En Pleural Effusion Model i rotter ved intratrakeal Instillation af polyacrylat/Nanosilica
Summary
Vi præsenterer her, en protokol for at konstruere en pleural effusion model i rotter ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica.
Abstract
Pleural effusion er et udbredt kliniske fund af mange lungesygdomme. Under en nyttig animalske pleural effusion model er meget vigtigt at studere disse lungesygdomme. Tidligere pleural effusion modeller var mere opmærksomme på biologiske faktorer snarere end nanopartikler i miljøet. Her introducerer vi en model for at gøre pleural effusion i rotter ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica, og en metode til nanopartikel isolation i pleural effusion. Ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica med koncentrationer af 3,125, 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL, den pleural effusion i rotter præsenteret på dag 3, toppede dage 7-10 i 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL grupper, derefter langsomt faldt og forsvandt på dag 14. Når koncentrationen af polyacrylat/nanosilica steg, er pleural effusion produceret mere og hurtigere. Denne pleural væske blev opdaget af ultralydsundersøgelse eller CT brystet scanning og bekræftet af dissektion af rotter. Silica nanopartikler blev observeret i den rats’ pleural effusion af transmissions-elektronmikroskop. Disse resultater viste, at eksponering for polyacrylat/nanosilica fører til induktion af pleural effusion, som var i overensstemmelse med vores tidligere rapport i mennesker. Desuden, er denne model til gavn for den yderligere undersøgelse af projektgruppen for Nanotoksikologi og pleural effusion sygdomme.
Introduction
Pleural effusion er et meget fælles kliniske manifestation af lungesygdomme med en række forskellige årsager. Under en nyttig animalske pleural effusion model er meget vigtigt at studere disse lungesygdomme, de to pleural membran lag, pleural effusion mekanismer og dens behandling roller. Men nogle rapporteret pleural effusion modeller hovedsagelig fokusere på den malignt pleural effusion eller biologiske faktorer snarere end nanopartikler i miljøet1,2. Her, introducere vi en ny model af pleural effusion, der er enkelt, sikkert og effektivt.
Med udviklingen af nanoteknologi og den omfattende brug af nanoproducts er der en bekymring om de potentielle risici ved nanomaterialer for miljøet og menneskers sundhed3,4. Nanomaterialer indføre risikofaktorer og føre potentielt til nye risici på arbejdspladsen eller gennem miljøforurening. In vitro og in vivo undersøgelser viser, at nanomaterialer kan føre til flere organskader til lungerne, hjertet, leveren, nyrerne, og nervesystemet, såvel som den reproduktive og immunsystemets5,6. Derudover rapporteret nogle undersøgelser, at den specifikke toksicitet af nanomaterialer var på grund af deres unikke fysisk-kemiske egenskaber3,4,7.
Vi har rapporteret, at en gruppe af arbejdstagere med erhvervsmæssig eksponering for nanomaterialer klinisk præsenteret med pleural og perikardial effusion, lungefibrose og granuloma8,9. Silica nanopartikler var isoleret i disse patienters pleural effusion9. For at gengive og kontrollere den pleural effusion induceret af den inhalerede nanopartikler i menneskelige, gennemførte vi eksperimentet ved indgyde polyacrylat/nanosilica (PA/NPSi) via luftvejene hos rotter, som efterlignede menneskelige respiration i en reel miljø, og fandt at intratrakeal instillation af PA/NPSi kan resultere i pleural effusion i rotter. Vi indfører her, hvordan man laver pleural effusion i rotter ved intratrakeal instillation af PA/NPSi, og hvordan at isolere nanopartikler i pleural effusion. Denne model kan være nyttige for den yderligere undersøgelse af projektgruppen for Nanotoksikologi og pleural effusion sygdomme.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sonografi er den mest bekvemme værktøj til bestemmelse af lungesygdomme, på grund af sin fremragende følsomhed over for den fri væske i pleural hulrum11. Det er fordi Sonografi kan straks afsløre kontrasten i akustisk impedans af luft og væsker i lunge12. Desuden er Sonografi mere fleksible i en lille dyr model end CT. Ikke desto mindre luft i lungerne afspejles lydbølge og hindres i at kunne observere de intrapulmonary ændringer efter nanopartikler instillation. D…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Den foreliggende undersøgelse og produktion til denne artikel blev finansieret af den National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 og Grant 81441089). Vi takker Dr. Jin Yan og Dr. Pan Yujie, afdeling af nødsituationer, Beijing Chaoyang Hospital, og Dr. Qu Peng af Institut for ultralyd medicin, Beijing Chaoyang Hospital for at hjælpe med video-produktion.
