Ein Silikose-Mausmodell, das durch wiederholtes Einatmen von kristallinem Quarzstaub hergestellt wurde
Summary
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Etablierung eines Mausmodells der Silikose durch wiederholte Exposition gegenüber Kieselsäuresuspensionen über einen Nasentropf. Dieses Modell kann den pathologischen Prozess der menschlichen Silikose effizient, bequem und flexibel mit hoher Wiederholbarkeit und Wirtschaftlichkeit nachahmen.
Abstract
Silikose kann durch die Exposition gegenüber respiratorischem kristallinem Quarzstaub (CSD) in einer industriellen Umgebung verursacht werden. Die Pathophysiologie, das Screening und die Behandlung von Silikose beim Menschen wurden alle ausführlich mit dem Maus-Silikose-Modell untersucht. Indem sie Mäuse wiederholt dazu bringen, CSD in ihre Lunge einzuatmen, können die Mäuse die klinischen Symptome der menschlichen Silikose nachahmen. Diese Methode ist praktisch und effizient in Bezug auf Zeit und Leistung und verursacht keine mechanischen Verletzungen der oberen Atemwege durch Operationen. Darüber hinaus kann dieses Modell den akuten/chronischen Transformationsprozess der Silikose erfolgreich nachahmen. Die wichtigsten Verfahren waren folgende: Das sterilisierte 1-5 μm CSD-Pulver wurde vollständig gemahlen, in Kochsalzlösung suspendiert und 30 min lang in einem Ultraschall-Wasserbad dispergiert. Mäuse unter Isofluran-induzierter Anästhesie wechselten für ca. 2 s von einer flachen, schnellen Atmung zu einer tiefen, langsamen Aspiration. Die Maus wurde in eine Handfläche gelegt, und die Daumenspitze berührte sanft den Lippenrand des Kiefers der Maus, um die Atemwege zu begradigen. Nach jedem Ausatmen atmeten die Mäuse die Kieselsäuresuspension tropfenweise durch ein Nasenloch ein und schlossen den Vorgang innerhalb von 4-8 s ab. Nachdem sich die Atmung der Mäuse stabilisiert hatte, wurde ihre Brust gestreichelt und gestreichelt, um zu verhindern, dass der eingeatmete CSD ausgehustet wird. Die Mäuse wurden dann in den Käfig zurückgebracht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieses Modell CSD entlang der typischen physiologischen Passage winziger Partikel in die Lunge von den oberen Atemwegen zu den terminalen Bronchiolen und Alveolen quantifizieren kann. Es kann auch die wiederkehrende Exposition von Mitarbeitern aufgrund der Arbeit replizieren. Das Modell kann von einer Person durchgeführt werden und benötigt keine teure Ausrüstung. Es simuliert bequem und effektiv die Krankheitsmerkmale der menschlichen Silikose mit hoher Wiederholbarkeit.
Introduction
Arbeiter sind unweigerlich unregelmäßigem kristallinem Quarzstaub (CSD) ausgesetzt, der eingeatmet werden kann und in zahlreichen beruflichen Kontexten giftiger ist, darunter Bergbau, Töpferei, Glas, Quarzverarbeitung und Beton 1,2. Eine chronische Staubinhalation, die als Silikose bekannt ist, verursacht eine fortschreitende Lungenfibrose3. Epidemiologischen Daten zufolge ist die Inzidenz von Silikose in den letzten Jahrzehnten weltweit zurückgegangen, aber in den letzten Jahren hat sie zugenommen und betrifft jüngere Menschen 4,5,6. Der zugrundeliegende Mechanismus der Silikose stellt aufgrund ihres schleichenden Beginns und der langen Inkubationszeit eine große Herausforderung für die wissenschaftliche Forschung dar. Es ist noch nicht bekannt, wie sich die Silikose entwickelt. Darüber hinaus gibt es derzeit keine Medikamente, die das Fortschreiten der Silikose und der umgekehrten Lungenfibrose aufhalten können.
