Summary

Muis Pneumonectomie Model van Compenserende Lung Groei

Published: December 17, 2014
doi:

Summary

Mouse pneumonectomy is a commonly employed model of compensatory lung growth. This procedure can be used in conjunction with lineage tracing or transgenic mouse models to elucidate underlying mechanisms.

Abstract

In humans, disrupted repair and remodeling of injured lung contributes to a host of acute and chronic lung disorders which may ultimately lead to disability or death. Injury-based animal models of lung repair and regeneration are limited by injury-specific responses making it difficult to differentiate changes related to the injury response and injury resolution from changes related to lung repair and lung regeneration. However, use of animal models to identify these repair and regeneration signaling pathways is critical to the development of new therapies aimed at improving pulmonary function following lung injury. The mouse pneumonectomy model utilizes compensatory lung growth to isolate those repair and regeneration signals in order to more clearly define mechanisms of alveolar re-septation. Here, we describe our technique for performing mouse pneumonectomy and sham pneumonectomy. This technique may be utilized in conjunction with lineage tracing or other transgenic mouse models to define molecular and cellular mechanism of lung repair and regeneration.

Introduction

De hoofdfunctie van de long te voorzien van zuurstof en kooldioxide uitwisseling tussen een organisme en de atmosfeer. Bij de mens, een gastheer van aangeboren en verworven voorwaarden leiden tot een verminderde oppervlakte long gebied, wat resulteert in verminderde longfunctie. Dwz long – hoewel een groot aantal therapieën zoals inhalatiecorticosteroïden, bronchodilatoren, extra zuurstof en chronische mechanische ventilatie wordt gebruikt om de gevolgen van verminderde longfunctie 1-3 beperken, zou de ideale therapie voor deze aandoeningen hergroei van functionele longweefsel bevorderen regeneratie.

Zoogdieren weefselregeneratie is goed gedocumenteerd. De Afrikaanse Stekelmuizen kunnen grote delen van de huid te regenereren zonder littekenvorming 4. De distale falanx in de mens kan regenereren na letsel of amputatie 5-7. Na pneumonectomie (PNX), compenserende long groei optreedt bij muizen 8, ratten 9, doengs 10 en 11 mens. Per definitie, compenserende long groei gaat het niet alleen uitbreiding van bestaande luchtruim, maar opnieuw septatie van deze vergroot luchtruim met de uitbreiding van de bijbehorende microcirculatie 12. Genexpressie analyse heeft aangetoond dat dit model recapituleert veel van de signalering evenementen van longontwikkeling 13. Vier weken na muis PNX, alveolaire oppervlakte gelijk is aan die van schijn geopereerde dieren 14. In dit manuscript, beschrijven we de muis PNX en sham PNX procedures.

Protocol

OPMERKING: Animal gebruik statement: Alle procedures in deze studie werden uitgevoerd met toestemming en volgens de richtlijnen van de Institutional Animal Gebruik en onderhoud Comité (IACUC) in Cincinnati Children's Hospital. Acht weken oude C57BL / 6J mannelijke muizen werden verkregen van Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) en men acclimatiseren gedurende één week vóór gebruik. Tot de operatie werden de dieren gehuisvest in een pathogeenvrije barrière-faciliteit en voorzien geautoclaveerd chow en gefilter…

Representative Results

. Een perceel van PNX en schijngeopereerde muis gewichten wordt gegeven in Figuur 6 In onze handen, overleving is consequent 95-100% voor zowel PNX en sham pneumonectomie. Voor een beschrijving van de wijze waarop de rechter long opnieuw groeit in dit model en het verwachte tijdsverloop, verwijzen we de lezer naar manuscripten van Gibney et al. 15 en Wang et al. 14 Een aantal gemeenschappelijke valkuilen moet vermeden worden om de muis…

Discussion

We hebben de meest gedetailleerde beschrijving van de muis PNX en muis schijnvertoning PNX procedures gemeld to-date. We hebben de lezer op de hoogte van een aantal van de gemeenschappelijke valkuilen die de onderzoekers leren van de procedure doorgaans tegenkomen gemaakt, en we hebben een aantal technieken ontwikkeld door ons laboratorium te verzachten tegen deze valkuilen geschetst. Andere laboratoria met behulp van dit model kunnen andere techniek aanpassingen hebben ontwikkeld of maken gebruik van verschillende inst…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge the Cincinnati Children’s Hospital Division of Veterinary Services for their assistance. This manuscript was supported by the National Institutes of Health K12 HD028827. Anna Perl PhD taught the authors this surgical procedure.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
6-inch Vascular Clip Applicator Teleflex Medical (WECK) 137062
Horizon Small Titanium Red Clip Teleflex Medical (WECK) 1201
Narrow Pattern 12cm Curved Forceps Fine Science Tools 11003-12
Curved Serated 10 cm Graefe Forceps  Fine Science Tools 11052-10
Castroviejo Needle Holder Fine Science Tools 12565-14
Straight 9 cm Strabismus Scissors (Blunt Tip) Fine Science Tools 14075-09
Straight 8.5 cm Hardened Fine Scissors Fine Science Tools 14090-09
Straight, Blunt Tip Cohan-Vannas Spring Scissors Fine Science Tools 15000-12
Skin Glue Gluture 32046
22 ga angiocatheter
24 ga angiocatheter
3 mL luer lock syringe
4 short retractors
2 long retractors
5-0 Prolene on curved cutting needle Ethicon 8698G
0.5 mL syringe on 27 ga needle
Normal Saline
Buprenorphine
Press-n-Seal Wrap Glad Products Company
12 inch X 12 inch cork board stack Office Depot
70% Ethanol
Betadine
Mouse Ventilator Hugo Sachs Elektronnik  Minivent Type 845
Isoflurane Vaporizer OHMEDA Excel 210 SE
artificial tear ointment puralube NDC: 17033-211-38

