Denne protokollen demonstrerer studiet av de patofysiologiske effektene av sigarettrøyk (CS) med et WBI-eksponeringssystem (WBI) innebygd. Dette systemet kan utsette dyr for CS under kontrollerte repeterbare forhold for forskning på CS-medierte effekter på lungeemfysem og hematopoiesis.
Nær 14% av voksne i USA ble rapportert å røyke sigaretter i 2018. Effekten av sigarettrøyk (CS) på lunger og kardiovaskulære sykdommer har blitt studert mye, men virkningen av CS i andre vev og organer som blod og benmarg forblir ufullstendig definert. Å finne riktig system for å studere effekten av CS hos gnagere kan være uoverkommelig dyrt og krever kjøp av kommersielt tilgjengelige systemer. Dermed bestemte vi oss for å bygge et rimelig, pålitelig og allsidig system for å studere de patologiske effektene av CS hos mus. Dette helkropps innåndingseksponeringssystemet (WBIS) etterligner pust og puffing av sigaretter ved vekslende eksponering for CS og ren luft. Her viser vi at dette gjør-det-selv-systemet (DIY) induserer luftveisbetennelse og lungeemfysem hos mus etter 4 måneder med sigarettrøykeksponering. Effektene av helkroppsinhalasjon (WBI) av CS på hematopoietiske stamme- og stamceller (HSPCer) i benmargen ved hjelp av dette apparatet er også vist.
Sigarettrøyking er fortsatt en av de viktigste årsakene til forebyggelige sykdommer i USA til tross for den stadige nedgangen i antall sigarettrøykende voksne de siste 50-60 årene1. Det er allment kjent at røyking er knyttet til flere sykdommer i lungene og blodet, inkludert kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS), en gruppe sykdommer som inkluderer emfysem og kronisk bronkitt2,3,4. Ifølge Center for Disease Control (CDC), i 2014, COPD var den tredje ledende dødsårsaken i USA med over 15 millioner amerikanere som lider av denne sykdommen5.
CS har også nylig vært forbundet med en høyere risiko for å utvikle klonisk hematopoiesis (CH)6,7, en tilstand der en enkelt hematopoietisk stamcelle uforholdsmessig produserer en stor prosentandel av en persons perifere blod. Dette funnet indikerer en potensiell sammenheng mellom røyking og benmargsfunksjon. Gitt de utbredte og svært betydelige helsemessige implikasjonene av CS og gitt at murine modeller av sykdommer er en hjørnestein i fremgang i biomedisinsk forskning, er det nyttig å utvikle effektive og rimelige systemer for å modellere CS hos mus.
Her gir vi en trinnvis guide for å bygge et rimelig system for behandling og studier av in vivo-effektene av CS på lungeemfysem og benmargs homeostase. Montering av dette utstyret krever ikke at brukeren har spesialisert kunnskap og dermed tillater DIY-montering.
Her gir vi informasjonen som kreves for bygging av et apparat for WBIS av mus til CS. Etter installasjon av systemet er det kritisk viktig at undersøkere kalibrerer systemet basert på den leverte dosen nikotin eller cotinin hos dyr. Apparatet inneholder en timer og trykkmålere som kan brukes til å justere sigarettpustvolum, pufffrekvens, kombinert røykeksponeringsperiode og hvileintervaller som dyr mottar mellom hver sigarett. Videre kan det faktiske antallet sigaretter som administreres daglig variere avhengig av t…
The authors have nothing to disclose.
AR, XH og PE ble støttet av NIH grant R01HL140398 og et Gilson Longenbaugh Foundation-stipend. DEMM og KK ble støttet av NIH-tilskuddene R01HL136333 og R01HL134880 (KYK), og et stipend fra Helis Medical Research Foundation. DEMM støttes også av Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study. PE støttes også av Training in Precision Environmental Health Sciences NIEHS T32 ES027801 Fellowship Program. JC og MF støttes av Tobacco Research Funds fra Institutt for epigenetikk og molekylær kreftfremkallende og av Center for Epigenetics (Scholar Award to MF) ved MD Anderson. FK og YZ støttes av NIH-tilskudd R01 ES029442-01 og R01 AI135803-01 samt VA Merit grant CX000104. Dette prosjektet ble støttet av Cytometry and Cell Sorting Core ved Baylor College of Medicine med finansiering fra CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), NIH (CA125123 og RR024574), og hjelp fra Joel M. Sederstrom.
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 |