Summary

Mus Pneumonektomi Modell av Kompenserende Lung Vekst

Published: December 17, 2014
doi:

Summary

Mouse pneumonectomy is a commonly employed model of compensatory lung growth. This procedure can be used in conjunction with lineage tracing or transgenic mouse models to elucidate underlying mechanisms.

Abstract

In humans, disrupted repair and remodeling of injured lung contributes to a host of acute and chronic lung disorders which may ultimately lead to disability or death. Injury-based animal models of lung repair and regeneration are limited by injury-specific responses making it difficult to differentiate changes related to the injury response and injury resolution from changes related to lung repair and lung regeneration. However, use of animal models to identify these repair and regeneration signaling pathways is critical to the development of new therapies aimed at improving pulmonary function following lung injury. The mouse pneumonectomy model utilizes compensatory lung growth to isolate those repair and regeneration signals in order to more clearly define mechanisms of alveolar re-septation. Here, we describe our technique for performing mouse pneumonectomy and sham pneumonectomy. This technique may be utilized in conjunction with lineage tracing or other transgenic mouse models to define molecular and cellular mechanism of lung repair and regeneration.

Introduction

Den prinsipielle funksjon av lungen, er å sørge for oksygen og karbondioksyd utveksling mellom en organisme og atmosfæren. Hos mennesker, en rekke medfødte og ervervede tilstander føre til redusert lungeflateareal som resulterer i nedsatt lungefunksjon. Selv om en rekke behandlinger som inhalasjonssteroider, bronkodilatorer, ekstra oksygen, og kronisk mekanisk ventilasjon brukes for å dempe konsekvensene av svekket lungefunksjon 1-3, ville det ideelle behandling for disse forholdene fremme gjenvekst av funksjonell lungevev – dvs. lunge regenerering.

Pattedyrvev regenerering har vært godt dokumentert. The African Spiny Mouse kan regenerere store områder av huden uten arrdannelse 4. Den distale falanks hos mennesker kan regenerere etter skade eller amputasjon 5-7. Etter pneumonectomy (PNX), oppstår kompenserende lunge vekst i mus 8, rotter 9, gjøregs 10, og mennesker 11. Per definisjon innebærer kompenserende lunge vekst ikke bare utvidelse av eksisterende luftrommene, men re-tverrdeling av disse forstørrede luftrom med ekspansjon av den tilhørende mikrosirkulasjonen 12. Genekspresjonsanalyser har vist at denne modellen sammenfatter mange av de signal hendelsene i lunge utvikling 13. Fire uker etter mus PNX, er alveolar areal som tilsvarer humbug operert dyr 14. I dette manuskriptet, beskriver vi muse PNX og humbug PNX prosedyrer.

Protocol

MERK: Animal bruk uttalelse: Alle prosedyrer i denne studien ble gjennomført med godkjenning og følge retningslinjene i Institutional Animal bruk og vedlikehold Committee (IACUC) ved Cincinnati Children Hospital. Åtte uker gamle C57BL / 6J hannmus ble oppnådd fra Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) og tillatt å akklimatisere seg i en uke før anvendelse. Frem til kirurgi, ble dyrene holder til i et patogen-fri barriere anlegget og gitt autoklaveres chow og filtrert vann ad libdium. Hver mus bur ble lever…

Representative Results

. En tomt på PNX og humbug operert muse vekter er gitt i Figur 6 I våre hender, er overlevelse konsekvent 95-100% for både PNX og humbug pneumonectomy. For beskrivelser av hvordan den høyre lunge re-vokser i denne modellen, og den forventede tid selvfølgelig, henviser vi leseren til manuskripter av Gibney et al. 15 og Wang et al. 14 Flere vanlige fallgruver må unngås for å kunne utføre de muse PNX og muse humbug pneumonectomy …

Discussion

Vi har gitt den mest detaljerte beskrivelsen av mus PNX og mus humbug PNX prosedyrer rapportert til dags dato. Vi har gjort leseren oppmerksom på flere av de vanligste fallgruvene som etterforskerne læring prosedyren ofte støter på, og vi har skissert flere teknikker utviklet av vårt laboratorium for å redusere mot disse fallgruvene. Andre laboratorier som benytter denne modellen kan ha utviklet andre teknikk modifikasjoner eller bruke ulike instrumenter. Når man skal vurdere forskjeller i teknikker, vil enkelte …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge the Cincinnati Children’s Hospital Division of Veterinary Services for their assistance. This manuscript was supported by the National Institutes of Health K12 HD028827. Anna Perl PhD taught the authors this surgical procedure.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
6-inch Vascular Clip Applicator Teleflex Medical (WECK) 137062
Horizon Small Titanium Red Clip Teleflex Medical (WECK) 1201
Narrow Pattern 12cm Curved Forceps Fine Science Tools 11003-12
Curved Serated 10 cm Graefe Forceps  Fine Science Tools 11052-10
Castroviejo Needle Holder Fine Science Tools 12565-14
Straight 9 cm Strabismus Scissors (Blunt Tip) Fine Science Tools 14075-09
Straight 8.5 cm Hardened Fine Scissors Fine Science Tools 14090-09
Straight, Blunt Tip Cohan-Vannas Spring Scissors Fine Science Tools 15000-12
Skin Glue Gluture 32046
22 ga angiocatheter
24 ga angiocatheter
3 mL luer lock syringe
4 short retractors
2 long retractors
5-0 Prolene on curved cutting needle Ethicon 8698G
0.5 mL syringe on 27 ga needle
Normal Saline
Buprenorphine
Press-n-Seal Wrap Glad Products Company
12 inch X 12 inch cork board stack Office Depot
70% Ethanol
Betadine
Mouse Ventilator Hugo Sachs Elektronnik  Minivent Type 845
Isoflurane Vaporizer OHMEDA Excel 210 SE
artificial tear ointment puralube NDC: 17033-211-38

