結晶性シリカダストの反復吸入による珪肺症マウスモデル
Summary
このプロトコルは鼻の点滴によって無水ケイ酸懸濁液への反復的な露出によって珪肺症のマウス モデルを確立する方法を記述する。このモデルは、ヒト珪肺症の病理学的プロセスを効率的、便利、かつ柔軟に模倣し、高い再現性と経済性を備えています。
Abstract
珪肺症は、産業環境で呼吸器系結晶性シリカ粉塵(CSD)にさらされることによって引き起こされる可能性があります。ヒトにおける珪肺症の病態生理学、スクリーニング、および治療はすべて、マウス珪肺症モデルを使用して広く研究されています。マウスにCSDを肺に繰り返し吸入させることで、マウスはヒトの珪肺症の臨床症状を模倣することができます。この方法論は、時間と出力の点で実用的かつ効率的であり、手術による上気道への機械的損傷を引き起こしません。さらに、このモデルは、珪肺症の急性/慢性形質転換プロセスをうまく模倣できます。主な手続きは、以下の通りです。滅菌した1〜5μmのCSD粉末を完全に粉砕し、生理食塩水に懸濁し、超音波水浴中に30分間分散させた。イソフルラン誘発麻酔下のマウスは、約2秒間、浅い速呼吸から深くゆっくりとした吸引に切り替わりました。マウスを手のひらに置き、親指の先をマウスの顎の唇の端にそっと触れて気道をまっすぐにしました。各呼気の後、マウスは1つの鼻孔からシリカ懸濁液を一滴ずつ吸い込み、4〜8秒以内にプロセスを完了しました。マウスの呼吸が安定した後、吸入したCSDが咳をしないように、胸を撫でたり愛撫したりしました。その後、マウスをケージに戻した。結論として、このモデルは、上気道から末端細気管支および肺胞まで、肺への微小粒子の典型的な生理学的通過に沿ってCSDを定量化することができます。また、仕事による従業員の繰り返しの曝露を再現することもできます。モデルは1人で行うことができ、高価な機器は必要ありません。ヒト珪肺症の疾患の特徴を高い再現性で便利かつ効果的にシミュレートします。
Introduction
労働者は必然的に不規則な結晶性シリカ粉塵(CSD)にさらされ、吸入する可能性があり、鉱業、陶器、ガラス、石英加工、コンクリート1,2など、多くの職業状況でより有毒です。珪肺症として知られる慢性的な粉塵吸入状態は、進行性の肺線維症を引き起こします3。疫学データによると、珪肺症の発生率は過去数十年にわたって世界的に減少していますが、近年、増加しており、若年層に影響を与えています4,5,6。珪肺症の根本的なメカニズムは、その潜行性の発症と長期の潜伏期間のために、科学研究にとって重要な課題を提示します。珪肺症がどのように発症するかはまだ不明です。さらに、現在の薬では、珪肺症の進行を止めたり、肺線維症を逆転させたりすることはできません。
現在の珪肺症のマウスモデルでは、CSDの混合懸濁液を気管から摂取します。例えば、麻酔後に頸部気管外傷を採用してCSDを肺に投与することは、染料粉塵へのヒトの反復暴露には従わない7。周囲の粉塵への曝露が個人に与える影響は、この有毒物質の環境濃度をより正確に反映するエアロゾルの形でCSDに曝露することによって研究できます8。しかし、環境CSDは、マウスの鼻の特異な生理学的構造のために、単純に直接肺に吸入することはできない9。さらに、この技術に関連する機器は高価であるため、研究者はマウスの珪肺症モデル10を再評価しています。2週間以内に5回点鼻薬でCSD懸濁液を吸入することで、珪肺症の動的モデルを構築することができました。このモデルは、使いやすく、一貫性があり、安全です。この研究により、マウスでCSDの反復吸入が可能であることに注意することが重要です。この手順で作成されたマウス珪肺症モデルは、研究要件に対してより有益であることが期待されます。
Protocol
Representative Results
Discussion
珪肺症マウスモデルは、珪肺症の病因と治療を研究するために重要です。このプロトコルは繰り返された鼻の露出によってマウスの珪肺症のモデルを準備するための方法を記述する。この方法は、異なる曝露時間によって誘発される珪肺症の病理学的特徴の研究を可能にする。マウスに人工呼吸器を装着し、呼吸数をモニターした。最初の短くて速い呼吸数は、時間の経過とともに徐々に遅?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究は、安徽省大学シナジーイノベーションプログラム(GXXT-2021-077)および安徽科技大学大学院イノベーション基金(2021CX2120)の支援を受けて行われました。
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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