Un metodo standardizzato per la misurazione della superficie interna polmonare tramite la polmonite e l'impianto di protesi
Summary
La superficie interna polmonare (ISA) è un criterio critico per valutare la morfologia polmonare e la fisiologia delle malattie polmonari e della rigenerazione alveolare indotta da lesioni. Qui descriviamo un metodo standardizzato che può ridurre al minimo la polarizzazione di misura per ISA sia nei modelli di polmonite polmonare sia nei modelli di protesi.
Abstract
Pulmonary morphology, physiology, and respiratory functions change in both physiological and pathological conditions. Internal lung surface area (ISA), representing the gas-exchange capacity of the lung, is a critical criterion to assess respiratory function. However, observer bias can significantly influence measured values for lung morphological parameters. The protocol that we describe here minimizes variations during measurements of two morphological parameters used for ISA calculation: internal lung volume (ILV) and mean linear intercept (MLI). Using ISA as a morphometric and functional parameter to determine the outcome of alveolar regeneration in both pneumonectomy (PNX) and prosthesis implantation mouse models, we found that the increased ISA following PNX treatment was significantly blocked by implantation of a prosthesis into the thoracic cavity1. The ability to accurately quantify ISA is not only expected to improve the reliability and reproducibility of lung function studies in injured-induced alveolar regeneration models, but also to promote mechanistic discoveries of multiple pulmonary diseases.
Introduction
La funzione fondamentale del polmone è lo scambio di ossigeno e di anidride carbonica tra i vasi sanguigni e l'atmosfera. Le malattie polmonari come la displasia broncopolmonare (BPD), la malattia polmonare cronica ostruttiva (COPD) e le infezioni respiratorie acute provocano una riduzione dell'ISA 2 . I ricercatori che studiano la malattia polmonare hanno sviluppato diversi metodi quantitativi per valutare i cambiamenti morfologici nei polmoni, tra cui MLI, ILV, numero di scambiatori di gas, ISA e conformità ai tessuti polmonari 2 , 3 . Studi pionieristici di Weibel et al. 4 e Duguid et al. 5 hanno stabilito che l'ISA può essere utilizzata come misura diretta della capacità di scambio del gas polmonare nei polmoni umani e può essere utilizzata come criterio per determinare la gravità dell'emfisema. Alcuni studi pubblicati negli ultimi cinque anni hanno utilizzato parametri morfologici polmonari ( ad esempio, </eM> ISA e MLI) per valutare i cambiamenti morfologici e funzionali nei polmoni dei topi durante lo sviluppo 6 e durante il recupero da lesioni PNX 1 , 7 . L'ISA viene calcolato utilizzando l' equazione 1 8 , 9 :
, Dove ILV è il volume polmonare interno e MLI è un parametro intermedio che rappresenta la dimensione aerospaziale periferica polmonare 10 .
La PNX, la rimozione chirurgica di uno o più lobi del polmone, è stata ampiamente riportata per indurre la rigenerazione alveolare in molte specie, tra cui gli esseri umani 11 , i topi 1 , i cani 12 , i ratti 13 e i conigli 14 e 15 . Un studY dei polmoni dei topi a quattordici giorni dopo il PNX ha mostrato che sia l'espansione di alveoli preesistenti e la de novo formazione di alveoli contribuiscono al restauro di ISA, ILV e il numero di alveoli nei restanti tessuti polmonari 1 . Noi e altri abbiamo dimostrato che l'inserimento di materiali come la spugna, la cera o una protesi a forma personalizzata nella cavità toracica vuota dopo PNX ( cioè l' impianto di protesi) compromette la rigenerazione alveolare. È ora stabilito che la forza meccanica funziona come uno dei fattori più importanti per iniziare la rigenerazione alveolare 1 , 16 , 17 . Tali studi hanno evidenziato l'efficacia dell'uso dei valori ISA da polmoni trattati con PNX e protesi da protesi come criterio per valutare quantitativamente la rigenerazione alveolare.
Il bias dell'osservatore è noto per influenzare in modo significativo la misura misurataPer i parametri morfologici polmonari ( es . MIL e ILV). I protocolli standardizzati possono essere utilizzati per ovviare a questa polarizzazione per determinare sia ILV che MLI, i due parametri utilizzati per il calcolo dell'ISA. Qui forniamo protocolli altamente dettagliati e standardizzati per misurare questi parametri polmonari. Importante, la capacità di quantificare con precisione le promesse ISA migliora l'affidabilità e la riproducibilità degli studi sulla funzionalità polmonare nei modelli di rigenerazione alveolare indotta da lesioni e dovrebbe facilitare le scoperte meccaniche in molteplici patologie polmonari.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo protocollo forniamo descrizioni dettagliate sulla misura dei parametri polmonari dopo il polmone a sinistra del polmone PNX e l'impianto di protesi. L'ISA è ora considerata una metrica chiave per la valutazione della funzione respiratoria in molte malattie polmonari e nella rigenerazione alveolare indotta da lesioni. Tuttavia, sebbene la comunità di ricerca polmonare sia d'accordo sull'utilità dell'ISA come metrica utile, fino ad oggi non è stata presa in considerazione la standardizzaz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori vorrebbero riconoscere all'Istituto Nazionale di Scienze Biologiche di Pechino per l'assistenza. Questo lavoro è stato sostenuto da Beijing Municipal Natural Science Foundation (numero Z17110200040000).
Materials
| Low cost cautery kit | Fine Science Tools | 18010-00 | |
| Noyes scissors | Fine Science Tools | 15012-12 | |
| Standard pattern forceps | Fine Science Tools | 11000-12 | |
| Castroviejo Micro Needle Holders | Fine Science Tools | 12060-01 | |
| Vessel clips | Fine Science Tools | 18374-44 | |
| I. V. Cannula-20 gauge | Jinhuan Medical Product Co., LTD. | 29P0601 | |
| Surgical suture | Jinhuan Medical Product Co., LTD. | F602 | |
| Mouse intubation platform | Penn-Century, Inc | Model MIP | |
| Small Animal Laryngoscope | Penn-Century, Inc | Model LS-2-M | |
| TOPO Small Animal Ventilator | Kent Scientific | RSP1006-05L | |
| Thermal pad | Stuart equipment | SBH130D | |
| Pentobarbital sodium salt | Sigma | P3761 | |
| Heparin sodium salt | Sigma | H3393 | |
| Hematoxylin Solution | Sigma | GHS132 | |
| Eosin Y solution, alcoholic | Sigma | HT110116 | |
| 10 ml Pipette | Thermo Scientific | 170356 | |
| Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | |
| O.C.T Compound | Tissue-Tek | 4583 | |
| cryosection machine | Leica | CM1950 | |
| Disposable Base Molds | Fisher HealthCare | 22-363-553 | |
| 18 gauge needle | Becton Dickinson | 305199 | |
| Povidone iodine | Fisher Scientific | 19-027132 | |
| 70% ethanol | Fisher Scientific | BP82011 | |
| Infusion sets for single use | Weigao | SFDA 2012 3661704 | |
| Phosphate buffered saline | Gibco | 10010023 | |
| Tapes | 3M Scotch | 8915 | |
| Cotton pad | Vinda | Dr.P | |
| Silicone prosthesis | Custom made | ||
| Brightfield microscope | Olympus | VS120 | |
| Ruler tool | Adobe Photoshop |
References
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