Exposition à la fumée de cigarette chez les souris utilisant un système d’inhalation du corps entier
Summary
Ce protocole démontre l’étude des effets pathophysiologiques de la fumée de cigarette (CS) avec un système d’exposition de l’inhalation du corps entier (WBI) (WBIS) construit en interne. Ce système peut exposer les animaux au CS dans des conditions reproductibles contrôlées pour la recherche des effets médiés par le CS sur l’emphysème pulmonaire et l’hématopoïèse.
Abstract
Près de 14 % des adultes aux États-Unis auraient fumé des cigarettes en 2018. Les effets de la fumée de cigarette (CS) sur les poumons et les maladies cardio-vasculaires ont été largement étudiés, cependant, l’impact de CS dans d’autres tissus et organes tels que le sang et la moelle osseuse restent incomplètement définis. Trouver le système approprié pour étudier les effets du CS chez les rongeurs peut être prohibitif et nécessiter l’achat de systèmes disponibles dans le commerce. Ainsi, nous avons entrepris de construire un système abordable, fiable et polyvalent pour étudier les effets pathologiques du CS chez la souris. Ce système d’exposition par inhalation du corps entier (WBIS) imite la respiration et la bouffée des cigarettes en alternant l’exposition au CS et à l’air pur. Ici, nous montrons que ce système de bricolage induit une inflammation des voies respiratoires et un emphysème pulmonaire chez la souris après 4 mois d’exposition à la fumée de cigarette. Les effets de l’inhalation du corps entier (WBI) de CS sur les cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (HSPCs) dans la moelle osseuse à l’aide de cet appareil sont également montrés.
Introduction
Le tabagisme reste l’une des principales causes de maladies évitables aux États-Unis malgré la baisse constante du nombre d’adultes fumeurs de cigarettes au cours des 50 à 60 dernières années1. Il est largement connu que le tabagisme est lié à de multiples maladies des poumons et du sang, y compris la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC), un groupe de maladies qui comprend l’emphysème et la bronchite chronique2,3,4. Selon le Center for Disease Control (CDC), en 2014, la MPOC était la troisième cause de décès aux États-Unis avec plus de 15 millions d’Américains souffrant de cette maladie5.
CS a également été récemment associé à un risque plus élevé de développer l’hématopoïèse clonale (CH)6,7, une condition dans laquelle une seule cellule souche hématopoïétique produit de manière disproportionnée un grand pourcentage du sang périphérique d’une personne. Ce résultat indique un lien potentiel entre le tabagisme et la fonction de moelle osseuse. Compte tenu des répercussions répandues et très importantes du CS sur la santé et du fait que les modèles murins de maladies sont la pierre angulaire des progrès de la recherche biomédicale, il est utile de développer des systèmes efficaces et abordables pour modéliser le CS chez la souris.
Ici, nous fournissons un guide étape par étape pour la construction d’un système abordable pour le traitement et l’étude des effets in vivo du CS sur l’emphysème pulmonaire et l’homéostasie de la moelle osseuse. L’assemblage de cet équipement ne nécessite pas que l’utilisateur ait des connaissances spécialisées et permet donc l’assemblage de bricolage.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ici, nous fournissons les informations nécessaires à la construction d’un appareil pour WBIS de souris à CS. Après l’installation du système, il est extrêmement important que les chercheurs calibrent le système en fonction de la dose délivrée de nicotine ou de cotinine chez les animaux. L’appareil contient une minuterie et des manomètres qui peuvent être utilisés pour ajuster le volume de la bouffée de cigarette, la fréquence des bouffées, la période d’exposition combinée à la fumée et les inte…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AR, XH et PE ont été soutenus par la subvention R01HL140398 des NIH et une subvention de la Fondation Gilson Longenbaugh. DEMM et KK ont été soutenus par les subventions R01HL1363333 et R01HL134880 (KYK) des NIH, ainsi que par une subvention de la Fondation Helis pour la recherche médicale. Demm est également soutenu par le Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study. PE est également soutenu par le programme de bourses Formation en sciences de la santé environnementale de précision NIEHS T32 ES027801. JC et MF sont soutenus par le Tobacco Research Funds du Département d’épigénétique et de cancérogénèse moléculaire et par le Center for Epigenetics (Bourse de recherche à MF) de MD Anderson. FK et YZ sont soutenus par les subventions R01 ES029442-01 et R01 AI135803-01 des NIH ainsi que par la subvention VA Merit CX000104. Ce projet a été soutenu par le noyau de cytométrie et de tri cellulaire du Baylor College of Medicine grâce au financement du CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), du NIH (CA125123 et RR024574) et de l’aide de Joel M. Sederstrom.
Materials
| 1 in fastener | Lowes | 756990 | |
| 1/4 in Barbed Y connector | VWR | 89093-282 | |
| 1/4 in straight tubing connector | VWR | 62866-378 | |
| 1/8 hex nipple | Lowes | 877221 | |
| 1/8 in threaded coupling fitting | Lowes | 877208 | |
| 1/8 in threaded male adapter nipple fitting | Lowes | 877243 | |
| 10/32 (M) threaded straight connector | Bimba | EB60 | |
| 3/4 in 90-degree elbow CPVC fitting | Lowes | 22643 | |
| 3/4 in chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) pipe | Lowes | 23814 | |
| 3/4 in CPVC cap | Lowes | 23773 | |
| 3/4 in CPVC Drip irrigation female adapter | Lowes | 194629 | |
| 3/4 in diameter CPVC male adapter | Lowes | 23766 | |
| 8.5 L airtight container with lid (11.25in x 7.75in x 6 in) | Komax | N/A | Listed as "Komax Biokips Large Bread Box | (280-oz) Large Storage Container" |
| Glass drain tube (1.75 in diameter x 8 in length) | KIMAX | 6500 | |
| Isonic Solenoid Valves | Bimba | V2A02-AW1 | |
| Marlboro Red 100's | Marlboro | N/A | |
| Oxygen swivel barbed connector | Global Medical Solutions | RES002 | |
| Panasonic Timer LT4H-W | Panasonic | LT4HW | Item was built-in the valve controller by Shepherd Controls & Associates |
| Pressure regulator | Allied Electronics and Automation | 70600552 | Also listed as "Norgren R07-100-RGKA" |
| Rubber stopper # 1 (one hole) | VWR | 59581-163 | |
| Rubber stopper # 8.5 (one hole) | VWR | 59581-389 | |
| Scireq inExpose system | Scireq and Emka Technologies | N/A | Commercial system used for comparison with our DIY WBIS |
| Straight barbed fitting (8mm opening) | VWR | 10028-872 | |
| Thread Sealant tape | Lowes | 1184243 | |
| Threaded port adaptor | Bimba | P1SA1 | |
| Timeter Aridyne 2000 Medical Air Compressor | MFI Medical | AHC-TE20 | |
| Timeter flowmeter | Allied Healthcare Products | 15006-03YP2 | Also listed as "Puritan Air Meter" |
| Valve Control system | Shepherd Controls and Associates | N/A | Company custom designed the valve control system for this model. |
| Vinyl pipes | Vitality Medical | RES3007 |
References
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