Farelerde Noninvaziv İntratrakeal Lipopolisakkarit Damlatma
Summary
Burada, noninvaziv orofaringeal endotrakeal entübasyon yoluyla intratrakeal lipopolisakkarit (LPS) doğumu için bir protokol öneriyoruz. Bu yöntem, hayvan için cerrahi prosedürün travmasını en aza indirir ve LPS’yi trakeaya ve daha sonra akciğerlere doğru bir şekilde iletir.
Abstract
Lipopolisakkarit (LPS) veya endotoksin tarafından indüklenen akut akciğer hasarı (ALI) fare modeli, akut akciğer hasarı veya akut inflamasyon ile ilgili hayvan çalışmalarında hala en sık kullanılan modeller arasındadır. Akut akciğer hasarlı fare modellerinde en sık kullanılan yöntemler, LPS’nin intraperitoneal enjeksiyonu ve LPS’nin trakeal infüzyonu için trakeostomidir. Bununla birlikte, ilk yöntem akciğer hedeflemesinden yoksundur ve diğer organlara zarar verir ve ikinci yöntem operatif travmaya, enfeksiyon riskine ve düşük sağkalım oranına neden olur. Burada, farelerde LPS instilasyonu için noninvaziv bir orofaringeal endotrakeal entübasyon yöntemi öneriyoruz. Bu yöntemde LPS, endotrakeal entübasyon için bir aparat yardımıyla akciğere aşılanmak üzere orofaringeal boşluktan trakeaya noninvaziv olarak sokulur. Bu yöntem sadece akciğer hedeflemesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda hayvanlarda hasarı ve ölüm riskini de önler. Bu yaklaşımın akut akciğer hasarı alanında yaygın olarak kullanılmasını bekliyoruz.
Introduction
Akut akciğer hasarı (ALI) sık görülen bir klinik sendromdur. Çeşitli patojenik faktörler altında, akciğer epitel hücrelerinin ve vasküler endotel hücrelerinin fizyolojik bariyerinin bozulması, alveoler geçirgenliğin artmasına neden olur, böylece akciğer kompliyasının azalmasına, pulmoner ödem ve ciddi hipoksemiye neden olur1. Akut solunum sıkıntısı sendromu (ARDS) ALI’nin en şiddetli formudur. Kontrolsüz inflamasyon ve oksidatif stres hasarı, ALI’nin ve daha şiddetli ARDS2’nin ana nedenleri olarak kabul edilir. Alveoler epitel hücreleri travma nedeniyle doğrudan yaralandığında, alveoler makrofajların enflamatuar yanıt zinciri aktive olur ve akciğerde iltihaplanmaya yol açar3. Küresel olarak, yılda 3 milyondan fazla akut ARDS’li hasta vardır ve yoğun bakım ünitesi başvurularının yaklaşık% 10’unu oluşturmaktadır; Ek olarak, ağır vakalarda ölüm oranı% 46 kadar yüksektir4,5,6. Bu nedenle, patogenezini incelemek için uygun bir ALI hayvan modeli oluşturmaya ihtiyaç vardır. Fare, ALI çalışmasında en yaygın kullanılan deney hayvanıdır, çünkü solunum yolu ALI çalışmaları için insan solunum yolunu iyi simüle edebilir. Ayrıca, ALI masif inflamatuar hücre infiltrasyonu, artmış pulmoner vasküler geçirgenlik ve pulmoner ödem olarak kendini gösterir. Serumdaki inflamatuar sitokinlerdeki değişiklikler ve akciğer kuru-ıslak ağırlık oranı ALI7 derecesini yansıtır.
Şu anda, farelerde LPS’ye bağlı ALI’yi modellemek için ana yöntemler arasında intranazal ve cerrahi trakeal entübasyon 8,9 bulunmaktadır. Burada, noninvaziv orofaringeal entübasyon yoluyla trakeaya LPS vermek için yeni bir yöntem öneriyoruz. Bu yöntem, farenin trakeasını bulmak için ışıklı bir entübatör kullanır ve daha sonra LPS’yi trakea ve akciğere iletir. Bu yöntem, LPS’yi akciğerlere intranazal doğum yönteminden daha doğru bir şekilde iletir. Cerrahi trakeal entübasyon ile karşılaştırıldığında, bu yöntem ameliyat gerektirmez, yaralara neden olmaktan kaçınır ve farelerde ağrıyı azaltır10. Bu nedenle, bu yöntem ALI’nin daha ikna edici bir fare modelini oluşturmak için kullanılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Başlangıçta, trakea19’un yerini bulmak için ağız boşluğunun içine baktık. Bununla birlikte, bu işlem sırasında, C57 / BL farelerinin trakeasının dar olduğunu keşfettik, bu da endoskop20 gibi ekipmanların yardımı olmadan bu yöntemle doğru yeri bulmayı zorlaştırıyor. Daha fazla araştırma üzerine, entübatör lambasından gelen ışığın vücudun yüzeyine nüfuz edebileceğini ve operatörün kanül21’in konumunu belirlem…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No.: 81903902), Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı (No.: 2019M663457), Sichuan Bilim ve Teknoloji Programı (No.: 2020YJ0172) ve Chengdu TCM Üniversitesi Xinglin Scholar Research Premotion Projesi (No.: QJRC2022053) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Lipopolysaccharide | MERK | L4130 | LPS |
| Microliter Syringes | SHANGHAI GAOGE INDUSTRY AND TRADE CO., LTD | 10028505008124 | To deliver LPS |
| Mouse cannula | RWD Life Science | 803-03008-00 | Mouse cannula |
| Mouse intubation kit | RWD Life Science | 903-03027-00 | Including a base, a riser, a intubator, a surgical forceps and some strings |
| Pasteur pipette | Biosharp life science | BS-XG-03 | To verify the success of intubation |
| Pentobarbital sodium | Beijing Chemical Co., China | 20220918 | To anesthetize mice |
References
- Xia, Y., et al. Protective effect of human amnion epithelial cells through endotracheal instillation against lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice. Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi. 33 (1), 7-11 (2017).
