جيل طراز انسداد الشعب الهوائية المزمن في الفئران بالتعرض للأوزون المتكررة

Summary

تصف هذه الدراسة نجاح توليد نموذج جديد للحيوان مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) وذلك بتعريض الفئران لتركيزات عالية من الأوزون مرارا وتكرارا.

Abstract

مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) يتسم باستمرار تدفق الهواء الرئة والحد من تدمير متني. أنها نسبة عالية جداً في شيخوخة السكان. العلاجات التقليدية الحالية لهذا المرض تركز أساسا على تعديل أعراض المخدرات؛ وبالتالي، ثمة حاجة ملحة في تطوير علاجات جديدة. نماذج حيوانية المؤهلين لهذا المرض يمكن أن تساعد على وصف الآليات الكامنة، ويمكن أن تستخدم لفحص المخدرات الجديدة. النماذج الحالية من هذا المرض، مثل ليبوبوليساكتشاريدي (LPS) أو elastase البنكرياس الخنزير (معدات الوقاية الشخصية)-نموذج انتفاخ المستحث، تولد آفات شبيهة بهذا المرض في الرئتين والخطوط الجوية ولكن لا تشبه إلا الآلية المرضية لهذا المرض البشري. دخان سجائر (CS)-نموذج المتعمد لا تزال واحدة من الأكثر شعبية نظراً لأنه ليس فقط يحاكي آفات شبيهة بهذا المرض في الجهاز التنفسي، بل أنها تقوم أيضا على واحد من المواد الخطرة الرئيسية التي تسبب هذا المرض في البشر. بيد أن جوانب تستغرق وقتاً طويلاً وتتطلب عمالة مكثفة من طراز المستحثة CS تحد كبير تطبيقه في فحص المخدرات الجديدة. في هذه الدراسة، بنجاح إنشاء نموذج جديد لهذا المرض وذلك بتعريض الفئران إلى مستويات عالية من الأوزون. أظهر هذا النموذج ما يلي: 1) انخفض حجم الزفير القسري 25 و 50 و 75/القسري القدرات الحيوية (FEV₂₅/FVC، FEV₅₀/FVC، و FEV₇₅/FVC)، التي تشير إلى تدهور وظائف الرئة؛ 2) الحويصلات الهوائية في الرئة الموسع، مع تدمير متني الرئة؛ 3) تخفيض وقت التعب والمسافة؛ و 4) زاد الالتهاب. أخذت معا، تبين هذه البيانات أن نموذج التعرض (عمر الفاروق) الأوزون هو نموذج حيوان موثوقة أنه مماثل للبشر المفرط الأوزون أحد العوامل المسببة لهذا المرض. بالإضافة إلى ذلك، استغرق الأمر سوى 6-8 أسابيع، على أساس عملنا السابق، لإنشاء نموذج عمر الفاروق، في حين أنه يتطلب 3-12 شهرا للحث على الطراز دخان السجائر، مشيراً إلى أن النموذج عمر الفاروق الذي قد يكون خياراً جيدا للبحوث هذا المرض.

Introduction

ويقدر أن هذا المرض، بما في ذلك انتفاخ الرئة والتهاب القصبات المزمن، قد يكون السبب الرئيسي الثالث للوفاة في العالم بحلول عام 2020^1،2. يحتمل حدوث هذا المرض في عدد سكان ما يزيد على 40 عاماً يقدر أن 12.7 في المائة عند الذكور و 8.3% في الإناث خلال ال 40 عاماً القادمة³. لا توجد أدوية متوفرة حاليا لعكس التدهور التدريجي لمرضى هذا المرض⁴. موثوق بها من نماذج حيوانية لهذا المرض ليس فقط الطلب التقليد عملية باثولوجية المرض ولكن أيضا تحتاج إلى فترة قصيرة من جيل. النماذج الحالية من هذا المرض، بما في ذلك لبس أو نموذج المستحثة بمعدات الوقاية الشخصية، يمكن أن تحدث أعراض مثل انتفاخ الرئة^5،6. إدارة واحدة أو تحديا أسبوعا من لبس أو معدات الوقاية الشخصية لنتائج الفئران أو الجرذان في neutrophilia ملحوظ في سائل الغسل للفيسيولوجيا (بالف)، الزيادات الوسطاء المحترفين التحريضية (مثلاً، تنف-α وايل-1β) في بالف أو في مصل الدم، وتنتج الرئة المسافات الجوية تدمير الموسع متني وحدود تدفق الهواء^5،،من^67،9،،من⁸¹⁰. ومع ذلك، لبس أو معدات الوقاية الشخصية ليست الأسباب لهذا المرض البشري وبالتالي لا تحاكي عملية المرضية¹¹. نموذج المستحثة CS المنتجة الحد من استمرار تدفق الهواء، وتدمير متني الرئة، وانخفاض القدرة على ممارسة الرياضة الوظيفية. ومع ذلك، يتطلب بروتوكول CS تقليدية لتوليد هذا المرض نموذج^12،13،،من¹⁴¹⁵3 أشهر على الأقل. وبالتالي، من المهم إنشاء نموذج حيوانية جديدة، أكثر كفاءة تفي بالمتطلبات اثنين.