References

  1. Strueby, L., Thebaud, B. Advances in bronchopulmonary dysplasia. Expert review of respiratory medicine. , (2014).
  2. Donn, S. M., Sinha, S. K. Recent advances in the understanding and management of bronchopulmonary dysplasia. Seminars in fetal & neonatal medicine. 14, 332 (2009).
  3. Molen, T., Miravitlles, M., Kocks, J. W. COPD management: role of symptom assessment in routine clinical practice. International journal of chronic obstructive pulmonary disease. 8, 461-471 (2013).
  4. Seifert, A. W., et al. Skin shedding and tissue regeneration in African spiny mice (Acomys). Nature. 489, 561-565 (2012).
  5. Vidal, P., Dickson, M. G. Regeneration of the distal phalanx. A case report. Journal of hand surgery. 18, 230-233 (1993).
  6. Potter, P. C., Levine, M. H. Bone Regeneration Following Chronic Suppurative Osteitis of the Distal Phalanx. Annals of surgery. 80, 728-729 (1924).
  7. McKim, L. H. Regeneration of the Distal Phalanx. Canadian Medical Association journal. 26, 549-550 (1932).
  8. Brown, L. M., Rannels, S. R., Rannels, D. E. Implications of post-pneumonectomy compensatory lung growth in pulmonary physiology and disease. Respir Res. 2, 340-347 (2001).
  9. Holder, N. Regeneration and compensatory growth. British medical bulletin. 37, 227-232 (1981).
  10. Hsia, C. C. Lessons from a canine model of compensatory lung growth. Curr Top Dev Biol. 64, 17-32 (2004).
  11. Butler, J. P., et al. Evidence for adult lung growth in humans. N Engl J Med. 367, 244-247 (2012).
  12. Konerding, M. A., et al. Spatial dependence of alveolar angiogenesis in post-pneumonectomy lung growth. Angiogenesis. 15, 23-32 (2012).
  13. Kho, A. T., Liu, K., Visner, G., Martin, T., Boudreault, F. Identification of dedifferentiation and redevelopment phases during postpneumonectomy lung growth. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, 542-554 (2013).
  14. Wang, W., Nguyen, N. M., Guo, J., Longitudinal Woods, J. C. Noninvasive Monitoring of Compensatory Lung Growth in Mice after Pneumonectomy via (3)He and (1)H Magnetic Resonance Imaging. Am J Respir Cell Mol Biol. 49, 697-703 (2013).
  15. Gibney, B. C., et al. Detection of murine post-pneumonectomy lung regeneration by 18FDG PET imaging. EJNMMI research. 2, 48 (2012).
  16. Rawlins, E. L., Perl, A. K. The a’MAZE’ing world of lung-specific transgenic mice. Am J Respir Cell Mol Biol. 46, 269-282 (2012).
  17. Ochs, M., Muhlfeld, C. Quantitative microscopy of the lung: a problem-based approach. Part 1: basic principles of lung stereology. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, L15-22 (2013).
  18. Ysasi, A. B., et al. Effect of unilateral diaphragmatic paralysis on postpneumonectomy lung growth. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, L439-445 (2013).
  19. Dane, D. M., Yilmaz, C., Estrera, A. S., Hsia, C. C. Separating in vivo mechanical stimuli for postpneumonectomy compensation: physiological assessment. Journal of applied physiology. 114, 99-106 (2013).
  20. Mortola, J. P., Magnante, D., Saetta, M. Expiratory pattern of newborn mammals. Journal of applied physiology. 58, 528-533 (1985).
  21. MacDonald, K. D., Chang, H. Y., Mitzner, W. An improved simple method of mouse lung intubation. Journal of applied physiology. 106, 984-987 (2009).

Play Video

Cite This Article
Liu, S., Cimprich, J., Varisco, B. M. Mouse Pneumonectomy Model of Compensatory Lung Growth. J. Vis. Exp. (94), e52294, doi:10.3791/52294 (2014).

View Video