Nichtinvasive intratracheale Lipopolysaccharid-Instillation bei Mäusen

Summary

In dieser Arbeit schlagen wir ein Protokoll für die intratracheale Lipopolysaccharid-Abgabe (LPS) mittels nicht-invasiver oropharyngealer endotrachealer Intubation vor. Diese Methode minimiert das Trauma des chirurgischen Eingriffs für das Tier und gibt LPS genau in die Luftröhre und dann in die Lunge ab.

Abstract

Das Mausmodell der akuten Lungenschädigung (ALI), das durch Lipopolysaccharid (LPS) oder Endotoxin induziert wird, gehört nach wie vor zu den am häufigsten verwendeten Modellen in Tierstudien zur akuten Lungenschädigung oder akuten Entzündung. Die derzeit am häufigsten verwendeten Methoden in Mausmodellen für akute Lungenverletzungen sind eine intraperitoneale Injektion von LPS und eine Tracheotomie für die tracheale Infusion von LPS. Die erste Methode ist jedoch nicht zielgerichtet auf die Lunge ausgerichtet und schädigt andere Organe, und die letztere Methode induziert ein operatives Trauma, ein Infektionsrisiko und eine niedrige Überlebensrate. Hier empfehlen wir eine nicht-invasive oropharyngeale endotracheale Intubationsmethode für die LPS-Instillation bei Mäusen. Bei dieser Methode wird LPS nicht-invasiv durch die oropharyngeale Höhle in die Luftröhre eingeführt, um mit Hilfe einer Apparatur zur endotrachealen Intubation in die Lunge instilliert zu werden. Diese Methode gewährleistet nicht nur die gezielte Ausrichtung auf die Lunge, sondern vermeidet auch Schäden und das Risiko des Todes bei den Tieren. Wir gehen davon aus, dass dieser Ansatz im Bereich der akuten Lungenschädigung weit verbreitet sein wird.

Introduction

Die akute Lungenschädigung (ALI) ist ein häufiges klinisches Syndrom. Unter einer Vielzahl von pathogenen Faktoren führt die Störung der physiologischen Barriere der Lungenepithelzellen und der vaskulären Endothelzellen zu einer erhöhten alveolären Permeabilität, wodurch eine verminderte Lungencompliance, ein Lungenödem und eine schwere Hypoxämie verursacht^{werden 1}. Das akute Atemnotsyndrom (ARDS) ist die schwerste Form der ALI. Unkontrollierte Entzündungen und Schäden durch oxidativen Stress gelten als Hauptursachen für ALI und das schwerere ARDS². Wenn Alveoladepithelzellen durch ein Trauma direkt verletzt werden, wird die Entzündungsreaktionskette der Alveolarmakrophagen aktiviert, was zu einer Entzündung in der Lunge führt³. Weltweit gibt es mehr als 3 Millionen Patienten mit akutem ARDS pro Jahr, und sie machen etwa 10 % der Einweisungen auf Intensivstationen aus. Darüber hinaus liegt die Sterblichkeitsrate in schweren Fällen bei bis zu 46 %^4,5,6. Daher ist es notwendig, ein geeignetes Tiermodell für ALI zu etablieren, um seine Pathogenese zu untersuchen. Die Maus ist das am häufigsten verwendete Versuchstier in der ALI-Studie, da ihre Atemwege die menschlichen Atemwege für ALI-Studien gut simulieren können. Darüber hinaus äußert sich ALI als massive Infiltration von Entzündungszellen, erhöhte pulmonale Gefäßpermeabilität und Lungenödeme. Die Veränderungen der inflammatorischen Zytokine im Serum und das Trocken-Nass-Gewichtsverhältnis der Lunge spiegeln den Grad der ALI⁷ wider.

Gegenwärtig umfassen die wichtigsten Methoden zur Modellierung der LPS-induzierten ALI in Mäusen die intranasale und chirurgische tracheale Intubation ^8,9. In dieser Arbeit schlagen wir eine neue Methode vor, um LPS mittels nicht-invasiver oropharyngealer Intubation in die Luftröhre zu bringen. Bei dieser Methode wird ein beleuchteter Intubator verwendet, um die Luftröhre der Maus zu finden, und dann LPS in die Luftröhre und die Lunge abgegeben. Bei dieser Methode gelangt LPS genauer in die Lunge als bei der intranasalen Verabreichungsmethode. Im Vergleich zur chirurgischen trachealen Intubation ist bei dieser Methode keine Operation erforderlich, es werden keine Wunden verursacht und die Schmerzen bei Mäusen reduziert¹⁰. Daher kann diese Methode verwendet werden, um ein überzeugenderes Mausmodell von ALI zu etablieren.

Protocol

Das Tierversuchsprotokoll wurde vom Verwaltungsausschuss der Universität für Traditionelle Chinesische Medizin Chengdu geprüft und genehmigt (Aktenzeichen 2021-11). Für die vorliegende Studie wurden männliche C57/BL-Mäuse (20-25 g, 6-8 Wochen alt) verwendet. Die Mäuse wurden in einer Tierkammer gehalten und konnten während des Experiments frei trinken und essen. 1. Vorbereitung Stellen Sie sicher, dass die Intubationsplattform aus einer Basis, einem Steigrohr…

Representative Results

Die vorgeschlagene Methode zur LPS-Instillation in Mäusen wurde durch die Auswertung der Expression des inflammatorischen Zytokins TNF-α und des Trocken-Nass-Gewichtsverhältnisses der Lunge 12 h nach LPS-Instillation verifiziert. Es gab vier Gruppen im Experiment: Blindkontrolle (ohne Behandlung), chirurgische Intubation16, intranasale 17,18 und nichtinvasive oropharyngeale Intubation (n = 6). Im Verglei…

Discussion

Zunächst suchten wir in der Mundhöhle, um die Lage der Luftröhre^{zu finden 19}. Dabei stellten wir jedoch fest, dass die Luftröhre von C57/BL-Mäusen schmal ist, was es schwierig macht, mit dieser Methode ohne die Hilfe von Geräten wie einem Endoskop²⁰ die richtige Stelle zu finden. Bei weiteren Untersuchungen stellten wir fest, dass das Licht der Intubatorlampe die Oberfläche des Körpers durchdringen konnte, so dass der Bediener die Position der Kanüle<sup class="xre…

Materials

Lipopolysaccharide	MERK	L4130	LPS
Microliter Syringes	SHANGHAI GAOGE INDUSTRY AND TRADE CO., LTD	10028505008124	To deliver LPS
Mouse cannula	RWD Life Science	803-03008-00	Mouse cannula
Mouse intubation kit	RWD Life Science	903-03027-00	Including a base, a riser, a intubator, a surgical forceps and some strings
Pasteur pipette	Biosharp life science	BS-XG-03	To verify the success of intubation
Pentobarbital sodium	Beijing Chemical Co., China	20220918	To anesthetize mice