في الآونة الأخيرة، بالإضافة إلى تدخين السجائر، تلوث الهواء، والتعرض المهني أصبحت الأسباب الأكثر شيوعاً لهذا المرض^16،،من¹⁷¹⁸. الأوزون، كأحد الملوثات الرئيسية (على الرغم من عدم العنصر الرئيسي لتلوث الهواء) ومباشرة يمكن أن تتفاعل مع الجهاز التنفسي وتلف أنسجة الرئة للأطفال والشباب البالغين^{19،20،21 ،،}من^2223،،من²⁴²⁵. الأوزون، فضلا عن المنبهات الأخرى بما في ذلك لبس، ومعدات الوقاية الشخصية، وخدمات العملاء، ويشاركون في خطيرة من المسارات البيوكيميائية الرئوية الأكسدة وتلف الحمض النووي وترتبط باستهلال وتعزيز هذا المرض^26،27. وثمة عامل آخر أن تتدهور أعراض بعض المرضى من هذا المرض بعد التعرض للأوزون، مما يشير إلى أن الأوزون يمكن أن تعطل الرئة الدالة^18،،من²⁸²⁹. لذلك، نحن إنشاء نموذج جديد لهذا المرض وذلك بتعريض الفئران لتركيزات عالية من الأوزون مرارا وتكرارا لمدة 7 أسابيع؛ وادي ذلك إلى تدفق الهواء العيوب والأضرار متني الرئة مماثلة لتلك التي للتحقيقات السابقة^30،،من³¹³². تمديد البروتوكول عمر الفاروق للفئران الإناث في هذه الدراسة، واستنسخت بنجاح انتفاخ الرئة في الفئران الذكور في أعمالنا السابقة الدراسات^31،،من³⁰³². لأن انخفض معدل وفيات هذا المرض لدى الرجال ولكن زادت في النساء في العديد من البلدان³³، نموذج هذا المرض في الإناث يلزم دراسة الآليات وتطوير الأساليب العلاجية للمرضى الإناث في هذا المرض. إمكانية تطبيق نموذج عمر الفاروق للجنسين جميع يضفي مزيدا من الدعم لاستخدامه كنموذج هذا المرض.

Protocol

ملاحظة: تم إنشاء نموذج “عمر الفاروق” والمستخدمة في البحث عنها سابقا 30 ، ، من 31 32. وقد أقر جميع التجارب على الحيوانات “رعاية الحيوان المؤسسية” واستخدام اللجنة (إياكوك) من جامعة جياوتونغ بشانغهاى. 1-الفئران مرفق البيت خا…

Representative Results

يتم عرض أمثلة للصور µCT ثلاثية الأبعاد لكل مجموعة في الشكل 1. الفئران المعرضة للأوزون كانت وحدة تخزين إجمالي الرئة أكبر بشكل ملحوظ (الشكل 1وب) و LAA % (الشكل 1ج) عما الفئران المعرضة للهواء عنصر التحكم….

Discussion

في هذه الدراسة، نقدم وسيلة موثوق بها لتوليد نموذج جديد لهذا المرض. مقارنة بنماذج أخرى (أي لبس أو نماذج معدات الوقاية الشخصية)، وهذا نموذج عمر الفاروق يجمل العملية المرضية لمرضى هذا المرض. نظراً لأن دخان السجائر المواد الخطرة الرئيسية التي تسبب هذا المرض في البشر المرضى⁴⁰،…

Materials

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.