Ein verbessertes Verfahren zur schnellen Intubation der Luftröhre in Mice
Summary
Dieser Artikel stellt eine schnelle und einfache Methode zur Bleomycin direkt in die Luftröhre Maus über Intubation verabreicht wird. Die wichtigsten Vorteile dieser Methode sind, dass sie in hohem Maße reproduzierbar, leicht zu beherrschen ist, und nicht spezialisierte Ausrüstung oder langwierige Wiederherstellungszeiten erfordern.
Abstract
Despite some anatomical and physiological differences, mouse models continue to be an essential tool for studying human lung disease. Bleomycin toxicity is a commonly used model to study both acute lung injury and fibrosis, and multiple methods have been developed for administering bleomycin (and other toxic agents) into the lungs. However, many of these approaches, such as transtracheal instillation, have inherent drawbacks, including the need for strong anesthetics and survival surgery. This paper reports a quick, reproducible method of intratracheal intubation that involves mild inhaled anesthesia, visualization of the trachea, and the use of a surrogate spirometer to confirm exposure. As a proof of concept, 8-12 week old C57BL/6 mice were administered either 2.0 U/kg of bleomycin or an equivalent volume of PBS, and both damage and fibrotic endpoints were measured post-exposure. This procedure allows researchers to treat a large cohort of mice in a relatively short period with little expense and minimal post-procedure care.
Introduction
Trotz einiger anatomischen und physiologischen Unterschiede, ein Mausmodell weiterhin für die Modellierung menschlichen Biologie und Pathogenese der Erkrankung. 2 von einer Haltung Standpunkt, Mäuse sind leicht zu handhaben, haben eine geringe Brutzeit, eine beschleunigte Lebensdauer und sind relativ preiswert von unschätzbarem Wert sein unterzubringen. Mit der Entwicklung der verschiedenen genetischen Stämme und Strategien (z. B. bedingte Knock-outs, Reporter Mäusen Abstammung-Tracing-Ansätze, etc.), sowie die große Auswahl an erhältlichen Reagenzien (z. B. Antikörper, rekombinante Proteine, Inhibitoren, etc.), Mäuse sind zu einem wesentlichen Modell wirbel~~POS=TRUNC-Organismus aufzudecken menschliche Homöostase und Krankheitsprozesse geworden. 3
Mäuse haben besonders wertvoll gewesen Lungenstudienbedingungen, einschließlich akutem Lungenversagen (ALI) und Lungenfibrose. 4 ALI beim Menschen können durch ein Trauma, Verletzungen hervorgerufen werden, oder Sepsis und wird von epithelialen gekennzeichnet undendothelialen Leck (dh., Ödem), Entzündung und werdende Fibrose. Bei vielen Patienten schreitet ALI seiner schweren Form, akutem Atemnotsyndrom (ARDS), die oft in Fibrose und Tod durch Atemstillstand führt. 5,6 Lungenfibrose eine progressive, fatale Pathologie ist durch das überschüssige Ablagerung von extrazellulärer Matrix gekennzeichnet geben, vor allem I-Kollagen, was zu einer Beeinträchtigung der Lungenfunktion. 7,8 Verabreichung von Bleomycin (BLM) ist die am weitesten verbreitete und am besten charakterisierte Modell zur Induktion ALI und Fibrose bei Versuchstieren. 9 Obwohl Lungenfibrose bei Nagetieren-BLM induziert tut rekapitulieren nicht vollständig die menschlichen fibrotische Phänotypen, 10 Maus-Studien mit diesem Modell zur Entdeckung von vielen wichtigen Faktoren geführt haben das Auftreten und Fortschreiten der Erkrankung zu beeinflussen. 11
Während der genaue Mechanismus (n) hinter BLM-induzierte Fibrogenese unbekannt sind, das auslösende Verletzungvermutlich aus Kontakt-abhängigen DNA-Strangbrüche in den Epithelzellen entstehen die leitenden Atemwege und Lungenbläschen auskleiden, und insbesondere, Typ-1-Pneumozyten. 12 Die Notwendigkeit für den direkten Kontakt zwischen BLM und die Lungen Epithel unterstreicht die Bedeutung eines robusten Lieferroute und diese Bedenken sind auch für eine breite Palette an Anwendungen auf die Atemwege distal ausgerichtet, einschließlich rekombinanter Proteine, Antikörper, siRNA, Viren, Bakterien, Teilchen und mehr relevant. Oropharyngealen Aspiration (OPA) wurde zu diesem Zweck 13, aber ein Haupt Ein Nachteil OPA ist, dass ein Teil der Mittel kann geliefert werden Verschlucken in den Magen-Darm-Trakt, was zu Ungenauigkeiten in der verabreichten Dosis eingesetzt. Eine andere verbreitete Ansatz ist transtracheal Einträufeln, die die Luftröhre und die Applikation von einem Agenten aufzudecken direkt in die Atemwege Tracheotomie unter starker Betäubung beinhaltet. 14 Aber nicht nur kann soeine Prozedur aufgrund seiner Invasivität unerwünscht sein, aber es ist auch zeitaufwendig und erfordert ein gutes Stück der Ausbildung, und verursacht eine starke Schädigung der Atemwege. 15,16 verschiedene Protokolle, die die direkte Verabreichung von Wirkstoffen in die entwickelt wurden, umfassen Luftröhre ohne die Notwendigkeit für einen chirurgischen Eingriff, 16,17,18,19,20 aber diese Verfahren erweitert Erholungszeiten von mächtigen Anästhetika verursacht beinhalten, die Verwendung von teuren Geräten (dh., Otoskop / Laryngoskop, im Handel erhältliche Verfahren Platten, Glasfaser Drähte, etc.), ein Überschuß der Manipulation in der Mundhöhle, und der Unsicherheit in Bezug auf die Dosierung.