Materials
| Acuson S2000 Color Doppler ultrasound system | Siemens Medical Solutions, Mountain View ,CA | ||
| Polyacrylate/nanosilica | Fudan University,Shanghai, China | made by order with nanosilica(20±5)nm | |
| 10% chloral hydrate | Beijing Chemical Works | 302-17-0 | |
| Transmission electron microscope | JEM-1400Plus，JEOL Ltd., Japan. | ||
| Light speed 16 spiral computed tomography | GE Healthcare, US | ||
| Specific pathogen-free Wistar | Animal Center of Lianhelihua (Beijing, China) | Wistar rats |
References
- Stathopoulos, G. T., et al. Nuclear factor-kappaB affects tumor progression in a mouse model of malignant pleural effusion. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 34 (2), 142-150 (2006).
- Shen, J., et al. The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis. Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).
- Nel, A., Xia, T., Mädler, L., Li, N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science. 311 (5761), 622-627 (2006).
- Maynard, A. D., et al. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444 (7117), 267-269 (2006).
- Duan, J., et al. Toxic effects of silica nanoparticles on zebrafish embryos and larvae. PLoS One. 8 (9), 74606 (2013).
- Skuland, T., Ovrevik, J., Låg, M., Schwarze, P., Refsnes, M. Silica nanoparticles induce cytokine responses in lung epithelial cells through activation of a p38/TACE/TGF-α/EGFR-pathway and NF-κΒ signaling. Toxicology and Applied Pharmacology. 279 (1), 76-86 (2014).
- Oberdörster, G., Oberdörster, E., Oberdörster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environmental Health Perspectives. 113 (7), 823-839 (2005).
- Song, Y., Li, X., Du, X. Exposure to nanoparticles is related to pleural effusion, pulmonary fibrosis and granuloma. European Respiratory Journal. 34 (3), 559-567 (2009).
- Song, Y., et al. Nanomaterials in humans: identification, characteristics, and potential damage. Toxicologic Pathology. 39 (5), 841-849 (2011).
- Zhu, X., et al. Polyacrylate/nanosilica causes pleural and pericardial effusion, and pulmonary fibrosis and granuloma in rats similar to those observed in exposed workers. International Journal of Nanomedicine. 11, 1593-1605 (2016).
- Havelock, T., et al. Pleural procedures and thoracic ultrasound: British Thoracic Society Pleural Disease Guideline 2010. Thorax. 65, 61-76 (2010).
- Jha, A., Ullah, E., Gupta, P., Gupta, G., Saud, M. Sonography of multifocal hydatidosis involving lung and liver in a female child. Journal of Medical Ultrasound. 40 (4), 471-474 (2013).
- Hikaru, N., et al. Histological analysis of 70-nm silica particles-induced chronic toxicity in rats. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 626-629 (2009).
- Sun, L., et al. Cytotoxicity and mitochondrial damage caused by silica nanoparticles. Toxicology in Vitro. 25, 1619-1629 (2011).
- Hikaru, N., et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 496-501 (2009).
- Liu, T. I., et al. Single and repeated dose toxicity of mesoporous hollow silica nanoparticles in intravenously exposed mice. Biomaterials. 32, 1657-1668 (2011).
- Ding, M., et al. Diseases caused by silica: Mechanisms of injury and disease development. International Immunopharmacology. 2, 173-182 (2002).
- Shen, J., et al. The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis. Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).
- Ji, J. H., et al. Twenty-eight-day inhalation toxicity study of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats. Inhalation Toxicology. 19 (10), 857-871 (2007).
