Realtidsröntgen avbildning av lungvätska Volymerna i neonatal mus 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
Vid födseln, genomgår lungan en djup fenotypisk övergång från sekre absorption, vilket möjliggör anpassning till andas självständigt. Främja och upprätthålla denna fenotyp är mycket viktigt i normal alveolär tillväxt och gasutbyte under hela livet. Flera in vitro-studier har präglat roll viktiga regulatoriska proteiner, signalmolekyler, och steroidhormoner som kan påverka hastigheten för clearance lungvätska. Men in vivo undersökningar måste utföras för att utvärdera huruvida dessa reglerande faktorer spelar viktiga fysiologiska roller vid reglering perinatal lung vätskeabsorption. Som sådan, att användningen av realtids röntgen bestämma perinatal lungvätska clearance, eller lungödem, utgör ett teknologiskt framsteg inom området. Häri vi förklara och illustrera en metod för att bedöma graden av alveolära lungvätska clearance och alveolär översvämningar i C57BL / 6 möss vid postnatal dag 10 ossing röntgenavbildning och analys. Ett framgångsrikt genomförande av detta protokoll kräver godkännande från Institutional Animal Care och använda utskott (IACUC), en in vivo små djur röntgenavbildningssystem, och kompatibel molekylär bildprogram.
Introduction
Vid födseln, måste det nyfödda lung övergången från en vätska utsöndrar en vätska reabsorbing organ för att upprätta tillräcklig ventilation och syresättning av kroppen. De mekanismer som underlättar (eller Hinders) effektiv clearance av lungvätska vid tiden för födelsen är fortfarande oklara. Modellering hastigheten för alveolar fluid clearance hos C57BL / 6 nyfödda musungar kommer att leda till en bättre förståelse av regulatoriska faktorer som kan förbättra eller dämpa hastigheten för vätskeabsorption. Det kan också tillämpas på andra neonatala modeller av akut lungskada eller infektion, och kan leda till nya behandlingsstrategier för nyfödda barn med andnöd.
Eftersom nyfödda lungor är minimal jämfört med hos vuxna lungor, kan konventionella åtgärder av alveolär vätska clearance som är beroende av lavage eller gravimetrical mätningar inte vara lämpligt att noggrant studera lungvätska clearance hos nyfödda lungmodeller. I detta protokoll visar vi en analys som möjliggörnoggrann bestämning av alveolära vätske clearance i postnatal dag 10 C57BL / 6 mus valpar med hjälp av ett litet djur kameran. En stor fördel med att använda en fluoroskopisk tillvägagångssätt är att djuren avbildas in vivo. De är fritt att andas och kan återhämta sig från denna minimalinvasiv analys för framtida observation och studier. Det övergripande målet med denna metod är att modellera lungödem hos det nyfödda lunga och utvärdera graden av alveolär vätska avslut i neonatal lunga. Denna teknik har utvecklats, delvis som en strategi för att minska för att minska antalet djur som behövs, men maximera experimentell utgång. Denna teknik möjliggör också överlägsen detektering av lungvätskevolymer med hjälp av röntgen och kräver kunskaper i grundläggande djur återhållsamhet och hantering 1; små djur operationer och luftrör instillation 2, ett litet djur kameran, och grundläggande bildanalysmjukvara. Utredarna som vill utvärdera lungvätskevolymer in vivo (fritt breathing sövda djurmodeller) kan finna detta förfarande lämpar sig för deras tillämpning. Slutligen kan detta protokoll öka andra befintliga modeller av neonatal lungskada som används i den mekanistiska studier av bronkopulmonell dysplasi, inklusive hyperoxia-inducerad lungskada, mekanisk ventilation och modeller av lunginflammation 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
Med användning av röntgenavbildning, kan tydliga bilder av neonatala lungor analyseras för lungvätskevolymer. Vi 7,3,11, och andra 10, har framgångsrikt använts röntgenavbildning för att bestämma dynamiska förändringar i lungvätskevolym i fritt andas sövda djurmodeller, och denna teknik är mycket lovande för att föra studiet av neonatal lungskada. En stor fördel med att använda vår metod för att bedöma lungvätskevolym (i motsats till röntgen fas constrast 10 till e…
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).
