slide spinner centrifuge	Denville Scientific, Holliston, MA, USA	C1183	It was used to spin BALF cells onto slides.
Wright Staining	Hanhong, Shanghai, China	RE04000054	It was used to staining macrophages, neutrophils in the suspended BALF.
Hemocytometer	Hausser Scientific, Horsham, PA, USA	4000	It was used to count cells.
IL-1β	Abcam, Cambridge, MA, USA	ab100704	They were used to test the respective factors in serum.
IL-10	Abcam, Cambridge, MA, USA	ab46103	They were used to test the respective factors in serum.
TNF-α	Abcam, Cambridge, MA, USA	ab100747	They were used to test the respective factors in serum.
Paraformaldehyde	Sigma, St. Louis, MO, USA	P6148	The lung was inflated by 4% paraformaldehyde.
Paraffin	Hualing, Shanghai, China	56#	It was used to embed the lung.
Rotary Microtome	Leica, Wetzlar,  Hesse, Germany	RM2255	It was used for sectioning the lung.
Hgaematoxylin and Eosin (H&E) staining solution	Solarbio, Beijing, China	G1120	H&E staining was done for morphometric analysis.
Upright bright field microscope	Olympus, Center Valley, PA, USA	CX41	It was used to image the H&E staining slides.
Adobe Photoshop 12	Adobe, San Jose, CA, USA	Adobe Photoshop 12	It was used to count the number of alveoli on the H&E stained images.
GraphPad prism 5	Graphpad Software Inc., San Diego, CA	GraphPad prism 5	It was used for data analysis and production of figures.