Summary

에어로졸 리포 폴리 사카 라이드를 사용하여 생성 폐 호중구하는 방법

Published: December 15, 2014
doi:

Summary

우리는 급성 폐 손상을 모델링하기 위해, 분무에 의해 에어로졸 리포 폴리 사카 라이드에 도전하여 호중구 폐 염증을 유도하는 방법을 설명합니다. 또한, 폐 격리, 기관 삽관 및 기관지 세척액에 대한 기본적인 수술 기법도 설명되어 있습니다.

Abstract

급성 폐 손상 (ALI)는 제한된 치료 옵션과 높은 사망률과 폐포 호중구을 특징으로하는 심각한 질병이다. ALI의 실험 모델은 질병의 발병 기전에 대한 우리의 이해를 향상의 열쇠입니다. 그람 양성 세균에서 파생 된 리포 폴리 사카 라이드 (LPS)는 호중구기도의 염증과 쥐의 폐 실질을 유도한다. 이러한 LPS와 같은 화합물의 효율적인 폐 전달하지만, 달성하기가 어렵다. 여기에 설명 된 방법에서, 마우스의 폐 전달이 에어로졸 녹농균 LPS 챌린지에 의해 달성된다. 용존 LPS는 압축 공기에 연결되어 에어로졸 분무기로 하였다. 생쥐는 에어로졸이 중단 된 후 2 분 컨디셔닝 한 후, 10 분간 플렉시 유리 상자에 LPS 에어로졸의 연속 흐름 노출시켰다. 포르말린 관류 다음에 기관 삽관 이후 기관지 세척은, 다음 멸균 페이지의 특성을 허용하는 수행 하였다ulmonary 염증. 에어로졸 LPS는 기관지 폐포와 조직 학적 평가에 의해 검출 된 폐포 호중구을 특징으로하는 폐 염증을 생성합니다. 이 기술은 몇 가지 제품으로 작은 비용으로 설정하고, 최소한의 교육과 전문 지식을 필요로 할 수 있습니다. 노광 시스템은 따라서 통상적 폐 병변에 대한 이해를 향상시키기 위해 잠재적으로, 임의의 실험실에서 수행 될 수있다.

Introduction

리포 폴리 사카 라이드 (LPS)는 그람 음성 세균 (1)의 세포벽 성분이다. LPS에 도전 급성 폐 손상, 급성 염증 세포의 침윤 염증과 부종이 특징으로하는 증후군의 잘 문서화 된 모델입니다. 또한, 폐 호중구 또한 COPD 악화 4를 모델링하는데 사용되어 만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD) 3, 및 인간에서 LPS 챌린지의 특징이다. 따라서, LPS 노출의 실험 모델은 임상 적으로 인간의 병리를 이해하기 위해 적절하고 가치있는 도구입니다.

여기에 설명 된 에어로졸 LPS의 폐 전달의 목적은 전신 개입 없이도 도통 및 호흡기도에 호중구 염증 반응을 생성하는 것이다. LPS 도전의 여러 기술 이전에 기술되었다. LPS의 정맥 내 주입 투여 가장 일반적으로 사용되는 경로이다. 이 기술에 쉽게 접근 할 수 있지만, t그는 차 손상은 폐에 호중구 마이그레이션 다음 폐 상피 세포의 보조 파괴, 내피이다. 인트라 정맥 투여는 동물 모델에서 임상 사진을 복잡하게 할 수 있습니다 전신 염증이를 유도한다. 전신 염증은 내 기관 관리와 관찰되지 대조적이다. 이 기술은, 그러나, 노동 집약적이며, 마취제뿐만 아니라 상당한 훈련 5, 6을 필요로한다. 또한, 행정이 경로를 통한 폐 침착은 호흡 7에 따라 달라집니다. 따라서, 폐 침착은기도에 내 기관 관리 및 변수 침착이 관찰 될 수 있습니다에 필요한 마취의 깊이에 의해 영향을 받는다. 대조적으로, 에어로졸 화 된 LPS와 폐 전달은 최소한의 훈련을 필요로하며, 쉽게 작은 가진 동물의 다수 또는 개인 5, 8 사이에 편차가없이 달성 될 수있다.최근의 연구는 에어로졸 배달 증착에 관한 내부 기관 노선 우수하다는 및 LPS의 관련성 용량이 모델 8 호중구 염증을 유도 확인합니다.

