Summary

Maus Pneumonektomie Modell der Ausgleichs Lung Wachstum

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

Die Hauptfunktion der Lunge ist für Sauerstoff und Kohlendioxid Austausch zwischen einem Organismus und der Atmosphäre bereitzustellen. Beim Menschen eine Vielzahl von angeborenen und erworbenen Bedingungen führen zu verminderter Lungenfläche, die zu einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion führt. Dh Lungen – Obwohl eine Vielzahl von Therapien wie inhalativen Kortikosteroiden, Bronchodilatatoren, zusätzlichen Sauerstoff und chronische mechanische Belüftung verwendet werden, um die Folgen der Beeinträchtigung der Lungenfunktion 1-3 abzuschwächen, wäre die ideale Therapie für diesen Bedingungen Nachwachsen der funktionellen Lungengewebe zu fördern Regeneration.

Säugetiergeweberegeneration ist gut dokumentiert worden. Die Afrikanische Stachelmaus können große Bereiche der Haut ohne Narbenbildung 4 zu regenerieren. Die Phalanx beim Menschen nach einer Verletzung oder Amputation 5-7 regenerieren. Nach Pneumonektomie (PNX) tritt Ausgleichslungenwachstum bei Mäusen, 8, 9 Ratten, zu tungs 10 und 11 Menschen. Per Definition beinhaltet Ausgleichslungenwachstum nicht nur Ausbau der bestehenden Lufträume, aber erneut Septierung dieser vergrößerten Lufträume mit der Expansion des zugehörigen Mikrozirkulation 12. Genexpressionsanalyse hat gezeigt, dass dieses Modell rekapituliert viele der Signalwege der Lungenentwicklung 13. Vier Wochen nach der Maus PNX ist Alveolaroberfläche äquivalent zu der scheinoperierten Tieren 14. In diesem Manuskript beschreiben wir die Maus PNX und Schein PNX Verfahren.

Protocol

HINWEIS: Tier Verwendung Aussage: Alle Verfahren in dieser Studie wurden mit Genehmigung und nach den Richtlinien der Institutional Animal Benutzung und Pflege Committee (IACUC) in Cincinnati Kinderklinik durchgeführt. Acht Wochen alte C57BL / 6J männliche Mäuse wurden von Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) erhalten und man ließ sie für eine Woche vor dem Gebrauch akklimatisieren. Bis der Operation wurden die Tiere in einem pathogenfreien Barriere Anlage untergebracht und zur Verfügung gestellt autoklaviert Cho…

Representative Results

. Ein Grundstück von PNX und scheinoperierten Maus Gewichte ist in Abbildung 6 vorgesehen In unseren Händen, ist das Überleben konsequent 95-100% für beide PNX und Schein Pneumonektomie. Eine Beschreibung, wie die rechte Lunge wieder wächst in diesem Modell und dem erwarteten zeitlichen Verlauf, verweisen wir den Leser auf Manuskripte Gibney et al. 15 und Wang et al. 14 Einige häufige Fehler zu vermeiden, um die Maus PNX und Maus…

Discussion

Wir haben die detaillierte Beschreibung der Maus PNX und Maus Schein PNX Verfahren bis heute berichtet vorgesehen. Wir haben die Leser bewusst einige der häufigsten Fallstricke, dass die Ermittler das Erlernen der häufigsten Verfahren stoßen gemacht, und wir haben verschiedene Techniken, die von unserem Labor entwickelt, um gegen diese Gefahren zu mildern skizziert. Andere Labors nutzen dieses Modell können andere Technik Modifikationen entwickelt haben, oder verwenden Sie verschiedene Instrumente. Bei der Bewertung…

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