Real-time X-ray Imaging af Lung Fluid Mængder i Neonatal Mouse Lung
Summary
We present a protocol to assess the rate of alveolar fluid clearance or pulmonary edema in neonatal mouse lung using X-ray imaging technology.
Abstract
Ved fødslen lungen undergår en dybtgående fænotypisk skift fra sekretion til absorption, som giver mulighed for tilpasning til vejrtrækning uafhængigt. Fremme og bevarelse af denne fænotype er kritisk vigtigt i normal alveolær vækst og gasudveksling gennem hele livet. Adskillige in vitro-undersøgelser har karakteriseret den rolle, centrale regulatoriske proteiner, signalmolekyler, og steroid hormoner, der kan påvirke hastigheden af lungevæske clearance. Men in vivo prøver skal udføres for at vurdere, om disse regulatoriske faktorer spiller vigtige fysiologiske roller i reguleringen perinatal lunge væskeabsorption. Som sådan kan udnyttelsen af tidstro røntgenbilleder bestemme perinatal lungevæske clearance, eller lungeødem, repræsenterer et teknologisk fremskridt på området. Heri forklarer vi og illustrere en tilgang til at vurdere graden af alveolær lungevæske clearance og alveolær oversvømmelser i C57BL / 6 mus ved postnatal dag 10 osing røntgenafbildning og analyse. En vellykket gennemførelse af denne protokol kræver forudgående godkendelse fra institutionelle dyr pleje og brug udvalg (IACUC), en in vivo små dyr X-ray imaging system, og kompatible molekylær imaging software.
Introduction
Ved fødslen skal den nyfødte lunge overgangen fra et fluid secernerende til en fluid reabsorbing organ til at etablere tilstrækkelig ventilation og iltning af kroppen. De mekanismer, der letter (eller hindrer) effektiv clearance af lunge væske på tidspunktet for fødslen fortsat uklare. Modeling hastigheden af alveolære væske clearance i C57BL / 6 nyfødte museunger vil føre til en bedre forståelse af regulatoriske faktorer, der kan øge eller dæmpe hastigheden af væske absorption. Det kunne også anvendes på andre neonatale modeller af akut lungeskade eller infektion, og kan føre til hidtil ukendte terapeutiske strategier for nyfødte med respiratorisk distress.
Da nyfødte lunger er meget lille i forhold til voksne lunger, kan konventionelle foranstaltninger af alveolær væske clearance der er afhængige af lavage eller gravimetrical målinger ikke være egnet til præcist studere lunge væske clearance i neonatale lunge-modeller. I denne protokol, demonstrerer vi en analyse, der giver mulighed fornøjagtig bestemmelse af alveolære fluid clearance i postnatal dag 10 C57BL / 6 museunger anvendelse af en lille dyr imager. En væsentlig fordel ved at bruge en fluoroskopisk fremgangsmåde er, at dyrene afbildes in vivo. De er frit trække vejret og kan komme fra denne minimalt invasiv assay for fremtidig observation og undersøgelse. Det overordnede mål med denne metode er at modellere lungeødem hos nyfødte lunge, og vurdere hastigheden af alveolær væske clearance i neonatal lunge. Denne teknik blev udviklet, delvis som en strategi reduktion for at reducere antallet af dyr, der er nødvendige, men maksimere eksperimenterende output. Denne teknik giver også mulighed for bedre påvisning af lunge væske volumen ved hjælp af X-ray imaging og kræver færdigheder i grundlæggende dyr tilbageholdenhed og håndtering 1; lille dyr indgreb og luftrør inddrypning 2, et lille dyr billeddanner, og grundlæggende billedanalyse-software. Undersøgere, der ønsker at evaluere lunge væskevolumener in vivo (frit breathing bedøvet dyremodeller), kan finde denne procedure er egnet til deres ansøgning. Endelig kunne denne protokol forøge andre eksisterende modeller af neonatal lungeskader anvendt i mekanistisk forsøg af bronkopulmonal dysplasi, herunder hyperoxi-induceret lungeskade, mekanisk ventilation, og modeller af lungebetændelse tre.