Dieses Papier beschreibt eine relativ einfache Methode zur Verabreichung über Intubation, die ein Forscher, preiswert, schnell ermöglicht und zuverlässig ein Reagens in die Mäuselunge mit begrenztem Risiko von Rest Schäden an den umgebenden Gewebe vermitteln.
Protocol
Representative Results
Discussion
In Fällen, in denen Aerosolisierung aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit Reagenz unpraktisch ist, Sicherheit oder Kosten, ist direkte tracheale Verabreichung eine überlegene Methode zur Abgabe von exogenen Mitteln in die Lungen 16 Transtracheale Instillation diese weit verbreitet zu bewerkstelligen ist. Jedoch, wie bei allen chirurgischen Eingriff, es führt auch damit das Potential für durch das Verfahren verursachten Komplikationen selbst und nicht notwendigerweise das Mittel eingeflößt wurde. 1…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Brian Johnson von der Histologie und Imaging-Core an der Universität von Washington für die Hilfe bei der Trichrom-Färbung und Analyse. Diese Arbeit wurde vom NIH Zuschüsse HL098067 und HL089455 unterstützt.
Materials
| Bleomycin For Injection, 30 units/vial | APP Pharmaceuticals, LLC | 103720 | For best results, BLM should be suspended in PBS, aliquoted, and stored as single use lyophilzed aliquots |
| Blunt End Forceps | N/A | N/A | |
| Tongue Depressor (i.e. bent Valleylab Blade Electrode, 2.4") | Covidien | E1551G | Before use, create a 45 degree bend 1.5 cm from the blade tip. A suitable depressor can also be created from any metal implement of similar dimensions. |
| Exel Safelet Catheter 22G X 1" | Exel International | 26746 | |
| 1 mL Slip-tip Disposable Tuberculin Syringe (200/sp, 1600/ca) | BD | 309659 | |
| 0.2ml Pipettor and Filter Tips | N/A | N/A | |
| Fiber-Lite Illuminator. Model 181-1: Model 180 mated with Standard Dual Gooseneck illuminator | Dolan Jenner Industries, Inc. | 181-1 | Lower output LED illuminators are not recommended as they fail to suficiently illuminate the trachea. |
| Intubation Board | N/A | N/A | See Diagram 1. |
| Colored Label Tape: 0.5 in. Wide | Fisherbrand | 15-901-15A | |
| Oxygen | N/A | N/A | |
| Phosphate-Buffered Saline, 1X | Corning | 21-040-CV | Product should be sterile |
| Non-Sterile Silk Black Braided Suture Spool, 91.4 m, Size 4-0 | Harvard Apparatus | 517698 | |
| Table Top Anesthesia Machine Isoflurane | Highland Medical Equipment | N/A | http://www.highlandmedical.net/ |
| Slide Top Induction Mouse Isoflurane Chamber | MIP / Anesthesia Technologies | AS-01-0530-SM | |
| FORANE (isoflurane, USP) Liquid For Inhalation 100 mL | Baxter | 1001936040 | |
| Nanozoomer Digital Pathology system | Hamamatsu | ||
| IgM ELISA Quantification Kit | Bethyl Laboratories | E90-101 |
References
- Hyde, D. M., Hamid, Q., Irvin, C. G. Anatomy, pathology, and physiology of the tracheobronchial tree: emphasis on the distal airways. J Allergy Clin Immunol. 124, S72-S77 (2009).
