Denne studien beskriver vellykkede generering av en ny kroniske hindrende lunge sykdom (COPD) dyr modell av gjentatte ganger utsette mus for høye konsentrasjoner av ozon.
Kroniske hindrende lunge sykdom (COPD) er preget av vedvarende luftstrømmen begrensning og lunge parenchymal ødeleggelse. Den har en svært høy forekomst i aldrende befolkning. De gjeldende konvensjonell terapi for COPD fokusere hovedsakelig på symptom-modifisere stoffer; Dermed er utvikling av nye behandlinger haster. Kvalifiserte dyremodeller av COPD kunne hjelpe som karakteriserer de underliggende mekanismene og kan brukes for nye narkotikarelaterte screening. Gjeldende COPD modeller, for eksempel lipopolysakkarid (LPS) eller svin bukspyttkjertelen elastase (PPE)-indusert emfysem modellen, generere KOLS-lignende lesjoner i lungene og luftveiene, men ligner ellers ikke patogenesen av menneskelig COPD. En sigarettrøyk (CS)-indusert modellen forblir en av de mest populære fordi det ikke bare simulerer KOLS-lignende lesjoner i luftveiene, men det er også basert på en av de viktigste farlige materialene som forårsaker COPD hos mennesker. Men begrense de tidkrevende og arbeidskrevende aspektene av CS-indusert modellen dramatisk anvendelsen i nye narkotikarelaterte screening. I denne studien generert vi har en ny COPD modell ved å utsette mus til høye nivåer av ozon. Denne modellen vist følgende: 1) redusert Forsert ekspirasjonsvolum 25, 50 og 75/tvunget vitalkapasitet (FEV25/FVC, Feb50/FVC og FEV75/FVC), som angir forverring av lungefunksjonen; 2) forstørret lunge alveoler, med lunge parenchymal ødeleggelse. 3) redusert tretthet tid og avstand; og 4) økt betennelse. Sammen viser disse dataene at ozon eksponering (OE) modellen er en pålitelig dyremodell som ligner på mennesker fordi ozon overeksponering er en paranoid faktorer av COPD. I tillegg, tok det bare 6-8 uker, basert på våre tidligere arbeid, lage en OE modell, mens det krever 3-12 måneder å indusere sigarettrøyk modellen, indikerer at OE modellen kan være et godt valg for COPD forskning.
Det har blitt anslått at KOLS, inkludert emfysem, kronisk bronkitt, kan være den tredje største dødsårsaken i verden i 20201,2. Potensielle forekomsten av COPD i en befolkning over 40 år gamle er anslått til 12.7% i menn og 8,3% inne kvinner innen de neste 40 år3. Ingen medisiner er tilgjengelig å reversere den progressive svekkelse COPD pasienter4. Pålitelig dyremodeller av COPD ikke bare krever imitasjon av sykdom patologiske prosessen, men krever også en kort generasjon periode. Gjeldende KOLS-modeller, inkludert LPS eller PPE-indusert modell, kan indusere emfysem-lignende symptomer5,6. En enkelt administrasjon eller en ukelang utfordring til LPS eller PPE til mus eller rotter resultater i merkede neutrophilia i bronchoalveolar lavage væske (BALF), øker pro-inflammatoriske mediatorer (f.eks TNF-α og IL-1β) i BALF eller serum, produserer lunge parenchymal ødeleggelse-forstørret luftrom, og begrenser luftstrømmen5,6,7,8,9,10. Imidlertid LPS eller PPE er ikke årsakene til menneskelig COPD og dermed etterligne ikke patologiske prosessen11. En CS-indusert modell produsert en vedvarende luftstrømmen begrensning, lunge parenchymal ødeleggelse, og redusert funksjonell trening kapasitet. Men krever en tradisjonell CS-protokollen minst 3 måneder til å generere en COPD modell12,13,14,15. Derfor er det viktig å generere en ny og mer effektiv dyr modell som oppfyller to.
