Esposizione al fumo di sigaretta nei topi con un sistema di inalazione per tutto il corpo
Summary
Questo protocollo dimostra lo studio degli effetti fisiopatologici del fumo di sigaretta (CS) con un sistema di esposizione all’inalazione di tutto il corpo (WBI) (WBIS) costruito internamente. Questo sistema può esporre gli animali a CS in condizioni ripetibili controllate per la ricerca di effetti mediati dalla CS sull’enfisema polmonare e sull’ematopoiesi.
Abstract
Quasi il 14% degli adulti negli Stati Uniti è stato segnalato per fumare sigarette nel 2018. Gli effetti del fumo di sigaretta (CS) sui polmoni e sulle malattie cardiovascolari sono stati ampiamente studiati, tuttavia, l’impatto della CS su altri tessuti e organi come sangue e midollo osseo rimane incompleto definito. Trovare il sistema appropriato per studiare gli effetti della CS sui roditori può essere proibitivo e richiedere l’acquisto di sistemi disponibili in commercio. Pertanto, abbiamo deciso di costruire un sistema conveniente, affidabile e versatile per studiare gli effetti patologici della CS nei topi. Questo sistema di esposizione all’inalazione per tutto il corpo (WBIS) imita la respirazione e il sbuffamento delle sigarette alternando l’esposizione a CS e aria pulita. Qui mostriamo che questo sistema fai-da-te (fai-da-te) induce infiammazione delle vie aeree ed enfisema polmonare nei topi dopo 4 mesi di esposizione al fumo di sigaretta. Sono inoltre mostrati gli effetti dell’inalazione di CS su tutto il corpo sulle cellule staminali ematopoietiche e progenitrici (HSPC) nel midollo osseo utilizzando questo apparecchio.
Introduction
Il fumo di sigaretta rimane una delle principali cause di malattie prevenibili negli Stati Uniti, nonostante il costante calo del numero di adulti che fumano sigarette negli ultimi 50-60 anni1. È ampiamente noto che il fumo è collegato a molteplici malattie dei polmoni e del sangue tra cui la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), un gruppo di malattie che include enfisema e bronchitecronica 2,3,4. Secondo il Center for Disease Control (CDC), nel 2014, la BPCO è stata la terza causa di morte negli Stati Uniti con oltre 15 milioni di americani che soffrono di questa malattia5.
Cs è stato anche recentemente associato a un rischio più elevato di sviluppare ematopoiesi clonale (CH)6,7, una condizione in cui una singola cellula staminale ematopoietica produce in modo sproporzionato una grande percentuale del sangue periferico di una persona. Questa scoperta indica una potenziale connessione tra il fumo e la funzione del midollo osseo. Date le diffuse e altamente significative implicazioni per la salute della CS e dato che i modelli murini di malattie sono una pietra miliare del progresso nella ricerca biomedica, è utile sviluppare sistemi efficienti e convenienti per modellare cs nei topi.
Qui, forniamo una guida passo-passo per la costruzione di un sistema conveniente per il trattamento e lo studio degli effetti in vivo di CS sull’enfisema polmonare e sull’omeostasi del midollo osseo. L’assemblaggio di questa apparecchiatura non richiede all’utente di avere conoscenze specializzate e quindi consente l’assemblaggio fai-da-te.
Protocol
Representative Results
Discussion
Qui forniamo le informazioni necessarie per la costruzione di un apparato per WBIS di topi a CS. Dopo l’installazione del sistema, è di fondamentale importanza che gli investigatori calibrino il sistema in base alla dose erogata di nicotina o cotinina negli animali. L’apparecchio contiene un timer e manometri che possono essere utilizzati per regolare il volume del soffio di sigaretta, la frequenza del puff, il periodo combinato di esposizione al fumo e gli intervalli di riposo che gli animali ricevono tra ogni sigarett…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AR, XH e PE sono stati sostenuti da una sovvenzione NIH R01HL140398 e da una sovvenzione della Gilson Longenbaugh Foundation. DEMM e KK sono stati sostenuti dalle sovvenzioni NIH R01HL136333 e R01HL134880 (KYK), e da una sovvenzione della Helis Medical Research Foundation. Demm è anche supportato dalla Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study. PE è anche supportato da Training in Precision Environmental Health Sciences NIEHS T32 ES027801 Fellowship Program. JC e MF sono supportati da Fondi di ricerca sul tabacco del Dipartimento di Epigenetica e Carcinogenesi Molecolare e dal Center for Epigenetics (Scholar Award to MF) di MD Anderson. FK e YZ sono supportati da sovvenzioni NIH R01 ES029442-01 e R01 AI135803-01 e dalla sovvenzione VA Merit CX000104. Questo progetto è stato sostenuto dal Nucleo di citometria e smistamento cellulare del Baylor College of Medicine con il finanziamento del CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), del NIH (CA125123 e RR024574) e dell’assistenza di Joel M. Sederstrom.
Materials
| 1 in fastener | Lowes | 756990 | |
| 1/4 in Barbed Y connector | VWR | 89093-282 | |
| 1/4 in straight tubing connector | VWR | 62866-378 | |
| 1/8 hex nipple | Lowes | 877221 | |
| 1/8 in threaded coupling fitting | Lowes | 877208 | |
| 1/8 in threaded male adapter nipple fitting | Lowes | 877243 | |
| 10/32 (M) threaded straight connector | Bimba | EB60 | |
| 3/4 in 90-degree elbow CPVC fitting | Lowes | 22643 | |
| 3/4 in chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) pipe | Lowes | 23814 | |
| 3/4 in CPVC cap | Lowes | 23773 | |
| 3/4 in CPVC Drip irrigation female adapter | Lowes | 194629 | |
| 3/4 in diameter CPVC male adapter | Lowes | 23766 | |
| 8.5 L airtight container with lid (11.25in x 7.75in x 6 in) | Komax | N/A | Listed as "Komax Biokips Large Bread Box | (280-oz) Large Storage Container" |
| Glass drain tube (1.75 in diameter x 8 in length) | KIMAX | 6500 | |
| Isonic Solenoid Valves | Bimba | V2A02-AW1 | |
| Marlboro Red 100's | Marlboro | N/A | |
| Oxygen swivel barbed connector | Global Medical Solutions | RES002 | |
| Panasonic Timer LT4H-W | Panasonic | LT4HW | Item was built-in the valve controller by Shepherd Controls & Associates |
| Pressure regulator | Allied Electronics and Automation | 70600552 | Also listed as "Norgren R07-100-RGKA" |
| Rubber stopper # 1 (one hole) | VWR | 59581-163 | |
| Rubber stopper # 8.5 (one hole) | VWR | 59581-389 | |
| Scireq inExpose system | Scireq and Emka Technologies | N/A | Commercial system used for comparison with our DIY WBIS |
| Straight barbed fitting (8mm opening) | VWR | 10028-872 | |
| Thread Sealant tape | Lowes | 1184243 | |
| Threaded port adaptor | Bimba | P1SA1 | |
| Timeter Aridyne 2000 Medical Air Compressor | MFI Medical | AHC-TE20 | |
| Timeter flowmeter | Allied Healthcare Products | 15006-03YP2 | Also listed as "Puritan Air Meter" |
| Valve Control system | Shepherd Controls and Associates | N/A | Company custom designed the valve control system for this model. |
| Vinyl pipes | Vitality Medical | RES3007 |
References
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