Un modello murino di silicosi stabilito dall'inalazione ripetuta di polvere di silice cristallina
Summary
Questo protocollo descrive un metodo per stabilire un modello murino di silicosi attraverso l’esposizione ripetuta a sospensioni di silice tramite una flebo nasale. Questo modello può imitare in modo efficiente, conveniente e flessibile il processo patologico della silicosi umana con elevata ripetibilità ed economia.
Abstract
La silicosi può essere causata dall’esposizione alla polvere di silice cristallina (CSD) respiratoria in un ambiente industriale. La fisiopatologia, lo screening e il trattamento della silicosi nell’uomo sono stati ampiamente studiati utilizzando il modello murino di silicosi. Facendo inalare ripetutamente CSD nei polmoni, i topi possono imitare i sintomi clinici della silicosi umana. Questa metodologia è pratica ed efficiente in termini di tempo e resa e non provoca lesioni meccaniche alle prime vie respiratorie dovute all’intervento chirurgico. Inoltre, questo modello può imitare con successo il processo di trasformazione acuta/cronica della silicosi. Le principali procedure sono state le seguenti. La polvere CSD sterilizzata da 1-5 μm è stata completamente macinata, sospesa in soluzione fisiologica e dispersa in un bagno d’acqua ad ultrasuoni per 30 minuti. I topi sottoposti ad anestesia indotta da isoflurano sono passati da una respirazione rapida superficiale ad un’aspirazione profonda e lenta per circa 2 secondi. Il topo è stato posizionato nel palmo di una mano e la punta del pollice ha toccato delicatamente il bordo del labbro della mascella del topo per raddrizzare le vie aeree. Dopo ogni espirazione, i topi hanno respirato la sospensione di silice goccia a goccia attraverso una narice, completando il processo entro 4-8 secondi. Dopo che la respirazione dei topi si è stabilizzata, il loro petto è stato accarezzato e accarezzato per evitare che il CSD inalato venisse espulso con la tosse. I topi sono stati poi riportati nella gabbia. In conclusione, questo modello è in grado di quantificare la CSD lungo il tipico passaggio fisiologico di minuscole particelle nel polmone, dal tratto respiratorio superiore ai bronchioli terminali e agli alveoli. Può anche replicare l’esposizione ricorrente dei dipendenti a causa del lavoro. Il modello può essere eseguito da una sola persona e non necessita di attrezzature costose. Simula in modo conveniente ed efficace le caratteristiche patologiche della silicosi umana con un’elevata ripetibilità.
Introduction
I lavoratori sono inevitabilmente esposti a polvere di silice cristallina irregolare (CSD), che può essere inalata ed è più tossica in numerosi contesti occupazionali, tra cui l’estrazione mineraria, la ceramica, il vetro, la lavorazione del quarzo e il calcestruzzo 1,2. Una condizione cronica di inalazione di polvere nota come silicosi provoca fibrosi polmonare progressiva3. Secondo i dati epidemiologici, l’incidenza della silicosi è diminuita a livello globale negli ultimi decenni, ma negli ultimi anni è aumentata e colpisce i più giovani 4,5,6. Il meccanismo alla base della silicosi rappresenta una sfida significativa per la ricerca scientifica a causa della sua insidiosa insorgenza e del prolungato periodo di incubazione. Non si sa ancora come si sviluppi la silicosi. Inoltre, nessun farmaco attuale può arrestare la progressione della silicosi e invertire la fibrosi polmonare.
Gli attuali modelli murini per la silicosi prevedono l’ingestione tracheale di una sospensione mista di CSD. Ad esempio, la somministrazione di CSD nei polmoni adottando il trauma della trachea cervicale dopo l’anestesia non è conforme all’esposizione umana ripetuta alla polvere colorante7. L’impatto dell’esposizione alla polvere ambientale sulle persone può essere studiato esponendole a CSD sotto forma di aerosol, che riflette in modo più accurato le concentrazioni ambientali di questa sostanza tossica8. Tuttavia, la CSD ambientale non può essere semplicemente inalata direttamente nei polmoni a causa della struttura fisiologica unica del naso del topo9. Inoltre, l’attrezzatura associata a questa tecnologia è costosa, il che ha indotto i ricercatori a rivalutare il modello10 della silicosi murina. Inalando la sospensione di CSD attraverso una flebo nasale cinque volte in 2 settimane, è stato possibile costruire un modello dinamico di silicosi. Questo modello è coerente e sicuro pur essendo facile da usare. È importante notare che questo studio consente l’inalazione ripetuta di CSD nei topi. Il modello di silicosi murina creato attraverso questa procedura dovrebbe essere più vantaggioso per i requisiti di ricerca.
Protocol
Representative Results
Discussion
I modelli murini di silicosi sono fondamentali per lo studio della patogenesi e del trattamento della silicosi. Questo protocollo descrive un metodo per preparare un modello di silicosi nei topi attraverso l’esposizione nasale ripetuta. Questa metodica permette di studiare le caratteristiche patologiche della silicosi indotta da diversi tempi di esposizione. I topi sono stati anestetizzati su un ventilatore e la loro frequenza respiratoria è stata monitorata. La frequenza respiratoria iniziale breve e veloce è gradualm…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal programma di innovazione della sinergia universitaria della provincia di Anhui (GXXT-2021-077) e dal Fondo per l’innovazione dei laureati dell’Università di scienza e tecnologia dell’Anhui (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
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