הדמית רנטגן בזמן אמת של כרכי נוזל ריאות עובריות עכבר ריאות
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
בלידה, הריאה עוברת מתג פנוטיפי עמוק מן ההפרשה לבליעה, המאפשר הסתגלות נושמת באופן עצמאי. קידום ושמירה על הפנוטיפ הזו חשובה באופן קריטי בתמורת צמיחה המכתשית נורמלית וגז לאורך כל חיים. מספר מחקרים במבחנה אפיינו את התפקיד של חלבונים רגולטוריים מפתח, מולקולות איתות, והורמונים סטרואידים שיכולים להשפיע על שער של פינוי נוזל הריאות. עם זאת, בבדיקות vivo חייבת להתבצע כדי להעריך אם גורמים רגולטוריים אלה ממלאים תפקידים פיסיולוגיים חשובים בויסות קליטה נוזלת ריאות סביב לידה. ככזה, ניצול של הדמיית רנטגן בזמן אמת כדי לקבוע סיקול נוזל הריאות סביב הלידה, או בצקת ריאות, מייצג התקדמות טכנולוגית בתחום. בזאת, אנו להסביר ולהמחיש גישה להעריך את שיעור סיקול נוזל הריאות המכתשית והצפות המכתשית ב C57BL / 6 עכברים בבית ביום שלאחר הלידה 10 אותנוing הדמיה וניתוח רנטגן. יישום מוצלח של פרוטוקול זה טעון אישור מראש של ועדה לטיפול ולשימוש חיה מוסדית (IACUC), מערכת הדמיית רנטגן in vivo הקטנים בעלי חיים, ותוכנות הדמיה מולקולריות תואמות.
Introduction
בלידה, ריאת היילוד חייבת המעבר והסתרתו נוזל לאיבר reabsorbing נוזל להקים אוורור חמצון נאות של הגוף. המנגנונים המאפשרים (או המעכבת) האישור יעיל של נוזל ריאות בזמן הלידה עדיין אינם ברורים. דוגמנות שיעור סיקול נוזל המכתשית C57BL / 6 גורים עכבר היילוד יוביל להבנה טובה יותר של הגורמים הרגולטוריים שיכולות לשפר או להחליש את קצב ספיגת הנוזלים. זה יכול לחול גם על מודלים בילוד אחרים של פגיעת ריאות חריפה או זיהום, ויכול להוביל אסטרטגיות טיפוליות חדשניות תינוקות עם מצוקה נשימתית.
מאז ריאות ילודות זעומות לעומת ריאות מבוגרות, מדידות רגילות של פינוי נוזל המכתשית המסתמכות על מדידות שטיפה או gravimetrical ואינן מתאימות ללמוד במדויק אישור נוזל ריאה במודלי ריאות בילוד. בפרוטוקול זה, אנחנו מדגימים assay המאפשרהקביעה המדויקת של שיעורי פינוי נוזל המכתשית גורי היום לאחר לידת 10 C57BL / 6 עכבר באמצעות תרמי חיה קטן. אחד היתרונות הגדולים של שימוש בגישה fluoroscopic הוא כי בעלי החיים הם צילמו in vivo. הם נושמים בחופשיות ועשויים להתאושש assay פולשנית הזה וצופה פני עתיד ולימוד. המטרה הכללית של שיטה זו היא מודל בצק ריאות הבריאות הילוד, ולהעריך את שיעור סיקול נוזל המכתשית בריא ילוד. טכניקה זו פותחה, בין השאר, כאסטרטגיה להפחתת כדי להקטין את מספר בעלי החיים הנדרשים, עדיין למקסם את תפוקת ניסיוני. טכניקה זו מאפשרת גם זיהוי מעולה של כרכי נוזל ריאות באמצעות הדמיית רנטגן ודורשת מיומנות באיפוק חייתי בסיסי וטיפול 1; ניתוחי קנו נשימת חיה קטנה החדרה 2, תרמי חיה קטן, תוכנת ניתוח תמונה בסיסית. חוקרים המבקשים להעריך כרכי נוזל ריאות in vivo (BRE בחופשיותathing מורדם במודלים של בעלי חיים) עלול למצוא הליך זה מתאים ליישום שלהם. לבסוף, פרוטוקול זה יכול להגדיל מודלים קיימים אחרים של פגיעה ריאות בילוד השתמשו במחקר מכניסטית של דיספלזיה bronchopulmonary, כולל פציעה ריאות הנגרמת hyperoxia, הנשמה מלאכותית, ומודלים של ריאות דלקת 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
באמצעות הדמיית רנטגן, תמונות ברורות של ריאות בילוד ניתן לנתח עבור כרכי נוזל ריאות. 7,3,11 אנחנו, ואחרים 10, ניצלו בהצלחה הדמיה רנטגן כדי לקבוע שינויים דינמיים בכמות הנוזלים ריאות במודלים של בעלי חיים נשימה מורדם בחופשיות, טכניקה זו טומן בחובו הבטחה גדולה לקדם…
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).
