नवजात माउस फेफड़ों में फेफड़े द्रव वॉल्यूम की वास्तविक समय एक्स-रे इमेजिंग
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
जन्म के समय, फेफड़ों के अवशोषण के स्राव से एक गहरा प्ररूपी स्विच है, जो स्वतंत्र रूप से साँस लेने के लिए अनुकूलन के लिए अनुमति देता आए। को बढ़ावा देना और इस phenotype बनाए रखने के पूरे जीवन में सामान्य वायुकोशीय वृद्धि और गैस विनिमय में गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है। इन विट्रो अध्ययन में कई महत्वपूर्ण नियामक प्रोटीन, संकेतन अणुओं, और स्टेरॉयड हार्मोन है कि फेफड़ों के तरल पदार्थ निकासी की दर को प्रभावित कर सकते हैं की भूमिका में होती है। हालांकि, विवो परीक्षाओं में इन कारकों नियामक प्रसवकालीन फेफड़ों तरल अवशोषण को विनियमित करने में महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका निभाते हैं कि क्या मूल्यांकन करने के लिए किया जाना चाहिए। जैसे, वास्तविक समय एक्स-रे इमेजिंग के उपयोग प्रसवकालीन फेफड़ों के तरल पदार्थ निकासी, या फेफड़े के edema निर्धारित करने के लिए, क्षेत्र में एक तकनीकी उन्नति का प्रतिनिधित्व करता है। इस के साथ साथ, हम समझा और प्रसवोत्तर 10 हमें दिन में वायुकोशीय फेफड़ों के तरल पदार्थ निकासी और C57BL / 6 चूहों में वायुकोशीय बाढ़ की दर का आकलन करने के लिए एक दृष्टिकोण को समझानाआईएनजी एक्स-रे इमेजिंग और विश्लेषण। इस प्रोटोकॉल के सफल कार्यान्वयन के संस्थागत पशु की देखभाल और उपयोग समितियों (IACUC), एक जानवर छोटे vivo में एक्स-रे इमेजिंग सिस्टम, और संगत आणविक इमेजिंग सॉफ्टवेयर से पूर्व अनुमोदन की आवश्यकता है।
Introduction
जन्म के समय, नवजात फेफड़ों पर्याप्त वेंटिलेशन और शरीर की ऑक्सीजन की स्थापना के लिए एक तरल पदार्थ reabsorbing अंग के लिए एक द्रव स्रावित से संक्रमण चाहिए। तंत्र है कि सुविधा (या hinders) के जन्म के समय से फेफड़ों के तरल पदार्थ के प्रभावी निकासी के अस्पष्ट रहते हैं। C57BL / 6 नवजात माउस पिल्ले में वायुकोशीय द्रव निकासी की दर मॉडलिंग नियामक कारक है कि बढ़ाने या तरल पदार्थ के अवशोषण की दर को कम कर सकते हैं की एक बेहतर समझ को बढ़ावा मिलेगा। यह भी गंभीर फेफड़ों की चोट या संक्रमण के अन्य नवजात मॉडल को लागू किया जा सकता है, और श्वसन संकट के साथ नवजात शिशुओं के लिए उपन्यास चिकित्सीय रणनीतियों के लिए ले जा सकता है।
चूंकि नवजात फेफड़ों वयस्क फेफड़ों की तुलना में मामूली हैं, कि पानी से धोना या gravimetrical माप पर भरोसा वायुकोशीय द्रव निकासी की परंपरागत उपायों सही अध्ययन करने के लिए नवजात फेफड़ों के मॉडल में फेफड़ों के तरल पदार्थ की मंजूरी के उपयुक्त नहीं हो सकता। इस प्रोटोकॉल में, हम एक परख है कि के लिए अनुमति देता का प्रदर्शनप्रसव के बाद दिन 10 C57BL / 6 माउस पिल्ले में वायुकोशीय द्रव निकासी की दरों का सही निर्धारण एक छोटे जानवर इमेजर का उपयोग कर। एक fluoroscopic दृष्टिकोण का उपयोग करने का एक प्रमुख लाभ यह है कि जानवरों को विवो में imaged रहे हैं। वे स्वतंत्र रूप से साँस ले रहे हैं और भविष्य के अवलोकन और अध्ययन के लिए यह न्यूनतम इनवेसिव परख से ठीक हो सकता है। इस विधि के समग्र लक्ष्य नवजात फेफड़ों में फेफड़े के edema मॉडल, और नवजात फेफड़ों में वायुकोशीय द्रव निकासी की दर का मूल्यांकन करने के लिए है। इस तकनीक के हिस्से में विकसित किया गया था, के रूप में एक कमी रणनीति की जरूरत जानवरों की संख्या में कमी, फिर भी प्रायोगिक उत्पादन को अधिकतम करने के लिए। इस तकनीक को भी एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग फेफड़ों के तरल पदार्थ की मात्रा का पता लगाने के लिए अनुमति देता है बेहतर और बुनियादी पशु संयम में प्रवीणता और 1 से निपटने की आवश्यकता है, छोटे जानवर सर्जरी और सांस की नली टपकाना 2, एक छोटे जानवर इमेजर, और बुनियादी छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर। जांचकर्ताओं जो इन विवो में फेफड़ों के तरल पदार्थ की मात्रा का मूल्यांकन करना चाहते हैं (आज़ादी breathing पशु मॉडल anesthetized) अपने आवेदन के लिए उपयुक्त इस प्रक्रिया को मिल सकता है। अन्त में, इस प्रोटोकॉल नवजात फेफड़ों hyperoxia प्रेरित फेफड़ों की चोट, मैकेनिकल वेंटिलेशन, और फेफड़ों की सूजन 3 के मॉडल सहित bronchopulmonary डिसप्लासिया, के यंत्रवत अध्ययन में इस्तेमाल की चोट के अन्य मौजूदा मॉडलों में वृद्धि कर सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग करना, नवजात फेफड़ों का स्पष्ट चित्र फेफड़ों के तरल पदार्थ की मात्रा के लिए विश्लेषण किया जा सकता है। हम 7,3,11, और दूसरों के 10, सफलतापूर्वक एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग किया है स?…
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).