Protocol
Representative Results
Discussion
Brug X-ray imaging, kan klare billeder af neonatale lunger analyseres for lunge væske mængder. Vi 7,3,11, og andre 10, har med succes anvendt røntgenbilleder for at bestemme dynamiske ændringer i lunge fluidvolumen i frit vejrtrækning bedøvede dyremodeller, og denne teknik lover godt for at fremme studiet af neonatal lungeskade. En stor fordel i at bruge vores tilgang til at vurdere lunge væske volumen (i modsætning til røntgen fase constrast 10 for eksempel), er, at op til fem …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported by a grant awarded to MNH by Children’s Healthcare of Atlanta, the APS 2014 Short-Term Research Education Program to Increase Diversity in Health-Related Research (STRIDE) fellowship awarded to PT, and the University of Notre Dame Integrated Imaging Facility.
Materials
| Preclinical Imaging System (In- Vivo MS FX PRO) | Bruker; Billerica, MA | |
| Ketamine | Ketaset; Fort Dodge Animal Health, IA | 26637-411-01 |
| Xylazine | Lloyd Laboratories; Shenandoah, IA | 4821 |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (with Calcium and Magnesium) | Lonza; Walkersville, MD | 17-513F |
| Sodium chloride | Amresco; Solon, OH | 241 |
| Potassuim chloride | Fisher Scientific; Fair Lawn, NJ | P217-3 |
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich; St. Loius, MO | C5080 |
| HEPES | Sigma-Aldrich; St. Loius, MO | H3375 |
| 0.3 mL insulin syringe with 31Gx5/16" (8mm) needle | BD Insulin Syringe; Franklin Lakes, NJ | 328438 |
Referências
- Institute of Laboratory Animal Resources. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Helms, M. N., Torres-Gonzalez, E., Goodson, P., Rojas, M. Direct tracheal instillation of solutes into mouse lung. J Vis Exp. , (2010).
- Hilgendorff, A., Reiss, I., Ehrhardt, H., Eickelberg, O., Alvira, C. M. Chronic lung disease in the preterm infant. Lessons learned from animal models. Am J Respir Cell Mol Biol. 50, 233-245 (2014).
- Goodson, P., et al. Nadph oxidase regulates alveolar epithelial sodium channel activity and lung fluid balance in vivo via O2- signaling. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 302, L410-L419 (2012).
- McNeilly, T. N., Tennant, P., Lujan, L., Perez, M., Harkiss, G. D. Differential infection efficiencies of peripheral lung and tracheal tissues in sheep infected with Visna/maedi virus via the respiratory tract. J Gen Virol. 88, 670-679 (2007).
- Starcher, B., Williams, I. A method for intratracheal instillation of endotoxin into the lungs of mice. Lab Anim. 23, 234-240 (1989).
- Downs, C. A., Kumar, A., Kreiner, L. H., Johnson, N. M., Helms, M. N. H2O2 regulates lung ENaC via ubiquitin-like protein Nedd8. J Biol Chem. 288, 8136-8145 (2013).
- Gammon, S. T., et al. Preclinical anatomical, molecular, and functional imaging of the lung with multiple modalities. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 306, L897-L914 (2014).
- Takemura, Y., et al. Cholinergic regulation of epithelial sodium channels in rat alveolar type 2 epithelial cells. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 304, L428-L437 (2013).
- Lewis, R. A., et al. Dynamic imaging of the lungs using x-ray phase contrast. Phys Med Biol. 50, 5031-5040 (2005).
- Nyren, S., Radell, P., Mure, M., Petersson, J., Jacobsson, H., Lindahl, S. G., Sanchez-Crespo, A. Inhalation anesthesia increases V/Q heterogeneity during spontaneous breathing in healthy subjects. Anesthesiology. 113 (6), 1370-1375 (2010).
