Exposición al humo del cigarrillo en ratones usando un sistema de inhalación de todo el cuerpo
Summary
Este protocolo demuestra el estudio de los efectos patofisiológicos del humo de cigarrillo (CS) con un sistema de la exposición de la inhalación del entero-cuerpo (WBI) (WBIS) construido internamente. Este sistema puede exponer a los animales al CS bajo condiciones repetibles controladas para la investigación de efectos CS-mediados sobre enfisema y hematopoyesis del pulmón.
Abstract
Cerca del 14% de los adultos en los Estados Unidos fueron reportados fumando cigarrillos en 2018. Los efectos del humo del cigarrillo (CS) sobre pulmones y enfermedades cardiovasculares se han estudiado extensamente, sin embargo, el impacto del CS en otros tejidos y órganos tales como sangre y médula permanece incompleto definido. Encontrar el sistema apropiado para estudiar los efectos de la CS en roedores puede ser prohibitivamente costoso y requerir la compra de sistemas disponibles comercialmente. Por lo tanto, nos propusimos construir un sistema asequible, confiable y versátil para estudiar los efectos patológicos del CS en ratones. Esta configuración del sistema de exposición por inhalación de cuerpo entero (WBIS) imita la respiración y el soplo de los cigarrillos mediante la exposición alterna a CS y aire limpio. Aquí mostramos que este sistema hágalo usted mismo (BRICOLAJE) induce la inflamación de las vías respiratorias y el enfisema pulmonar en ratones después de 4 meses de exposición al humo del cigarrillo. También se muestran los efectos de la inhalación de cuerpo entero (WBI) de CS sobre células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPCs) en la médula ósea utilizando este aparato.
Introduction
Fumar cigarrillos sigue siendo una de las principales causas de enfermedades prevenibles en los Estados Unidos a pesar de la disminución constante en el número de adultos fumadores de cigarrillos en los últimos 50-60 años1. Es ampliamente conocido que fumar está relacionado con múltiples enfermedades de los pulmones y la sangre, incluida la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), un grupo de enfermedades que incluye enfisema y bronquitis crónica2,3,4. Según el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), en 2014, la EPOC fue la tercera causa principal de muerte en los Estados Unidos con más de 15 millones de estadounidenses que sufren de esta enfermedad5.
El CS también se ha asociado recientemente a un riesgo más alto de desarrollar la hematopoyesis clónica (CH)6,7,una condición en la cual una sola célula de vástago hematopoyética produce desproporcionado un porcentaje grande de la sangre periférica de una persona. Esto que encuentra indica una conexión potencial entre fumar y la función de la médula. Dadas las implicaciones generalizadas y altamente significativas para la salud de la CS y dado que los modelos murinos de enfermedades son una piedra angular del progreso en la investigación biomédica, es útil desarrollar sistemas eficientes y asequibles para modelar la CS en ratones.
Aquí, proporcionamos una guía paso a paso para construir un sistema asequible para tratar y estudiar los efectos in vivo del CS sobre el enfisema pulmonar y la homeostasis de la médula ósea. El montaje de este equipo no requiere que el usuario tenga conocimientos especializados y por lo tanto permite el montaje de bricolaje.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aquí proporcionamos la información requerida para la construcción de un aparato para WBIS de ratones a CS. Después de la instalación del sistema, es de vital importancia que los investigadores calibren el sistema en función de la dosis administrada de nicotina o cotinina en animales. El aparato contiene un temporizador y manómetros que se pueden utilizar para ajustar el volumen de la bocanada del cigarrillo, la frecuencia del manguito, el período combinado de exposición al humo y los intervalos de descanso que l…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AR, XH y PE fueron apoyados por la subvención R01HL140398 de los NIH y una subvención de la Fundación Gilson Longenbaugh. DEMM y KK fueron apoyados por las subvenciones R01HL136333 y R01HL134880 (KYK) de los NIH, y una subvención de la Helis Medical Research Foundation. DEMM también cuenta con el apoyo de la Beca Gilliam de Estudios Avanzados del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI). Pe también es apoyado por la capacitación en ciencias de la salud ambiental de precisión NIEHS T32 ES027801 Programa de Becas. JC y MF son apoyados por fondos de investigación del tabaco del Departamento de Epigenética y Carcinogénesis Molecular y por el Centro de Epigenética (Premio Académico a MF) en el MD Anderson. FK y YZ son apoyados por las subvenciones R01 ES029442-01 y R01 AI135803-01 de los NIH, así como la subvención de mérito VA CX000104. Este proyecto fue apoyado por el Núcleo de Citometría y Clasificación Celular en el Baylor College of Medicine con fondos del Premio de Apoyo a las Instalaciones Básicas de CPRIT (CPRIT-RP180672), los NIH (CA125123 y RR024574) y la asistencia de 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 |
Referenzen
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