Lungenfixierung unter konstantem Druck zur Beurteilung von Emphysem bei Mäusen
Summary
Hier wird ein nützliches Protokoll zur Lungenfixierung vorgestellt, das einen stabilen Zustand für die histologische Auswertung von Lungenproben aus einem Mausmodell von Emphysem schafft. Der Hauptvorteil dieses Modells ist, dass es viele Lungen mit dem gleichen konstanten Druck ohne Lungenkollaps oder Deflation reparieren kann.
Abstract
Emphysem ist ein signifikantes Merkmal der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD). Studien mit einem emphysematous Mausmodell erfordern eine optimale Lungenfixierung, um zuverlässige histologische Proben der Lunge zu produzieren. Aufgrund der Art der strukturellen Zusammensetzung der Lunge, die größtenteils aus Luft und Gewebe besteht, besteht die Gefahr, dass sie während des Fixierungsprozesses zusammenbricht oder entleert wird. Es gibt verschiedene Lungenfixierungsmethoden, von denen jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Die hier vorgestellte Lungenfixierungsmethode nutzt konstanten Druck, um eine optimale Gewebeauswertung für Studien mit einem emphysematous Maus-Lungenmodell zu ermöglichen. Der Hauptvorteil ist, dass es viele Lungen mit dem gleichen Zustand auf einmal beheben kann. Lungenproben werden von chronischen Zigarettenrauch exponierten Mäusen gewonnen. Die Lungenfixierung erfolgt mit speziellen Geräten, die die Produktion von konstantem Druck ermöglichen. Dieser konstante Druck hält die Lunge in einem einigermaßen überhöhten Zustand. So erzeugt diese Methode eine histologische Probe der Lunge, die geeignet ist, Zigarettenrauch-induziertes mildes Emphysem zu bewerten.
Introduction
COPD ist eine der weltweit führenden Todesursachen1. Zigarettenrauch ist die wichtigste Ursache für COPD, aber die Mechanismen der Pathogenese bleiben unvollständig definiert. COPD zeigt zwei Hauptmerkmale, darunter eine fortschreitende Begrenzung des Luftstroms und eine abnormale Entzündungsreaktion der Lunge. Emphysematous Störung tritt häufig in der Lunge von COPD-Patienten2. Die pathologischen Befunde des Emphysems zeichnen sich durch alveolare Wandzerstörung3aus. Mehrere Tierarten wurden verwendet, um COPD-Modelle in vivo zu erzeugen (d.h. Hunde, Meerschweinchen, Affen und Nagetiere)4. Allerdings ist die Maus die am häufigsten verwendete bei der Konstruktion von COPD-Modellen geworden. Dies hat viele Vorteile, einschließlich seiner niedrigen Kosten, die Fähigkeit, genetisch verändert zu werden, umfangreiche genomische Informationsverfügbarkeit, Verfügbarkeit von Antikörpern und die Fähigkeit, eine Vielzahl von Mausstämmen zu verwenden5. Derzeit gibt es kein Mausmodell, das die vollen Funktionen der menschlichen COPD imitieren kann; Daher müssen die einzelnen Forscher wählen, welches Modell für die spezifische COPD-Forschung am besten geeignet ist6. Das emphysematous Mausmodell ist eines von vielen COPD-Mausmodellen, die derzeit verfügbar sind. Weitere Modelle sind das Exazerbationsmausmodell, das Modell der systemischen Komorbidität und das COPD-Anfälligkeitsmodell7.
Das emphysematous Mausmodell kann durch verschiedene Arten von exogenen Wirkstoffen erzeugt werden, einschließlich chemischer Mittel und Zigarettenrauchexposition4. Chemische Exposition (z.B. Gegen Elastase) erzeugt eine schwere Art von Emphysem, während Zigarettenrauch zu einem leichten Emphysem8,9führt. Zigarettenrauch wird angenommen, dass die Hauptursache für die Pathogenese von COPD sein; daher ist die Wahl des Zigarettenrauchs als Mittel zur Erstellung eines COPD-Mausmodells sinnvoll10. Viele Studien haben Zigarettenrauch verwendet, um Emphysem in der Maus zu schaffen. Zum Beispiel, Nikula et al. erfolgreich erstellt ein emphysematous Maus-Modell von B6C3F1 weibliche Mäuse durch die Exposition sie Zigarettenrauch für 7 oder 13 Monate11. Wir haben auch ein emphysematous Mausmodell über Seneszenzmarker Protein/SMP-30 KO Mäuse12etabliert. Es ist wichtig, eine Lungenfixierungsmethode durchzuführen, die dieses milde Emphysem-Modell durch Zigarettenrauchexposition richtig visualisieren kann.