에어로졸 Psuedomonas aeruginosa의 LPS가 폐포 (9), (10)를 포함하여기도 루멘과 폐 실질, 눈에 띄게 염증 반응을 생성에 이전의 연구는 그 도전을 증명하고있다. 염증은 호중구 폐부종의 존재를 특징으로 우세, 따라서 급성 폐 손상의 기전을 해결하고 질병 병리에 기여하는 메커니즘을 더 지식을 얻기 위해 사용될 수있다.

Protocol

동물 연구는 북부 스톡홀름 동물 복지 윤리위원회에 의해 승인되었다. 실험 절차는 스웨덴어 법을 준수 하였다. 1. LPS 에어로졸을 생성 P. 정제 0.5 g을 녹여 부드러운 교반과 함께 50 ml의 멸균 식염수에 aeruginosa의 LPS 및 용해를 확인합니다. 1 mg / ml의 최종 농도로, 9 ml의 멸균 식염수에 용해하여 LPS를 1 mL로 희석. -20 ° C에서 알루미늄 호일과 가게와 빛으로?…

Representative Results

에어로졸 P.에 도전 aeruginosa의 LPS는 보통 초기와 후기 시점에서 모두 우위 호중구 특징으로기도 내강 및 치조 공간에서 표시된 염증 반응을 산출한다. 에어로졸 LPS는 폐 호중구을 유도 C57BL / 6by 및 BALB / C 마우스에게 에어로졸 화 된 P. 노출시켰다 aeruginosa의 LPS 또는 단독으로 차량과 호중구가 폐포 세척액에 열거 하였다. C57BL 차?…

Discussion

에어로졸은 LPS 상피 점막하 호중구 특징으로기도의 염증 반응을 발생시키고, 전도성기도뿐만 아니라 폐포를 둘러싼 공간. 이것은 함께 혈장 누출, 급성 폐 손상의 병리 대표 나타내는 BALF에서 증가 된 총 단백질 함량으로한다. LPS는 무균 염증을 유도 같이, 반응은 적응성 면역 반응에 독립적이며, 세균 감염에 대한 관련성에 한계가있다. 기술은 그러나 적응 면역 반응을 제외하여 염증 기전을 해?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 숙련 된 지원 커스틴 Thim (아스트라 제네카, 룬드, 스웨덴), 베니 타 달 버그 박사 앤더스 에크 룬드 (카롤린스카 연구소, 스톡홀름, 스웨덴)뿐만 아니라 닥터 마틴 Stampfli (맥 매스터 대학, 해밀턴, ON, 캐나다)에 감사드립니다 및 전문가의 조언.

Materials

Name of the material/equipment  Company Catalog number Comments/Description
Purified Pseudomonas aeruginosa LPS  Sigma-Aldrich Harmful. Recomended purification. LPS purified from other bactria may be used.
Pari LC sprint star nebulizer PARI Respiratory Equipment Inc.  023G1250
TSI mass flowmeter 4040 TSI 4040 Alternative product from supplier may be used.
Saint-Gobain 15.9 mm Tygon tube Sigma-Aldrich Z685704 Recomended brand.
Plexiglas boxes with removable lids Custom built N/A 150 x 163 x 205 mm (a 2 mm hole on the side). 
3M Half Facepiece Reusable Respirator 3M 7503 Recomended brand.
3M Advanced Particulate Filters (P100)  3M 2291 Recomended brand.
Sissors VWR 233-1104 Preferred scissors may be used.
Forceps  VWR 232-1313 Preferred forceps may be used.
Intramedic PE50 polyethylene tube BD 427411 Recomended brand.
Ethicon 2-0 Perma-hand silk tread  VWR 95056-992 Recomended brand.
26 ½  gage needle  Alternative suppliers exist.
1 mL BD slip-tip syringe, non-sterile BD 301025 Alternative suppliers exist.
60 mL BD Luer-Lok syringe, non-sterile, polypropolene  BD 301035 Alternative suppliers exist.
Fluka Hematoxylin-Eosin Sigma-Aldrich 3972 Alternative suppliers exist.
Türk's solution Merck Millipore 109277
Table top centrifuge Alternative manufacturers exist.
Cytospin 4 cytocentrifuge Thermo Scientific A78300003 Alternative centrifuge can be used. 
HEMA-3 stat pack Fisher Scientific 23-123-869 Alternative staining kits exists.
Formalin solution, neutral buffered, 10% Sigma-Aldrich HT501128  Alternative suppliers exist.

