Zigarettenrauchexposition bei Mäusen mit einem Ganzkörper-Inhalationssystem
Summary
Dieses Protokoll zeigt die Untersuchung der pathophysiologischen Wirkungen von Zigarettenrauch (CS) mit einem ganzheitigen Inhalationssystem (WBI) im eigenen Haus gebaut. Dieses System kann Tiere UNTER kontrollierten wiederholbaren Bedingungen CS aussetzen, um CS-vermittelte Wirkungen auf Lungenemphysem und Hämatopoese zu erforschen.
Abstract
Im Jahr 2018 sollen fast 14 % der Erwachsenen in den Vereinigten Staaten Zigaretten geraucht haben. Die Auswirkungen von Zigarettenrauch (CS) auf Lungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen wurden weithin untersucht, jedoch bleiben die Auswirkungen von CS in anderen Geweben und Organen wie Blut und Knochenmark unvollständig definiert. Die Suche nach dem geeigneten System zur Untersuchung der Auswirkungen von CS bei Nagetieren kann unerschwinglich teuer sein und den Kauf kommerziell erhältlicher Systeme erfordern. So haben wir uns vorgenommen, ein erschwingliches, zuverlässiges und vielseitiges System zu entwickeln, um die pathologischen Wirkungen von CS bei Mäusen zu untersuchen. Diese Ganzkörper-Inhalations-Expositions-System (WBIS) Setup imitiert das Atmen und Puffen von Zigaretten durch abwechselnde Exposition gegenüber CS und saubere Luft. Hier zeigen wir, dass dieses Do-it-yourself (DIY) System nach 4 Monaten Zigarettenrauch-Exposition Atemwegsentzündungen und Lungenemphysem bei Mäusen induziert. Die Auswirkungen der Ganzkörperinhalation (WBI) von CS auf hämatopoetische Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) im Knochenmark mit diesem Gerät werden ebenfalls gezeigt.
Introduction
Zigarettenrauchen ist nach wie vor eine der Hauptursachen für vermeidbare Krankheiten in den USA, trotz des stetigen Rückgangs der Zahl der zigarettenrauchenden Erwachsenen in den letzten 50-60 Jahren1. Es ist allgemein bekannt, dass Rauchen mit mehreren Erkrankungen der Lunge und des Blutes verbunden ist, einschließlich chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), einer Gruppe von Krankheiten, die Emphysem und chronische Bronchitis2,3,4umfasst. Nach Angaben des Center for Disease Control (CDC), im Jahr 2014, COPD war die dritthäufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten mit über 15 Millionen Amerikaner n.H.
CS wurde auch vor kurzem mit einem höheren Risiko der Entwicklung klonaler Hämatopoese (CH)6,7verbunden, ein Zustand, in dem eine einzelne hämatopoetische Stammzelle überproportional einen großen Prozentsatz des peripheren Blutes einer Person produziert. Dieser Befund deutet auf einen möglichen Zusammenhang zwischen Rauchen und Knochenmarkfunktion hin. Angesichts der weitverbreiteten und sehr signifikanten gesundheitlichen Auswirkungen von CS und angesichts der Tatsache, dass murine Modelle von Krankheiten ein Eckpfeiler des Fortschritts in der biomedizinischen Forschung sind, ist es nützlich, effiziente und erschwingliche Systeme zu entwickeln, um CS bei Mäusen zu modellieren.
Hier bieten wir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Aufbau eines erschwinglichen Systems zur Behandlung und Untersuchung der In-vivo-Effekte von CS auf Lungenemphysem und Knochenmarkhomöostase. Die Montage dieser Geräte erfordert nicht, dass der Benutzer spezielle Kenntnisse hat und ermöglicht somit die DIY-Montage.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier stellen wir CS die für den Bau eines WBIS-Geräts erforderlichen Informationen zur Verfügung. Nach der Installation des Systems ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Prüfer das System auf der Grundlage der gelieferten Dosis von Nikotin oder Cotinin bei Tieren kalibrieren. Das Gerät enthält einen Timer und Druckmessgeräte, die verwendet werden können, um Das Volumen der Zigarettenpuffe, die Pufffrequenz, die kombinierte Rauchexpositionsdauer und die Ruheintervalle anzupassen, die Tiere zwischen jeder Z…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AR, XH und PE wurden durch den NIH-Zuschuss R01HL140398 und ein Gilson Longenbaugh Foundation-Stipendium unterstützt. DEMM und KK wurden durch die NIH-Stipendien R01HL136333 und R01HL134880 (KYK) sowie ein Stipendium der Helis Medical Research Foundation unterstützt. DEMM wird auch vom Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study unterstützt. PE wird auch durch Training in Precision Environmental Health Sciences NIEHS T32 ES027801 Fellowship Program unterstützt. JC und MF werden von Tobacco Research Funds vom Department of Epigenetics and Molecular Carcinogenesis und vom Center for Epigenetics (Scholar Award to MF) bei MD Anderson unterstützt. FK und YZ werden durch die NIH-Zuschüsse R01 ES029442-01 und R01 AI135803-01 sowie das VA Merit-Stipendium CX000104 unterstützt. Dieses Projekt wurde vom Cytometry and Cell Sorting Core am Baylor College of Medicine mit Mitteln des CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), des NIH (CA125123 und RR024574) und der Unterstützung von Joel M. Sederstrom unterstützt.
Materials
| 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 |
Riferimenti
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