Tüm Vücut Soluma Sistemi Kullanan Farelerde Sigara Dumanına Maruz Kalma
Summary
Bu protokol, sigara dumanının (CS) patofizyolojik etkilerinin, şirket içinde inşa edilmiş bir tüm vücut soluma (WBI) maruz kalma sistemi (WBIS) ile incelenmesini göstermektedir. Bu sistem, akciğer amfizem ve hematopoez üzerindeki CS aracılı etkilerin araştırılması için kontrollü tekrarlanabilir koşullar altında hayvanları CS’ye maruz bırakabilir.
Abstract
AMERIKA Birleşik Devletleri’ndeki yetişkinlerin yaklaşık% 14’ünün 2018’de sigara içtiği bildirildi. Sigara dumanının (CS) akciğerler ve kardiyovasküler hastalıklar üzerindeki etkileri yaygın olarak incelenmiştir, ancak CS’nin kan ve kemik iliği gibi diğer doku ve organlardaki etkisi eksik tanımlanmıştır. Kemirgenlerdeki CS’nin etkilerini incelemek için uygun sistemi bulmak yasaklayıcı derecede pahalı olabilir ve ticari olarak mevcut sistemlerin satın alınmasını gerektirebilir. Böylece, farelerde CS’nin patolojik etkilerini incelemek için uygun fiyatlı, güvenilir ve çok yönlü bir sistem inşa etmek için yola çıktık. Bu tüm vücut soluma maruz kalma sistemi (WBIS) kurulumu, CS ve temiz havaya alternatif maruz kalarak sigaraların nefes almasını ve şişirilmesini taklit eder. Burada, bu kendin yap (KENDIN YAP) sisteminin 4 aylık sigara dumanına maruz kalmadan sonra farelerde hava yolu iltihabına ve akciğer amfizemine neden olduğunu gösteriyoruz. Bu aparat kullanılarak kemik iliğinde CS’nin tüm vücut solumasının (WBI) hematopoetik kök ve progenitör hücreler (HSPC) üzerindeki etkileri de gösterilmiştir.
Introduction
Sigara, son 50-60 yılda sigara içen yetişkinlerin sayısındaki istikrarlı düşüşe rağmen ABD’de önlenebilir hastalıkların en önemli nedenlerinden biri olmaya devam etmektedir1. Sigara içmenin, amfizem ve kronik bronşit içeren bir grup hastalık olan kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) dahil olmak üzere akciğerlerin ve kanın birden fazla hastalığıyla bağlantılı olduğu yaygın olarak bilinmektedir2,3,4. Hastalık Kontrol Merkezi’ne (CDC) göre, 2014 yılında KOAH, 15 milyondan fazla Amerikalının bu hastalıktan muzdarip olduğu ABD’de üçüncü önde gelen ölüm nedeni oldu5.
CS ayrıca son zamanlarda klonal hematopoez (CH)6,7, tek bir hematopoetik kök hücrenin orantısız bir şekilde bir kişinin periferik kanının büyük bir yüzdesini ürettiği bir durum geliştirme riski ile ilişkilendirilmiştir. Bu bulgu sigara içme ve kemik iliği fonksiyonu arasında potansiyel bir bağlantı olduğunu göstermektedir. CS’nin yaygın ve son derece önemli sağlık etkileri göz önüne alındığında ve hastalıkların murine modellerinin biyomedikal araştırmalarda ilerlemenin temel taşı olduğu göz önüne alındığında, farelerde CS modellemek için verimli ve uygun fiyatlı sistemler geliştirmek yararlıdır.