Verschiedene Methoden zur Lungenfixierung wurden etabliert13. Es gibt jedoch keine Goldstandardmethode der Lungengewebefixierung zur Beurteilung des Emphysems14. Mehrere Studien aus diesem Labor haben gezeigt, dass das hier vorgestellte Fixierungssystem nützlich ist, indem es einen stabilen Zustand für die Bewertung von Emphysem12,15,16,17,18erstellt. Der Hauptvorteil des aktuellen Systems ist, dass es viele Lungen mit dem gleichen Zustand auf einmal ohne Lungenkollaps oder Deflation reparieren kann. Das aktuelle Lungenfixierungssystem verwendet spezielle Geräte, mit denen Lungenproben für einen bestimmten Zeitraum bei einem angemessenen konstanten Druck aufgeblasen werden können. Diese Spezialausrüstung besteht aus drei Teilen, darunter ein unterer Behälter, ein oberer Behälter und eine Pumpe. Lungenproben werden in den unteren Behälter gelegt, der mit Druckbefestigungsmitteln verbunden ist, was zu einem Druckunterschied von 25cmH2O im Füllstand zwischen den oberen und unteren Behältern19führt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das hier vorgestellte Fixierungsverfahren für Nagetiere ist nicht neu; Dieses System hat jedoch mehrere Vorteile. Erstens kann es viele Lungen (maximal 20) mit dem gleichen Zustand gleichzeitig fixieren. Die Gesellschaft für Toxikologische Pathologie stellt fest, dass der Druck für die Schwerkraftinstillation von 22–25 cmH2O22variiert. Insbesondere haben mehrere Studien Lungenfixierung bei einem Druck von 25 cmH2O13,19…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde teilweise von JSPS KAKENHI Grant Number 26461199 (T. Sato) und dem Institute for Environmental and Gender-Specific Medicine, Juntendo University Graduate School of Medicine, Grant Number E2920 (T. Sato) unterstützt. Der Geldgeber hatte keine Rolle bei der Gestaltung der aktuellen Methoden und beim Schreiben des Manuskripts.
Materials
| 10% formalin (formalin neutral buffer solution) | Wako | 060-01667 | |
| Bent forceps | Hammacher | HSC187-11 | |
| Cannula, size 20G | Terumo | SR-FS2032 | |
| Cannula, size 22G | Terumo | SR-OT2225C | Cannula to exsanguinate lung |
| Forceps | Hammacher | HSC184-10 | |
| Kimtowel | Nippon Paper Crecia (Kimberly Clark) | 61000 | |
| Kimwipe | Nippon Paper Crecia (Kimberly Clark) | 62011 | |
| Lower container (acrylic glass material) | Tokyo Science | Custom-made | Pressure equipment component |
| Roller pump | Nissin Scientific Corp | NRP-75 | Pump machine to exsanguinate lung |
| Roller pump RP-2000 | Eyela (Tokyo Rikakikai Co. Ltd) | 160200 | Pressure equipment pump |
| Silicone tube Ø 9 mm | Sansyo | 94-0479 | Pressure equipment component |
| Somnopentyl (64.8 mg/mL) | Kyoritsu Seiyaku | SOM02-YA1312 | Pentobarbital Sodium |
| Surgical scissor | Hammacher | HSB014-11 | |
| Suture thread, size 0 | Nescosuture | GA01SW | |
| Syringe, 1 mL | Terumo | SS-01T | |
| Syringe, 1 ml with needle | Terumo | SS-01T2613S | |
| Syringe, 10 mL | Terumo | SS-10ESZ | |
| Three-way stopcock | Terumo | TS-TR1K01 | |
| Upper container (acrylic glass material) | Tokyo Science | Custom-made | Pressure equipment component |
Riferimenti
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