- Rosenthal, N., Brown, S. The mouse ascending: perspectives for human-disease models. Nat Cell Biol. 9, 993-999 (2007).
- Peters, L. L., et al. The mouse as a model for human biology: a resource guide for complex trait analysis. Nat Rev Genet. 8, 58-69 (2007).
- Baron, R. M., Choi, A. J., Owen, C. A., Choi, A. M. Genetically manipulated mouse models of lung disease: potential and pitfalls. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 302, 485-497 (2012).
- Sharma, S. Acute respiratory distress syndrome. BMJ Clin Evid. 2010, (2010).
- Saguil, A., Fargo, M. Acute respiratory distress syndrome: diagnosis and management. Am Fam Physician. 85, 352-358 (2012).
- Wilson, M. S., Wynn, T. A. Pulmonary fibrosis: pathogenesis, etiology and regulation. Mucosal Immunol. 2, 103-121 (2009).
- Wuyts, W. A., et al. The pathogenesis of pulmonary fibrosis: a moving target. Eur Respir J. 41, 1207-1218 (2013).
- Mouratis, M. A., Aidinis, V. Modeling pulmonary fibrosis with bleomycin. Curr Opin Pulm Med. 17, 355-361 (2011).
- Moeller, A., Ask, K., Warburton, D., Gauldie, J., Kolb, M. The bleomycin animal model: a useful tool to investigate treatment options for idiopathic pulmonary fibrosis?. Int J Biochem Cell Biol. 40, 362-382 (2008).
- Myllärniemi, M., Kaarteenaho, R. Pharmacological treatment of idiopathic pulmonary fibrosis – preclinical and clinical studies of pirfenidone, nintedanib, and N-acetylcysteine. European Clinical Respiratory Journal. 2, (2015).
- Reinert, T., Baldotto, C. S. d. R., Nunes, F. A. P., Scheliga, A. A. d. S. Bleomycin-Induced Lung Injury. Journal of Cancer Research. 2013, 1-9 (2013).
- Lakatos, H. F., et al. Oropharyngeal aspiration of a silica suspension produces a superior model of silicosis in the mouse when compared to intratracheal instillation. Exp Lung Res. 32, 181-199 (2006).
- Helms, M. N., Torres-Gonzalez, E., Goodson, P., Rojas, M. Direct tracheal instillation of solutes into mouse lung. J Vis Exp. , (2010).
- Osier, M., Oberdorster, G. Intratracheal inhalation vs intratracheal instillation: differences in particle effects. Fundam Appl Toxicol. 40, 220-227 (1997).
- Driscoll, K. E., et al. Intratracheal instillation as an exposure technique for the evaluation of respiratory tract toxicity: Uses and Limitations. Toxicol Sci. 55, 24-35 (2000).
- MacDonald, K. D., Chang, H. Y., Mitzner, W. An improved simple method of mouse lung intubation. J Appl Physiol (1985). 106, 984-987 (1985).
- Spoelstra, E. N., et al. A novel and simple method for endotracheal intubation of mice. Lab Anim. 41, 128-135 (2007).
- Cai, Y., Kimura, S. Noninvasive intratracheal intubation to study the pathology and physiology of mouse lung. J Vis Exp. , e50601 (2013).
- Starcher, B., WIlliams, I. A method for intratracheal instillation of endotoxin into the lungs of mice. Lab Anim. 23, 234-240 (1989).
- Daubeuf, F., Frossard, N. Performing bronchoalveolar lavage in the mouse. Curr Protoc Mouse Biol. 2, 167-175 (2012).
- Li, Y., et al. Severe lung fibrosis requires an invasive fibroblast phenotype regulated by hyaluronan and CD44. J Exp Med. 208, 1459-1471 (2011).
- Grazioli, S., et al. CYR61 (CCN1) overexpression induces lung injury in mice. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 308, L759-L765 (2015).
- Redente, E. F., et al. Tumor necrosis factor-alpha accelerates the resolution of established pulmonary fibrosis in mice by targeting profibrotic lung macrophages. Am J Respir Cell Mol Biol. 50, 825-837 (2014).
- Lawrenz, M. B., Fodah, R. A., Gutierrez, M. G., Warawa, J. Intubation-mediated intratracheal (IMIT) instillation: a noninvasive, lung-specific delivery system. J Vis Exp. , e52261 (2014).
