Real-time X-ray Imaging van Lung Fluid Volumes in Neonatale Mouse Lung
Summary
We present a protocol to assess the rate of alveolar fluid clearance or pulmonary edema in neonatal mouse lung using X-ray imaging technology.
Abstract
Bij de geboorte, de longen onderworpen aan een grondige fenotypische overgang van secretie absorptie, die zorgt voor aanpassing aan ademhaling zelfstandig. Het bevorderen en ondersteunen dit fenotype is van cruciaal belang in de normale alveolaire groei en gasuitwisseling gedurende het hele leven. Verscheidene in vitro studies hebben de rol van belangrijke regulerende eiwitten, signaalmoleculen en steroïde hormonen die de snelheid van longvocht klaring van invloed kunnen zijn gekarakteriseerd. Echter, in vivo onderzoek moet worden uitgevoerd om na te gaan of deze regulerende factoren spelen een belangrijke fysiologische rol in het reguleren van perinatale long vloeistof absorptie. Als zodanig is het gebruik van de real time röntgenbeeldvorming perinatale longvocht klaring of longoedeem bepalen vertegenwoordigt een technologische vooruitgang in het vakgebied. Hierin leggen we uit en illustreren een benadering van de snelheid van de alveolaire longvocht opruimen en alveolaire overstromingen in C57BL / 6 muizen beoordeeld op postnatale dag 10 onsing X-ray imaging en analyse. Succesvolle implementatie van dit protocol vereist voorafgaande toestemming van de institutionele dierlijke zorg en het gebruik commissies (IACUC), een in vivo kleine dieren X-ray imaging-systeem, en compatibele moleculaire imaging software.
Introduction
Bij de geboorte, moet de pasgeborene long overgang van een vloeistof afscheidende een vloeistof reabsorbing orgaan om voldoende ventilatie en zuurstofvoorziening van het lichaam vast te stellen. De mechanismen die vergemakkelijken (of belemmert) effectieve klaring van longvocht bij de geboorte onduidelijk. Modelleren van de snelheid van alveolaire vloeistof klaring bij C57BL / 6 muis pasgeboren pups zal leiden tot een beter begrip van regulerende factoren die kunnen versterken of verzwakken de snelheid van vochtopname. Het kan ook worden toegepast op andere neonatale modellen van acute longbeschadiging of infectie, en kan leiden tot nieuwe therapeutische strategieën voor pasgeboren baby's met ademhalingsproblemen.
Omdat pasgeboren longen zijn minuscuul in vergelijking met volwassen longen, kunnen conventionele maatregelen van de alveolaire vloeistof klaring die afhankelijk zijn van lavage of gravimetrische metingen niet geschikt om nauwkeurig te bestuderen klaring longvocht in neonatale long modellen. In dit protocol tonen we een test die het mogelijk maakt voorde nauwkeurige bepaling van de alveolaire vloeistof klaring prijzen voor postnatale dag 10 C57BL / 6 muis pups met behulp van een klein dier imager. Een groot voordeel van het gebruik van fluoroscopische benadering is dat de dieren worden afgebeeld in vivo. Ze zijn vrij ademen en kunnen herstellen van deze minimaal invasieve test voor toekomstige observatie en onderzoek. Het algemene doel van deze methode is om longoedeem model in de pasgeborene longen, en de snelheid van de alveolaire vloeistof klaring bij neonatale long te evalueren. Deze techniek werd ontwikkeld, gedeeltelijk in mindering strategie om het aantal benodigde dieren afnemen, maar experimenteel maximaal is. Deze techniek maakt het ook mogelijk voor een superieure detectie van longvocht volumes met behulp van X-ray imaging en vereist vaardigheid in elementaire dier terughoudendheid en de bediening daarvan 1; klein dier operaties en tracheale instillatie 2, een klein dier imager, en elementaire beeldanalyse software. Onderzoekers die willen longvocht volumes in vivo te evalueren (vrij breathing verdoofd diermodellen) kan deze procedure geschikt is voor hun toepassing vinden. Ten slotte kan dit protocol andere bestaande modellen van neonatale longschade gebruikt in de mechanistische studie van bronchopulmonaire dysplasie, met inbegrip van hyperoxia geïnduceerde longbeschadiging, mechanische ventilatie, en modellen van longontsteking 3 te vergroten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Met behulp van X-ray imaging, kunnen duidelijke beelden van de neonatale longen worden geanalyseerd op longvocht volumes. We 7,3,11 en 10 anderen, met succes gebruikt X-ray imaging dynamische veranderingen in de longen fluïdumvolume in vrije ademhaling verdoofd diermodellen bepalen en deze techniek is veelbelovend voor de studie van neonatale longbeschadiging bevorderen. Een groot voordeel bij het gebruik van onze benadering longvocht volume beoordelen (in tegenstelling tot x-straal phase co…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is supported by a grant awarded to MNH by Children’s Healthcare of Atlanta, the APS 2014 Short-Term Research Education Program to Increase Diversity in Health-Related Research (STRIDE) fellowship awarded to PT, and the University of Notre Dame Integrated Imaging Facility.