Die aktuellen Mausmodelle für Silikose beinhalten die tracheale Einnahme einer gemischten CSD-Suspension. Zum Beispiel entspricht die Verabreichung von CSD in die Lunge durch Übernahme des zervikalen Luftröhrentraumas nach der Anästhesie nicht der wiederholten Exposition des Menschen gegenüber Farbstoffstaub7. Die Auswirkungen der Exposition gegenüber Umgebungsstaub auf den Menschen können untersucht werden, indem sie CSD in Form von Aerosolen ausgesetzt werden, die die Umweltkonzentrationen dieser giftigen Substanz genauer widerspiegeln8. Aufgrund der einzigartigen physiologischen Struktur der Mausnase kann CSD jedoch nicht einfach direkt in die Lunge eingeatmet werden9. Darüber hinaus ist die mit dieser Technologie verbundene Ausrüstung teuer, was die Forscher dazu veranlasst hat, das Maus-Silikose-Modell10 neu zu bewerten. Durch fünfmaliges Einatmen der CSD-Suspension durch einen Nasentropf innerhalb von 2 Wochen war es möglich, ein dynamisches Modell der Silikose zu erstellen. Dieses Modell ist konsistent und sicher und gleichzeitig einfach zu bedienen. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Studie eine wiederholte Inhalation von CSD bei Mäusen ermöglicht. Es wird erwartet, dass das durch dieses Verfahren erstellte Maus-Silikose-Modell für Forschungsanforderungen vorteilhafter ist.
Protocol
Representative Results
Discussion
Silikose-Mausmodelle sind entscheidend für die Erforschung der Pathogenese und Behandlung der Silikose. Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Modells der Silikose bei Mäusen durch wiederholte nasale Exposition. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung der pathologischen Merkmale der Silikose, die durch unterschiedliche Expositionszeiten induziert wird. Die Mäuse wurden an einem Beatmungsgerät betäubt und ihre Atemfrequenz wurde überwacht. Die anfängliche kurze, schnelle Atemfrequenz ver…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde vom University Synergy Innovation Program der Provinz Anhui (GXXT-2021-077) und dem Anhui University of Science and Technology Graduate Innovation Fund (2021CX2120) unterstützt.
Materials
| 0.5 mL tube | Biosharp | BS-05-M | |
| 10% formalin neutral fixative | Nanchang Yulu Experimental Equipment Co. | NA | |
| Adobe Illustrator | Adobe | NA | |
| Alcohol disinfectant | Xintai Kanyuan Disinfection Products Co. | NA | |
| CD68 | Abcam | ab125212 | |
| Citrate antigen retrieval solution | biosharp life science | BL619A | |
| DAB chromogenic kit | NJJCBio | W026-1-1 | |
| Dimethyl benzene | West Asia Chemical Technology (Shandong) Co | NA | |
| Enhanced BCA protein assay kit | Beyotime Biotechnology | P0009 | |
| Hematoxylin and Eosin (H&E) | Beyotime Biotechnology | C0105S | |
| HRP substrate | Millipore Corporation | P90720 | |
| HRP-conjugated Affinipure Goat Anti-Rabbit IgG(H+L) | Proteintech | Sa00001-2 | |
| Iceacetic acid | West Asia Chemical Technology (Shandong) Co | NA | |
| ImageJ | NIH | NA | |
| Isoflurane | RWD Life Science | R510-22 | |
| Masson's Trichrome stain kit | Solarbio | G1340 | |
| Methanol | Macklin | NA | |
| Microtubes | Millipore | AXYMCT150CS | |
| NF-κB p65 | Cell Signaling Technology | 8242S | |
| Oscillatory thermostatic metal bath | Abson | NA | |
| Paraffin embedding machine | Precision (Changzhou) Medical Equipment Co. | PBM-A | |
| Paraffin Slicer | Jinhua Kratai Instruments Co. | NA | |
| Phosphate buffer (PBS) | Biosharp | BL601A | |
| Physiological saline | The First People's Hospital of Huainan City | NA | |
| Pipettes | Eppendorf | NA | |
| PMSF | Beyotime Biotechnological | ST505 | |
| Polarized light microscope | Olympus | BX51 | |
| Precision balance | Acculab | ALC-110.4 | |
| Prism7.0 | GraphPad | Version 7.0 | |
| PVDF membranes | Millipore | 3010040001 | |
| RIPA lysis buffer | Beyotime Biotechnology | P0013B | |
| RODI IOT intelligent multifunctional water purification system | RSJ | RODI-220BN | |
| Scilogex SK-D1807-E 3D Shaker | Scilogex | NA | |
| SDS-PAGE gel preparation kit | Beyotime Biotechnology | P0012A | |
| Silicon dioxid | Sigma | #BCBV6865 | |
| Sirius red staining | Nanjing SenBeiJia Biological Technology Co., Ltd. | 181012 | |
| Small animal anesthesia machine | Anhui Yaokun Biotech Co., Ltd. | ZL-04A | |
| Universal Pipette Tips (0.1–10 µL) | KIRGEN | KG1011 | |
| Universal Pipette Tips (100–1000 µL) | KIRGEN | KG1313 | |
| Universal Pipette Tips (1–200 µL) | KIRGEN | KG1212 | |
| Vortex mixer | VWR | NA | |
| ZEISS GeminiSEM 500 | Zeiss Germany | SEM 500 | |
| β-actin | Bioss | bs-0061R |
Referenzen
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