Referências

  1. King, J. D., Kocincova, D., Westman, E. L., Lam, J. S. Review: Lipopolysaccharide biosynthesis in Pseudomonas aeruginosa. Innate Immun. 15, 261-312 (2009).
  2. Grommes, J., Soehnlein, O. Contribution of neutrophils to acute lung injury. Mol Med. 17, 293-307 (2011).
  3. Pesci, A., et al. Inflammatory cells and mediators in bronchial lavage of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J. 12, 380-386 (1998).
  4. Hoogerwerf, J. J., et al. Lung Inflammation Induced by Lipoteichoic Acid or Lipopolysaccharide in Humans. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 178, 34-41 (2008).
  5. Scheuchenzuber, W. J., Eskew, M. L., Zarkower, A. Comparative humoral responses to Escherichia coli and sheep red blood cell antigens introduced via the respiratory tract. Exp Lung Res. 13, 97-112 (1987).
  6. Asti, C., et al. Lipopolysaccharide-induced lung injury in mice. I. Concomitant evaluation of inflammatory cells and haemorrhagic lung damage. Pulm Pharmacol Ther. 13, 61-69 (2000).
  7. Brand, P., et al. Total deposition of therapeutic particles during spontaneous and controlled inhalations. Journal of pharmaceutical sciences. 89, 724-731 (2000).
  8. Liu, F., Li, W., Pauluhn, J., Trubel, H., Wang, C. Lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rats: comparative assessment of intratracheal instillation and aerosol inhalation. Toxicology. 304, 158-166 (2013).
  9. Skerrett, S. J., et al. Role of the type 1 TNF receptor in lung inflammation after inhalation of endotoxin or Pseudomonas aeruginosa. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 276, L715-L727 (1999).
  10. Roos, A. B., et al. Lung epithelial-C/EBPbeta contributes to LPS-induced inflammation and its suppression by formoterol. Biochem Biophys Res Commun. 423, 134-139 (2012).
  11. Didon, L., et al. Lung epithelial CCAAT/enhancer-binding protein-beta is necessary for the integrity of inflammatory responses to cigarette smoke. Am J Respir Crit Care Med. 184, 233-242 (2011).
  12. Silverpil, E., et al. Negative feedback on IL-23 exerted by IL-17A during pulmonary inflammation. Innate Immunity. 19, 479-492 (2013).
  13. Mercer, P. F., et al. Proteinase-Activated Receptor-1, CCL2 and CCL7 Regulate Acute Neutrophilic Lung Inflammation. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. , (2013).
  14. Korkmaz, B., Horwitz, M. S., Jenne, D. E., Gauthier, F. . Neutrophil Elastase, Proteinase 3, and Cathepsin G as Therapeutic Targets in Human Diseases. Pharmacological Reviews. 62, 726-759 (2010).
  15. Bafadhel, M., et al. Acute Exacerbations of COPD: Identification of Biological Clusters and Their Biomarkers. Am. J. Respir. Crit. Care Med. , 201104-200597 (2011).
  16. Hurst, J. R., Perera, W. R., Wilkinson, T. M. A., Donaldson, G. C., Donaldson, G. C., Wedzicha, G. C. Systemic and Upper and Lower Airway Inflammation at Exacerbation of Chronic Obstructive Pulmonary. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 173, 71-78 (2006).
  17. Rabe, K. F., et al. Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease: GOLD Executive Summary. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 176, 532-555 (2007).
check_url/pt/51470?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Roos, A. B., Berg, T., Ahlgren, K. M., Grunewald, J., Nord, M. A Method for Generating Pulmonary Neutrophilia Using Aerosolized Lipopolysaccharide. J. Vis. Exp. (94), e51470, doi:10.3791/51470 (2014).

View Video