Burada, CS’nin akciğer amfizem ve kemik iliği homeostazı üzerindeki in vivo etkilerini tedavi etmek ve incelemek için uygun fiyatlı bir sistem oluşturmak için adım adım bir kılavuz sunuyoruz. Bu ekipmanın montajı, kullanıcının özel bilgiye sahip olmasını gerektirmez ve bu nedenle DIY montajına izin verir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, farelerin WBIS’i için CS’ye bir aparat yapımı için gerekli bilgileri sağlıyoruz. Sistemin kurulumundan sonra, araştırmacıların sistemi hayvanlarda teslim edilen nikotin veya cotinine dozuna göre kalibre etmesi kritik öneme sahiptir. Cihaz, sigara puf hacmini, puf frekansını, birleşik dumana maruz kalma süresini ve hayvanların her sigara arasında aldığı dinlenme aralıklarını ayarlamak için kullanılabilecek bir zamanlayıcı ve basınç ölçer içerir. Ayrıca, günlük olarak uygulanan g…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AR, XH ve PE, NIH hibesi R01HL140398 ve Gilson Longenbaugh Vakfı hibesi ile desteklendi. DEMM ve KK, NIH hibeleri R01HL136333 ve R01HL134880 (KYK) ve Helis Tıbbi Araştırma Vakfı’ndan hibe ile desteklendi. DEMM ayrıca Howard Hughes Tıp Enstitüsü (HHMI) Gilliam İleri Çalışma Bursu tarafından da desteklenmektedir. PE ayrıca Hassas Çevre Sağlığı Bilimleri NIEHS T32 ES027801 Burs Programı eğitimi ile de desteklenmektedir. JC ve MF, Epigenetik ve Moleküler Karsinogenez Bölümü’nden Tütün Araştırma Fonları ve MD Anderson’daki Epigenetik Merkezi (MF’ye Akademik Ödül) tarafından desteklenmektedir. FK ve YZ, NIH hibeleri R01 ES029442-01 ve R01 AI135803-01 ve VA Merit grant CX000104 tarafından desteklenmektedir. Bu proje, Baylor College of Medicine’daki Sitometri ve Hücre Sıralama Çekirdeği tarafından CPRIT Çekirdek Tesis Destek Ödülü (CPRIT-RP180672), NIH (CA125123 ve RR024574) ve Joel M. Sederstrom’un yardımıyla desteklendi.
Materials
| 1 in fastener | Lowes | 756990 | |
| 1/4 in Barbed Y connector | VWR | 89093-282 | |
| 1/4 in straight tubing connector | VWR | 62866-378 | |
| 1/8 hex nipple | Lowes | 877221 | |
| 1/8 in threaded coupling fitting | Lowes | 877208 | |
| 1/8 in threaded male adapter nipple fitting | Lowes | 877243 | |
| 10/32 (M) threaded straight connector | Bimba | EB60 | |
| 3/4 in 90-degree elbow CPVC fitting | Lowes | 22643 | |
| 3/4 in chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) pipe | Lowes | 23814 | |
| 3/4 in CPVC cap | Lowes | 23773 | |
| 3/4 in CPVC Drip irrigation female adapter | Lowes | 194629 | |
| 3/4 in diameter CPVC male adapter | Lowes | 23766 | |
| 8.5 L airtight container with lid (11.25in x 7.75in x 6 in) | Komax | N/A | Listed as "Komax Biokips Large Bread Box | (280-oz) Large Storage Container" |
| Glass drain tube (1.75 in diameter x 8 in length) | KIMAX | 6500 | |
| Isonic Solenoid Valves | Bimba | V2A02-AW1 | |
| Marlboro Red 100's | Marlboro | N/A | |
| Oxygen swivel barbed connector | Global Medical Solutions | RES002 | |
| Panasonic Timer LT4H-W | Panasonic | LT4HW | Item was built-in the valve controller by Shepherd Controls & Associates |
| Pressure regulator | Allied Electronics and Automation | 70600552 | Also listed as "Norgren R07-100-RGKA" |
| Rubber stopper # 1 (one hole) | VWR | 59581-163 | |
| Rubber stopper # 8.5 (one hole) | VWR | 59581-389 | |
| Scireq inExpose system | Scireq and Emka Technologies | N/A | Commercial system used for comparison with our DIY WBIS |
| Straight barbed fitting (8mm opening) | VWR | 10028-872 | |
| Thread Sealant tape | Lowes | 1184243 | |
| Threaded port adaptor | Bimba | P1SA1 | |
| Timeter Aridyne 2000 Medical Air Compressor | MFI Medical | AHC-TE20 | |
| Timeter flowmeter | Allied Healthcare Products | 15006-03YP2 | Also listed as "Puritan Air Meter" |
| Valve Control system | Shepherd Controls and Associates | N/A | Company custom designed the valve control system for this model. |
| Vinyl pipes | Vitality Medical | RES3007 |
Referências
- Current Cigarette Smoking Among Adults in the United States. Center for Disease Control and Prevention Available from: https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/adult_data/cig_smoking/index.htm (2018)
- Salvi, S. Tobacco smoking and evironmental risk factors for chronic obstructive pulmonary disease. Clinics in Chest Medicine. 35, 17-27 (2014).
