Summary

Ein Pleuraerguss Modell bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica

Published: April 12, 2019
doi:

Summary

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um einen Pleuraerguss bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica konstruieren.

Abstract

Pleuraerguss ist eine vorherrschende klinische Befund von vielen Lungenerkrankungen. Ein nützliches Tier Pleuraerguss-Modell ist sehr wichtig, diese Lungenerkrankungen zu studieren. Pleuraerguss Vorgängermodellen Aufmerksamkeit mehr auf biologische Faktoren eher als Nanopartikel in der Umwelt. Hier stellen wir ein Modell um Pleuraerguss bei Ratten durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica und eine Methode der Nanopartikel Isolation in der Pleuraerguss zu machen. Durch intratracheale Instillation von Polyacrylat/Nanosilica mit Konzentrationen von 3.125, 6,25 und 12,5 mg/Kg∙mL Pleuraerguss bei Ratten präsentiert am 3. Tag, erreichte bei 7-10 Tage in 6,25 und 12,5 mg/Kg∙mL-Gruppen, dann langsam abgenommen und am 14. Tag verschwunden. Wenn die Konzentration von Polyacrylat/Nanosilica erhöht, ist der Pleuraerguss produziert mehr und schneller. Diese pleural Flüssigkeit wurde durch Ultraschall oder CT Brust scannen und bestätigt durch Sezieren von Ratten gefunden. Silica-Nanopartikel wurden in die Ratten Pleuraerguss von Transmissions-Elektronenmikroskop beobachtet. Diese Ergebnisse zeigten, dass die Exposition gegenüber Polyacrylat/Nanosilica führt zur Induktion von Pleuraerguss, die in Übereinstimmung mit unseren früheren Bericht beim Menschen war. Darüber hinaus ist dieses Modell für die weitere Erforschung der Nanotoxikologie und Pleuraerguss Krankheiten vorteilhaft.

Introduction

Pleuraerguss ist eine sehr häufige klinische Manifestation von Lungenerkrankungen mit einer Vielzahl von Ursachen. Ein nützliches Tier Pleuraerguss-Modell ist sehr wichtig, diese Lungenerkrankungen, die Rollen der zwei pleural Membran Schichten, die Mechanismen der Pleuraerguss und deren Behandlung zu studieren. Einige berichteten jedoch, dass Pleuraerguss Modelle konzentrieren sich hauptsächlich auf die malignen Pleuraerguss oder biologische Faktoren als die Nanopartikel in der Umwelt-1,2. Hier stellen wir ein neues Modell der Pleuraerguss, die einfach, sicher und wirksam ist.

Mit der Entwicklung der Nanotechnologie und die weitgehende Verwendung von Nanoprodukten gibt es eine Besorgnis über die möglichen Gefahren der Nanomaterialien auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit3,4. Nanomaterialien Risikofaktoren führen und möglicherweise zu neuartigen Gefährdungen am Arbeitsplatz oder durch Kontamination der Umwelt führen. In vitro und in vivo Studien zeigen, dass Nanomaterialien in Multi-Organ-Schäden an der Lunge, das Herz, die Leber, der Niere und das Nervensystem sowie die Fortpflanzungs- und Immunsystems5,6führen können. Darüber hinaus berichteten einige Studien, dass die spezifische Toxizität von Nanomaterialien aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften3,4,7.

Wir haben berichtet, dass eine Gruppe von Arbeitern mit Exposition gegenüber Nanomaterialien klinisch mit Pleura und Herzbeutel Erguss, Lungenfibrose und Granulom8,9dargestellt. Silica-Nanopartikel wurden in diesen Patienten Pleuraerguss9lokalisiert. Um zu reproduzieren und überprüfen der Pleuraerguss induziert durch die eingeatmete Nanopartikel in der Human-, haben wir das Experiment durch Einträufeln Polyacrylat/Nanosilica (PA/NPSi) über die Atemwege in Ratten, die menschliche Atmung in einem echten nachgeahmt Umwelt, und fand, dass intratracheale Instillation von PA/Koalitionsregierungen Pleuraerguss bei Ratten führen könnte. Hier stellen wir, wie in Ratten durch intratracheale Instillation von PA/Koalitionsregierungen zu Pleuraerguss und Nanopartikel in der Pleuraerguss zu isolieren. Dieses Modell kann nützlich für das weitere Studium der Nanotoxikologie und Pleuraerguss Krankheiten sein.