Materials
| Preclinical Imaging System (In- Vivo MS FX PRO) | Bruker; Billerica, MA | |
| Ketamine | Ketaset; Fort Dodge Animal Health, IA | 26637-411-01 |
| Xylazine | Lloyd Laboratories; Shenandoah, IA | 4821 |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (with Calcium and Magnesium) | Lonza; Walkersville, MD | 17-513F |
| Sodium chloride | Amresco; Solon, OH | 241 |
| Potassuim chloride | Fisher Scientific; Fair Lawn, NJ | P217-3 |
| Calcium chloride | Sigma-Aldrich; St. Loius, MO | C5080 |
| HEPES | Sigma-Aldrich; St. Loius, MO | H3375 |
| 0.3 mL insulin syringe with 31Gx5/16" (8mm) needle | BD Insulin Syringe; Franklin Lakes, NJ | 328438 |
References
- Institute of Laboratory Animal Resources. . Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. , (2011).
- Helms, M. N., Torres-Gonzalez, E., Goodson, P., Rojas, M. Direct tracheal instillation of solutes into mouse lung. J Vis Exp. , (2010).
- Hilgendorff, A., Reiss, I., Ehrhardt, H., Eickelberg, O., Alvira, C. M. Chronic lung disease in the preterm infant. Lessons learned from animal models. Am J Respir Cell Mol Biol. 50, 233-245 (2014).
- Goodson, P., et al. Nadph oxidase regulates alveolar epithelial sodium channel activity and lung fluid balance in vivo via O2- signaling. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 302, L410-L419 (2012).
- McNeilly, T. N., Tennant, P., Lujan, L., Perez, M., Harkiss, G. D. Differential infection efficiencies of peripheral lung and tracheal tissues in sheep infected with Visna/maedi virus via the respiratory tract. J Gen Virol. 88, 670-679 (2007).
- Starcher, B., Williams, I. A method for intratracheal instillation of endotoxin into the lungs of mice. Lab Anim. 23, 234-240 (1989).
- Downs, C. A., Kumar, A., Kreiner, L. H., Johnson, N. M., Helms, M. N. H2O2 regulates lung ENaC via ubiquitin-like protein Nedd8. J Biol Chem. 288, 8136-8145 (2013).
- Gammon, S. T., et al. Preclinical anatomical, molecular, and functional imaging of the lung with multiple modalities. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 306, L897-L914 (2014).
- Takemura, Y., et al. Cholinergic regulation of epithelial sodium channels in rat alveolar type 2 epithelial cells. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 304, L428-L437 (2013).
- Lewis, R. A., et al. Dynamic imaging of the lungs using x-ray phase contrast. Phys Med Biol. 50, 5031-5040 (2005).
- Nyren, S., Radell, P., Mure, M., Petersson, J., Jacobsson, H., Lindahl, S. G., Sanchez-Crespo, A. Inhalation anesthesia increases V/Q heterogeneity during spontaneous breathing in healthy subjects. Anesthesiology. 113 (6), 1370-1375 (2010).