- Sunyer, J., et al. Longitudinal relation between smoking and white blood cells. American Journal of Epidemiology. 144, 734-741 (1996).
- Freedman, D. S., Flanders, D., Barboriak, J. J., Malarcher, A. M., Gates, L. Cigarette smoking and leukocyte subpopulations in men. Annals of Epidemiology. 6, 299-306 (1996).
- Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Center for Disease Control and Prevention Available from: https://www.cdc.gov/copd/basics-about.html (2019)
- Genovese, G., et al. Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence. New England Journal of Medicine. , (2014).
- Steensma, D. P. Clinical implications of clonal hematopoiesis. Mayo Clinic Proceedings. 93, 1122-1130 (2018).
- Tobacco. Federal Trade Comission Available from: https://www.ftc.gov/tips-advice/business-center/selected-industries/tobacco (2020)
- 3R4F Cigarettes. University of Kentucky – College of Agriculture Food and Environment Available from: https://ctrp.uky.edu/products/gallery/Reference (2020)
- Shan, M., et al. Cigarette smoke induction of osteopontin (SPP1) mediates T H 17 inflammation in human and experimental emphysema. Science Translational Medicine. 4, 1-10 (2012).
- Yuan, X., et al. Activation of C3a receptor is required in cigarette smoke-mediated emphysema. Nature Mucosal Immunology. 8, 874-885 (2014).
- Yuan, X., et al. Cigarette smoke – induced reduction of C1q promotes emphysema. JCI Insight. 4, 1-17 (2019).
- Shan, M., et al. Agonistic induction of PPAR g reverses cigarette smoke – induced emphysema Find the latest version: Agonistic induction of PPAR γ reverses cigarette smoke – induced emphysema. Journal of Clinical Investigation. 124, 1371-1381 (2014).
- Hong, M. J., et al. Protective role of gd T cells in cigarette smoke and influenza infection. Nature Mucosal Immunology. 11, 834-908 (2018).
- Kim, M., et al. Cigarette smoke induces intestinal inflammation via a Th17 cell-neutrophil axis. Frontiers in Immunology. 10, 1-11 (2019).
- Lu, W., et al. The microRNA miR-22 inhibits the histone deacetylase HDAC4 to promote T H 17 cell – dependent emphysema. Nature Immunology. 16, 1185-1194 (2015).
- Hendrix, A. Y., Kheradmand, F. . The Role of Matrix Metalloproteinases in Development, Repair, and Destruction of the Lungs. Progress in Molecular Biology and Translational Science. 148, (2017).
- Siggins, R. W., Hossain, F., Rehman, T., Melvan, J. N., Welsh, D. A. Cigarette smoke alters the hematopoietic stem cell niche. Med Sci. 2, 37-50 (2014).
- Kheradmand, F., You, R., Gu, B. H., Corry, D. B. Cigarette smoke and DNA cleavage promote lung inflammation and emphysema. Transactions of the American Clinical and Climatological Association. 128, 222-233 (2017).
- Ha, M. A., et al. Menthol attenuates respiratory irritation and elevates blood cotinine in cigarette smoke exposed mice. PLoS ONE. , 1-16 (2015).
- Moreno-Gonzalez, I., Estrada, L. D., Sanchez-Mejias, E., Soto, C. Smoking exacerbates amyloid pathology in a mouse model of Alzheimer’s disease. Nature Communications. 4, 1-10 (2013).
- Madison, M. C., et al. Electronic cigarettes disrupt lung lipid homeostasis and innate immunity independent of nicotine. Journal of Clinical Investigation. 129, 4290-4304 (2019).