Protocol

Die Studie folgte Richtlinien des Capital Medical University (Beijing, PR China) für die Pflege und Verwendung von Versuchstieren. Alle Verfahren wurden durch das Tier ethischen Ausschuss der Hauptstadt medizinische Universität in China angenommen. (1) experimentelle Vorbereitungen Hinweis: Die weiblichen bestimmten Pathogen-freies Wistar-Ratten akklimatisieren (Gewicht: 200 ± 10 g) zu den Versuchsaufbauten für eine Woche vor der Verabreichung (Umweltbedingungen: …

Representative Results

Mittels einer thorakalen Ultraschall, fanden wir keine pleural Ergüsse an Tag 1 in allen Gruppen. Am 3. Tag erschien der Pleuraerguss die 6,25 und 12,5 mg/Kg∙mL-Gruppen. Der Erguss war vor allem in der rechts kostalen Phrenicus Winkel, während der Herzbeutel Erguss nur in 12,5 mg/Kg∙mL-Gruppe präsentiert. Darüber hinaus wurden am 7. Tag, Pleuraerguss (Video 1) und Herzbeutel Erguss (Video 2) 6,25 mg/Kg∙mL-Gruppe (Abbildung 1…

Discussion

Sonographie ist die bequemste Werkzeug für die Bestimmung von Lungenerkrankungen, wegen seiner ausgezeichneten Empfindlichkeit auf die freie Flüssigkeit in der Pleurahöhle11. Und zwar deshalb, weil Sonographie den Kontrast der akustischen Impedanz von Luft und Flüssigkeit in der Lunge12sofort erkennen kann. Außerdem ist die Sonographie flexibler in ein kleines Tier Modell als CT. Trotzdem die Luft in der Lunge die Schallwelle reflektiert und aus der Beobachtung der Int…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die vorliegende Studie und Produktion zu diesem Artikel wurden von der National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 und Grant 81441089) finanziert. Wir danken Dr. Jin Yan und Dr. Pan Yujie, des Department of Emergency, Beijing Chaoyang Krankenhaus und Dr. Qu Peng von Ultraschall Medizinabteilung, Beijing Chaoyang Krankenhaus für die Hilfe bei der Videoproduktion.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Nel, A., Xia, T., Mädler, L., Li, N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science. 311 (5761), 622-627 (2006).
  4. Maynard, A. D., et al. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444 (7117), 267-269 (2006).
  5. Duan, J., et al. Toxic effects of silica nanoparticles on zebrafish embryos and larvae. PLoS One. 8 (9), 74606 (2013).
  6. 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).
  7. Oberdörster, G., Oberdörster, E., Oberdörster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environmental Health Perspectives. 113 (7), 823-839 (2005).
  8. 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).
  9. Song, Y., et al. Nanomaterials in humans: identification, characteristics, and potential damage. Toxicologic Pathology. 39 (5), 841-849 (2011).
  10. 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).
  11. Havelock, T., et al. Pleural procedures and thoracic ultrasound: British Thoracic Society Pleural Disease Guideline 2010. Thorax. 65, 61-76 (2010).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Sun, L., et al. Cytotoxicity and mitochondrial damage caused by silica nanoparticles. Toxicology in Vitro. 25, 1619-1629 (2011).
  15. Hikaru, N., et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 496-501 (2009).
  16. Liu, T. I., et al. Single and repeated dose toxicity of mesoporous hollow silica nanoparticles in intravenously exposed mice. Biomaterials. 32, 1657-1668 (2011).
  17. Ding, M., et al. Diseases caused by silica: Mechanisms of injury and disease development. International Immunopharmacology. 2, 173-182 (2002).
  18. 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).
  19. 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).
check_url/58560?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Cao, W., Zhu, X., Tang, Z., Song, Y. A Pleural Effusion Model in Rats by Intratracheal Instillation of Polyacrylate/Nanosilica. J. Vis. Exp. (146), e58560, doi:10.3791/58560 (2019).

View Video