Nylig, i tillegg til røyking, luftforurensning og yrkesmessig eksponering har blitt mer vanlige årsaker til COPD16,17,18. Ozon, som en av de viktigste (om ikke det større komponenten av luftforurensning), kan direkte reagerer med luftveiene og skade lungevev av både barn og unge voksne19,20,21 ,22,23,24,25. Ozon, samt andre stimulators inkludert LPS, PPE og CS, er involvert i en alvorlig av biokjemiske lunge oksidativt stress og DNA skade og er knyttet til initiering og fremming av COPD26,27. En annen faktor er at symptomene på noen COPD pasienter svekkes etter å bli utsatt for ozon, indikerer at ozon kan forstyrre lunge funksjonen18,28,29. Derfor generert vi en ny COPD modell av gjentatte ganger utsette mus for høye konsentrasjoner av ozon i 7 uker; Dette resulterte i luftstrømmen feilene og parenchymal lungeskade ligner på tidligere undersøkelser30,31,32. Vi utvidet OE protokollen til kvinnelige mus i denne studien og gjengitt fullført emfysem observert i mannlige mus i våre tidligere studier30,31,32. Fordi COPD dødelighet har avtatt i menn, men økte i kvinner i mange land33, KOLS modell i kvinner er nødvendig å studere mekanismer og utvikle terapeutiske metoder for kvinnelige COPD pasienter. Anvendelse av OE modellen til alle kjønn gir ytterligere støtte til bruk som COPD modell.
I denne studien presenterer vi en pålitelig metode for å generere en ny COPD modell. Sammenlignet med andre modeller (dvs. LPS eller PPE modeller), viser denne OE modellen patologiske prosessen med COPD pasienter. Sigarettrøyk er det viktigste farlig materialet som forårsaker COPD i menneskelige pasienter40, fortsatt CS modellen den mest populære COPD modell41,42. Men CS modellen krever en 3 – til 12-måneders R & D perio…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å uttrykke takknemlighet til Mr. Boyin Qin (Shanghai offentlige helse kliniske Center) for teknisk assistanse med µCT evaluering i denne protokollen.
BALB/c mice | Slac Laboratory Animal,Shanghai, China | N/A | 7-to-9-week-old female BALB/c mice were used in this study. |
Individual ventilated cages | Suhang, Shanghai, China | Model Number: MU64S7 | The cages were used for housing mice in the animal facility. |
Sealing perspex-box | Suhang, Shanghai, China | N/A | The box was used to contain the ozone generator. Mice were exposed to ozone within the box. |
Electric generator | Sander Ozoniser, Uetze-Eltze, Germany | Model 500 | The device was used for generating ozone. |
Ozone probe | ATi Technologies, Ashton-U-Lyne, Greater Manchester, UK | Ozone 300 | The device was used for monitoring and controlling the generation of ozone. |
Pelltobarbitalum natricum | Sigma, St. Louis, MO, USA | P3761 | Mice were anesthetized by intraperitoneal injection of pelltobarbitalum natricum. |
Micro-Computed Tomography | GE Healthcare, London, ON, Canada | RS0800639-0075 | This device was used for acquiring images of the lung. |
Micro-view 2.01 ABA software | GE Healthcare, London, ON, Canada | Micro-view 2.01 | This device was used for reconstruct the lung and analyze volume, LAA of the lung. |
Treadmill machine | Duanshi, Hangzhou, Zhejiang, China | DSPT-208 | This machine was usd for fatigue test. |
Body plethysmograph | eSpira™ Forced Manoeuvres System, EMMS, Edinburgh, UK | Forced Manoeuvres System | This device was used to test spirometry pulmonary function. |
Ventilator | eSpira™ Forced Manoeuvres System, EMMS, Edinburgh, UK | Forced Manoeuvres System | This device was used to test spirometry pulmonary function. |
Slide spinner centrifuge | Denville Scientific, Holliston, MA, USA | C1183 | It was used to spin BALF cells onto slides. |
Wright Staining | Hanhong, Shanghai, China | RE04000054 | It was used to staining macrophages, neutrophils in the suspended BALF. |
Hemocytometer | Hausser Scientific, Horsham, PA, USA | 4000 | It was used to count cells. |
IL-1β | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab100704 | They were used to test the respective factors in serum. |
IL-10 | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab46103 | They were used to test the respective factors in serum. |
TNF-α | Abcam, Cambridge, MA, USA | ab100747 | They were used to test the respective factors in serum. |
Paraformaldehyde | Sigma, St. Louis, MO, USA | P6148 | The lung was inflated by 4% paraformaldehyde. |
Paraffin | Hualing, Shanghai, China | 56# | It was used to embed the lung. |
Rotary Microtome | Leica, Wetzlar, Hesse, Germany | RM2255 | It was used for sectioning the lung. |
Hgaematoxylin and Eosin (H&E) staining solution | Solarbio, Beijing, China | G1120 | H&E staining was done for morphometric analysis. |
Upright bright field microscope | Olympus, Center Valley, PA, USA | CX41 | It was used to image the H&E staining slides. |
Adobe Photoshop 12 | Adobe, San Jose, CA, USA | Adobe Photoshop 12 | It was used to count the number of alveoli on the H&E stained images. |
GraphPad prism 5 | Graphpad Software Inc., San Diego, CA | GraphPad prism 5 | It was used for data analysis and production of figures. |