نموذج فأر السحار السيليسي الذي تم إنشاؤه عن طريق الاستنشاق المتكرر لغبار السيليكا البلوري
Summary
يصف هذا البروتوكول طريقة لإنشاء نموذج فأر من السحار السيليكي من خلال التعرض المتكرر لمعلقات السيليكا عن طريق التنقيط الأنفي. يمكن لهذا النموذج أن يحاكي بكفاءة وسهولة ومرونة العملية المرضية لداء السيليكات البشري مع قابلية عالية للتكرار والاقتصاد.
Abstract
يمكن أن يحدث السحار السيليسي بسبب التعرض لغبار السيليكا البلوري التنفسي (CSD) في بيئة صناعية. تمت دراسة الفيزيولوجيا المرضية والفحص والعلاج من السحار السيليسي في البشر على نطاق واسع باستخدام نموذج السحار السيليسي للفئران. من خلال جعل الفئران تستنشق CSD بشكل متكرر في رئتيها ، يمكن للفئران تقليد الأعراض السريرية لداء السيليكات البشري. هذه المنهجية عملية وفعالة من حيث الوقت والإخراج ولا تسبب إصابة ميكانيكية للجهاز التنفسي العلوي بسبب الجراحة. علاوة على ذلك ، يمكن لهذا النموذج أن يحاكي بنجاح عملية التحول الحاد / المزمن للسحار السيليسي. وكانت الإجراءات الرئيسية على النحو التالي. تم طحن مسحوق CSD المعقم 1-5 ميكرومتر بالكامل ، وتعليقه في محلول ملحي ، وتشتيت في حمام مائي بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة. تحولت الفئران تحت التخدير الناجم عن الأيزوفلوران من التنفس السريع الضحل إلى الشفط العميق البطيء لمدة 2 ثانية تقريبا. تم وضع الماوس في راحة اليد ، ولمس طرف الإبهام بلطف حافة شفة فك الماوس لتقويم مجرى الهواء. بعد كل زفير ، تنفست الفئران في تعليق السيليكا قطرة قطرة من خلال فتحة أنف واحدة ، وتكمل العملية في غضون 4-8 ثوان. بعد أن استقر تنفس الفئران ، تم ضرب صدرها ومداعبتها لمنع استنشاق CSD من السعال. ثم أعيدت الفئران إلى القفص. في الختام ، يمكن لهذا النموذج تحديد CSD على طول الممر الفسيولوجي النموذجي للجزيئات الصغيرة إلى الرئة ، من الجهاز التنفسي العلوي إلى القصيبات الطرفية والحويصلات الهوائية. يمكنه أيضا تكرار التعرض المتكرر للموظفين بسبب العمل. يمكن تنفيذ النموذج من قبل شخص واحد ولا يحتاج إلى معدات باهظة الثمن. إنه يحاكي بشكل ملائم وفعال ميزات مرض السيليكات البشري مع قابلية عالية للتكرار.
Introduction
يتعرض العمال حتما لغبار السيليكا البلوري غير المنتظم (CSD) ، والذي يمكن استنشاقه وهو أكثر سمية في العديد من السياقات المهنية ، بما في ذلك التعدين والفخار والزجاج ومعالجة الكوارتز والخرسانة 1,2. تسبب حالة استنشاق الغبار المزمنة المعروفة باسم السحار السيليسي تليف الرئة التدريجي3. وفقا للبيانات الوبائية ، انخفض معدل الإصابة بداء السيليكاتيس على مستوى العالم خلال العقود القليلة الماضية ، ولكن في السنوات الأخيرة ، كان يتزايد ويؤثر على الشباب4،5،6. تمثل الآلية الأساسية لداء السيليكاتس تحديا كبيرا للبحث العلمي بسبب بدايته الخبيثة وفترة الحضانة الطويلة. لا يزال من غير المعروف كيف يتطور السحار السيليسي. علاوة على ذلك ، لا توجد أدوية حالية يمكن أن توقف تطور السحار السيليسي والتليف الرئوي العكسي.