- Butt, Y., Kurdowska, A., Allen, T. C. Acute lung injury: A clinical and molecular review. Archives of Pathology and Lab Medicine. 140 (4), 345-350 (2016).
- Ware, L. B., Matthay, M. A. The acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 342 (18), 1334-1349 (2000).
- Fan, E., Brodie, D., Slutsky, A. S. Acute respiratory distress syndrome: Advances in diagnosis and treatment. JAMA. 319 (7), 698-710 (2018).
- Meyer, N. J., Gattinoni, L., Calfee, C. S. Acute respiratory distress syndrome. Lancet. 398 (10300), 622-637 (2021).
- An, N., Yang, T., Zhang, X. X., Xu, M. X. Bergamottin alleviates LPS-induced acute lung injury by inducing SIRT1 and suppressing NF-κB. Innate Immunity. 27 (7-8), 543-552 (2021).
- Liu, L., et al. Comparative study of trans-oral and trans-tracheal intratracheal instillations in a murine model of acute lung injury. The Anatomical Record. 295 (9), 1513-1519 (2012).
- Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. Journal of Visualized Experiments. (52), e2581 (2011).
- Li, J., et al. Panaxydol attenuates ferroptosis against LPS-induced acute lung injury in mice by Keap1-Nrf2/HO-1 pathway. Journal of Translational Medicine. 19 (1), 96 (2021).
- Zhou, Y., et al. Soluble epoxide hydrolase inhibitor attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury and improves survival in mice. Shock. 47 (5), 638-645 (2017).
- Nosaka, N., et al. Optimal tube length of orotracheal intubation for mice. Laboratory Animals. 53 (1), 79-83 (2019).
- Cicero, L., Fazzotta, S., Palumbo, V. D., Cassata, G., Lo Monte, A. I. Anaesthesia protocols in laboratory animals used for scientific purposes. Acta Bio-Medica: Atenei Parmensis. 89 (3), 337-342 (2018).
- Ehrentraut, H., Weisheit, C. K., Frede, S., Hilbert, T. Inducing acute lung injury in mice by direct intratracheal lipopolysaccharide instillation. Journal of Visualized Experiments. (149), e59999 (2019).
- Yang, H., et al. STAT6 inhibits ferroptosis and alleviates acute lung injury by regulating P53/SLC7A11 pathway. Cell Death & Disease. 13 (6), 530 (2022).
- Aramaki, O., et al. Induction of operational tolerance and generation of regulatory cells after intratracheal delivery of alloantigen combined with nondepleting anti-CD4 monoclonal antibody. Transplantation. 76 (9), 1305-1314 (2003).
- Lan, W. Activation of mammalian target of rapamycin (mTOR) in a murine model of lipopolysaccharide (LPS) -induced acute lung injury (ALI). Peking Union Medical College. , (2010).
- Lv, H., et al. Tenuigenin ameliorates acute lung injury by inhibiting NF-κB and MAPK signalling pathways. Respiratory Physiology & Neurobiology. 216, 43-51 (2015).
- Yang, H., Lv, H., Li, H., Ci, X., Peng, L. Oridonin protects LPS-induced acute lung injury by modulating Nrf2-mediated oxidative stress and Nrf2-independent NLRP3 and NF-κB pathways. Cell Communication and Signaling. 17 (1), 62 (2019).
- Im, G. H., et al. Improvement of orthotopic lung cancer mouse model via thoracotomy and orotracheal intubation enabling in vivo imaging studies. Laboratory Animals. 48 (2), 124-131 (2014).
- Hamacher, J., et al. Microscopic wire guide-based orotracheal mouse intubation: description, evaluation and comparison with transillumination. Laboratory Animals. 42 (2), 222-230 (2008).
- Nelson, A. M., Nolan, K. E., Davis, I. C. Repeated orotracheal intubation in mice. Journal of Visualized Experiments. (157), e60844 (2020).
- Zhang, S., et al. Microvesicles packaging IL-1β and TNF-α enhance lung inflammatory response to mechanical ventilation in part by induction of cofilin signaling. International Immunopharmacology. 63, 74-83 (2018).
- Feng, Z. Comparative study of different intratracheal instillation in acute lung injury model of mice. Jilin University. , (2010).
- Chen, J. H., et al. Comparison of acute lung injury mice model established by intranasal and intratracheal instillation of lipopolysaccharide. Pharmacology and Clinics of Chinese Materia Medica. 38 (02), 222-227 (2022).
- Luckow, B., Lehmann, M. H. A simplified method for bronchoalveolar lavage in mice by orotracheal intubation avoiding tracheotomy. BioTechniques. 71 (4), 534-537 (2021).
- Cai, Y., Kimura, S. Noninvasive intratracheal intubation to study the pathology and physiology of mouse lung. Journal of Visualized Experiments. (81), e50601 (2013).