References

  1. Strueby, L., Thebaud, B. Advances in bronchopulmonary dysplasia. Expert review of respiratory medicine. , (2014).
  2. Donn, S. M., Sinha, S. K. Recent advances in the understanding and management of bronchopulmonary dysplasia. Seminars in fetal & neonatal medicine. 14, 332 (2009).
  3. Molen, T., Miravitlles, M., Kocks, J. W. COPD management: role of symptom assessment in routine clinical practice. International journal of chronic obstructive pulmonary disease. 8, 461-471 (2013).
  4. Seifert, A. W., et al. Skin shedding and tissue regeneration in African spiny mice (Acomys). Nature. 489, 561-565 (2012).
  5. Vidal, P., Dickson, M. G. Regeneration of the distal phalanx. A case report. Journal of hand surgery. 18, 230-233 (1993).
  6. Potter, P. C., Levine, M. H. Bone Regeneration Following Chronic Suppurative Osteitis of the Distal Phalanx. Annals of surgery. 80, 728-729 (1924).
  7. McKim, L. H. Regeneration of the Distal Phalanx. Canadian Medical Association journal. 26, 549-550 (1932).
  8. Brown, L. M., Rannels, S. R., Rannels, D. E. Implications of post-pneumonectomy compensatory lung growth in pulmonary physiology and disease. Respir Res. 2, 340-347 (2001).
  9. Holder, N. Regeneration and compensatory growth. British medical bulletin. 37, 227-232 (1981).
  10. Hsia, C. C. Lessons from a canine model of compensatory lung growth. Curr Top Dev Biol. 64, 17-32 (2004).
  11. Butler, J. P., et al. Evidence for adult lung growth in humans. N Engl J Med. 367, 244-247 (2012).
  12. Konerding, M. A., et al. Spatial dependence of alveolar angiogenesis in post-pneumonectomy lung growth. Angiogenesis. 15, 23-32 (2012).
  13. Kho, A. T., Liu, K., Visner, G., Martin, T., Boudreault, F. Identification of dedifferentiation and redevelopment phases during postpneumonectomy lung growth. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, 542-554 (2013).
  14. Wang, W., Nguyen, N. M., Guo, J., Longitudinal Woods, J. C. Noninvasive Monitoring of Compensatory Lung Growth in Mice after Pneumonectomy via (3)He and (1)H Magnetic Resonance Imaging. Am J Respir Cell Mol Biol. 49, 697-703 (2013).
  15. Gibney, B. C., et al. Detection of murine post-pneumonectomy lung regeneration by 18FDG PET imaging. EJNMMI research. 2, 48 (2012).
  16. Rawlins, E. L., Perl, A. K. The a’MAZE’ing world of lung-specific transgenic mice. Am J Respir Cell Mol Biol. 46, 269-282 (2012).
  17. Ochs, M., Muhlfeld, C. Quantitative microscopy of the lung: a problem-based approach. Part 1: basic principles of lung stereology. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, L15-22 (2013).
  18. Ysasi, A. B., et al. Effect of unilateral diaphragmatic paralysis on postpneumonectomy lung growth. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 305, L439-445 (2013).
  19. Dane, D. M., Yilmaz, C., Estrera, A. S., Hsia, C. C. Separating in vivo mechanical stimuli for postpneumonectomy compensation: physiological assessment. Journal of applied physiology. 114, 99-106 (2013).
  20. Mortola, J. P., Magnante, D., Saetta, M. Expiratory pattern of newborn mammals. Journal of applied physiology. 58, 528-533 (1985).
  21. MacDonald, K. D., Chang, H. Y., Mitzner, W. An improved simple method of mouse lung intubation. Journal of applied physiology. 106, 984-987 (2009).
check_url/52294?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Liu, S., Cimprich, J., Varisco, B. M. Mouse Pneumonectomy Model of Compensatory Lung Growth. J. Vis. Exp. (94), e52294, doi:10.3791/52294 (2014).

View Video