تتضمن نماذج الفئران الحالية للسحار السيليسي ابتلاع القصبة الهوائية لتعليق مختلط من CSD. على سبيل المثال ، إعطاء CSD في الرئتين عن طريق اعتماد صدمة القصبة الهوائية العنقية بعد التخدير لا يتوافق مع التعرض البشري المتكرر لصبغالغبار 7. يمكن دراسة تأثير التعرض للغبار المحيط على الأفراد من خلال تعريضهم ل CSD في شكل الهباء الجوي ، والذي يعكس بدقة أكبر التركيزات البيئية لهذه المادةالسامة 8. ومع ذلك ، لا يمكن ببساطة استنشاق CSD البيئي مباشرة في الرئتين بسبب التركيب الفسيولوجي الفريد لأنف الفأر9. علاوة على ذلك ، فإن المعدات المرتبطة بهذه التكنولوجيا باهظة الثمن ، مما دفع الباحثين إلى إعادة تقييم نموذج السحارالسيليسي للفأر 10. عن طريق استنشاق تعليق CSD من خلال بالتنقيط الأنفي خمس مرات في غضون 2 أسابيع ، كان من الممكن بناء نموذج ديناميكي من السحار السيليسي. هذا النموذج متسق وآمن مع سهولة الاستخدام. من المهم ملاحظة أن هذه الدراسة تسمح بالاستنشاق المتكرر ل CSD في الفئران. من المتوقع أن يكون نموذج السحار السيليسي للفأر الذي تم إنشاؤه من خلال هذا الإجراء أكثر فائدة لمتطلبات البحث.
Protocol
Representative Results
Discussion
تعتبر نماذج فأر السحار ضرورية لدراسة التسبب في مرض السيليكا. يصف هذا البروتوكول طريقة لإعداد نموذج من السحار السيليسي في الفئران من خلال التعرض المتكرر للأنف. تسمح هذه الطريقة بدراسة الخصائص المرضية للسحار السيليسي الناجم عن أوقات التعرض المختلفة. تم تخدير الفئران على جهاز التنفس الصناع…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذه الدراسة من قبل برنامج الابتكار التآزري الجامعي لمقاطعة آنهوي (GXXT-2021-077) وصندوق ابتكار الخريجين بجامعة آنهوي للعلوم والتكنولوجيا (2021CX2120).
Materials
| 0.5 mL tube | Biosharp | BS-05-M | |
| 10% formalin neutral fixative | Nanchang Yulu Experimental Equipment Co. | NA | |
| Adobe Illustrator | Adobe | NA | |
| Alcohol disinfectant | Xintai Kanyuan Disinfection Products Co. | NA | |
| CD68 | Abcam | ab125212 | |
| Citrate antigen retrieval solution | biosharp life science | BL619A | |
| DAB chromogenic kit | NJJCBio | W026-1-1 | |
| Dimethyl benzene | West Asia Chemical Technology (Shandong) Co | NA | |
| Enhanced BCA protein assay kit | Beyotime Biotechnology | P0009 | |
| Hematoxylin and Eosin (H&E) | Beyotime Biotechnology | C0105S | |
| HRP substrate | Millipore Corporation | P90720 | |
| HRP-conjugated Affinipure Goat Anti-Rabbit IgG(H+L) | Proteintech | Sa00001-2 | |
| Iceacetic acid | West Asia Chemical Technology (Shandong) Co | NA | |
| ImageJ | NIH | NA | |
| Isoflurane | RWD Life Science | R510-22 | |
| Masson's Trichrome stain kit | Solarbio | G1340 | |
| Methanol | Macklin | NA | |
| Microtubes | Millipore | AXYMCT150CS | |
| NF-κB p65 | Cell Signaling Technology | 8242S | |
| Oscillatory thermostatic metal bath | Abson | NA | |
| Paraffin embedding machine | Precision (Changzhou) Medical Equipment Co. | PBM-A | |
| Paraffin Slicer | Jinhua Kratai Instruments Co. | NA | |
| Phosphate buffer (PBS) | Biosharp | BL601A | |
| Physiological saline | The First People's Hospital of Huainan City | NA | |
| Pipettes | Eppendorf | NA | |
| PMSF | Beyotime Biotechnological | ST505 | |
| Polarized light microscope | Olympus | BX51 | |
| Precision balance | Acculab | ALC-110.4 | |
| Prism7.0 | GraphPad | Version 7.0 | |
| PVDF membranes | Millipore | 3010040001 | |
| RIPA lysis buffer | Beyotime Biotechnology | P0013B | |
| RODI IOT intelligent multifunctional water purification system | RSJ | RODI-220BN | |
| Scilogex SK-D1807-E 3D Shaker | Scilogex | NA | |
| SDS-PAGE gel preparation kit | Beyotime Biotechnology | P0012A | |
| Silicon dioxid | Sigma | #BCBV6865 | |
| Sirius red staining | Nanjing SenBeiJia Biological Technology Co., Ltd. | 181012 | |
| Small animal anesthesia machine | Anhui Yaokun Biotech Co., Ltd. | ZL-04A | |
| Universal Pipette Tips (0.1–10 µL) | KIRGEN | KG1011 | |
| Universal Pipette Tips (100–1000 µL) | KIRGEN | KG1313 | |
| Universal Pipette Tips (1–200 µL) | KIRGEN | KG1212 | |
| Vortex mixer | VWR | NA | |
| ZEISS GeminiSEM 500 | Zeiss Germany | SEM 500 | |
| β-actin | Bioss | bs-0061R |
Referências
- Olsson, A., Kromhout, H. Occupational cancer burden: the contribution of exposure to process-generated substances at the workplace. Molecular Oncology. 15 (3), 753-763 (2021).
- The Lancet Respiratory. The world is failing on silicosis. The Lancet. Respiratory Medicine. 7 (4), 283 (2019).
- Weissman, D. N. Progressive massive fibrosis: An overview of the recent literature. Pharmacology & Therapeutics. 240, 108232 (2022).
- Lancet, C. C., Yu, I. T., Chen, W. Silicosis. Lancet. 379 (9830), 2008-2018 (2012).
- Mazurek, J. M., Wood, J., Blackley, D. J., Weissman, D. N. Coal workers’ pneumoconiosis-attributable years of potential life lost to life expectancy and potential life lost before age 65 years – United States, 1999-2016. MMWR. Morbidity and Mortality Weekly Report. 67 (30), 819-824 (2018).
- Voelker, R. Black Lung resurgence raises new challenges for coal country physicians. JAMA. 321 (1), 17-19 (2019).
- Nakashima, K., et al. Regulatory role of heme oxygenase-1 in silica-induced lung injury. Respiratory Research. 19 (1), 144 (2018).
- Li, Y., et al. Minute cellular nodules as early lesions in rats with silica exposure via inhalation. Veterinary Sciences. 9 (6), 251 (2022).
- Salehi, F., et al. Immunological responses in C3H/HeJ mice following nose-only inhalation exposure to different sizes of beryllium metal particles. Journal of Applied Toxicology. 29 (1), 61-68 (2009).
- Yang, T., et al. Emodin suppresses silica-induced lung fibrosis by promoting Sirt1 signaling via direct contact. Molecular Medicine Reports. 14 (5), 4643-4649 (2016).
- Cornell, W. C., et al. Paraffin embedding and thin sectioning of microbial colony biofilms for microscopic analysis. Journal of Visualized Experiments. (133), e57196 (2018).
- Li, B., et al. A suitable silicosis mouse model was constructed by repeated inhalation of silica dust via nose. Toxicology Letters. 353, 1-12 (2021).
- Mu, M., et al. Coal dust exposure triggers heterogeneity of transcriptional profiles in mouse pneumoconiosis and Vitamin D remedies. Particle and Fibre Toxicology. 19 (1), 7 (2022).
- Kato, K., et al. Muc1 deficiency exacerbates pulmonary fibrosis in a mouse model of silicosis. Biochemical and Biophysical Research Communications. 493 (3), 1230-1235 (2017).
- Liu, F., et al. CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells depletion may attenuate the development of silica-induced lung fibrosis in mice. PLoS One. 5 (11), 15404 (2010).
- Mansouri, N., et al. Mesenchymal stromal cell exosomes prevent and revert experimental pulmonary fibrosis through modulation of monocyte phenotypes. JCI Insight. 4 (21), 128060 (2019).
- Ohtsuka, Y., Wang, X. T., Saito, J., Ishida, T., Munakata, M. Genetic linkage analysis of pulmonary fibrotic response to silica in mice. The European Respiratory Journal. 28 (5), 1013-1019 (2006).
