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Immunology and Infection

Exposición al humo del cigarrillo en ratones usando un sistema de inhalación de todo el cuerpo

Published: October 22, 2020 doi: 10.3791/61793

Summary

Este protocolo demuestra el estudio de los efectos patofisiológicos del humo de cigarrillo (CS) con un sistema de la exposición de la inhalación del entero-cuerpo (WBI) (WBIS) construido internamente. Este sistema puede exponer a los animales al CS bajo condiciones repetibles controladas para la investigación de efectos CS-mediados sobre enfisema y hematopoyesis del pulmón.

Abstract

Cerca del 14% de los adultos en los Estados Unidos fueron reportados fumando cigarrillos en 2018. Los efectos del humo del cigarrillo (CS) sobre pulmones y enfermedades cardiovasculares se han estudiado extensamente, sin embargo, el impacto del CS en otros tejidos y órganos tales como sangre y médula permanece incompleto definido. Encontrar el sistema apropiado para estudiar los efectos de la CS en roedores puede ser prohibitivamente costoso y requerir la compra de sistemas disponibles comercialmente. Por lo tanto, nos propusimos construir un sistema asequible, confiable y versátil para estudiar los efectos patológicos del CS en ratones. Esta configuración del sistema de exposición por inhalación de cuerpo entero (WBIS) imita la respiración y el soplo de los cigarrillos mediante la exposición alterna a CS y aire limpio. Aquí mostramos que este sistema hágalo usted mismo (BRICOLAJE) induce la inflamación de las vías respiratorias y el enfisema pulmonar en ratones después de 4 meses de exposición al humo del cigarrillo. También se muestran los efectos de la inhalación de cuerpo entero (WBI) de CS sobre células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPCs) en la médula ósea utilizando este aparato.

Introduction

Fumar cigarrillos sigue siendo una de las principales causas de enfermedades prevenibles en los Estados Unidos a pesar de la disminución constante en el número de adultos fumadores de cigarrillos en los últimos 50-60 años1. Es ampliamente conocido que fumar está relacionado con múltiples enfermedades de los pulmones y la sangre, incluida la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), un grupo de enfermedades que incluye enfisema y bronquitis crónica2,3,4. Según el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), en 2014, la EPOC fue la tercera causa principal de muerte en los Estados Unidos con más de 15 millones de estadounidenses que sufren de esta enfermedad5.

El CS también se ha asociado recientemente a un riesgo más alto de desarrollar la hematopoyesis clónica (CH)6,7,una condición en la cual una sola célula de vástago hematopoyética produce desproporcionado un porcentaje grande de la sangre periférica de una persona. Esto que encuentra indica una conexión potencial entre fumar y la función de la médula. Dadas las implicaciones generalizadas y altamente significativas para la salud de la CS y dado que los modelos murinos de enfermedades son una piedra angular del progreso en la investigación biomédica, es útil desarrollar sistemas eficientes y asequibles para modelar la CS en ratones.

Aquí, proporcionamos una guía paso a paso para construir un sistema asequible para tratar y estudiar los efectos in vivo del CS sobre el enfisema pulmonar y la homeostasis de la médula ósea. El montaje de este equipo no requiere que el usuario tenga conocimientos especializados y por lo tanto permite el montaje de bricolaje.

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Protocol

Todos los animales involucrados en los experimentos y el desarrollo de esta técnica han estado bajo nuestro protocolo de uso animal aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) y bajo baylor College of Medicine y MD Anderson instituciones que están acreditadas por la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Cuidado de Animales de Laboratorio (AAALAC).

1. Construcción del aparato

  1. Montaje del compresor de aire con el sistema de válvulas.
    1. Conecte los caudalímetros (dos de 15 L/min con barra Y y 2 tomas de corriente) al regulador de presión en miniatura utilizando un accesorio de pezón adaptador macho roscado de 1/8 de pulgada. Asegúrese de utilizar la cinta de sellado de rosca en todos los extremos roscados.
    2. Conecte el regulador de presión montado con el caudalímetro al instrumento del compresor de aire médico utilizando lo siguiente: un pezón hexagonal de 1/8 de pulgada en la salida de aire del compresor, un accesorio de acoplamiento roscado de 1/8 de pulgada y un accesorio de pezón adaptador macho roscado de 1/8 de pulgada que se conecta al regulador de presión.
    3. Monte el conector de púas giratorias de oxígeno en cada (4) caudalímetro.
    4. Instale un adaptador macho en la salida de aire superior del compresor de aire (parte incluida con el instrumento del compresor de aire médico).
  2. Montaje de cámaras de exposición (hacer 4 unidades)
    1. Corte una tubería de cloruro de polivinilo clorada (CPVC) de 3/4 de pulgada en ocho segmentos de 4 pulgadas.
    2. Inserte cada segmento en un accesorio CPVC de codo de 3/4 de pulgada y 90° y conecte el lado del codo a un adaptador macho CPVC de 3/4 de pulgada de diámetro. Debe haber ocho segmentos de CPVC, cada uno conectado a un accesorio de codo de CPVC y un adaptador macho de CPVC.
    3. Perfore dos agujeros (1 1/4 de pulgada de diámetro) en lados opuestos más distantes entre sí de un contenedor hermético de 8,5 L (11,25 x 7,75 x 6 pulgadas) con una tapa (consulte la Figura 1 cámara de exposición). La colocación de los agujeros debe centrarse de arriba a abajo y de izquierda a derecha.
    4. Inserte los lados roscados del adaptador macho CPVC montado antes en cada orificio de los contenedores.
    5. Desde el interior del contenedor, coloque una tapa de CPVC de 3/4 de pulgada en el otro lado (entrada de humo de cámara) y un adaptador hembra de riego por goteo de CPVC de 3/4 de pulgada en un lado (salida de humo de cámara).
    6. Perfore cinco orificios de 3 mm en la parte superior de la tapa de CPVC de la salida de humo de la cámara en un patrón de quincunx (cabezal de ducha). Esto permitirá que el humo del cigarrillo entre en la cámara con mayor velocidad y asegura que se extienda uniformemente dentro de la cámara en todas las direcciones.
  3. Montaje de cámaras de cigarrillos (constituye hasta 4 unidades de exposición murinas)
    1. Tome un tapón de goma de un solo orificio (tamaño del fabricante 8.5) e inserte un conector Y de púas de 1/4 de pulgada en el lado más ancho y un accesorio de púas recto (apertura de 8 mm) en el lado más estrecho. El cigarrillo se colocará aquí durante el procedimiento de fumar (pedestal de cigarrillo).
    2. Conecte un extremo de un tubo de vinilo de grado médico de 12 pulgadas de largo a uno de los conectores de púas en el conector Y conectado al tapón de goma y el otro extremo a un accesorio de 1/4 de pulgada e inserte el lado opuesto de este accesorio en un tapón de goma de un agujero (tamaño del fabricante 1).
    3. En otro tapón de goma (tamaño del fabricante 8.5), inserte un conector de tubería recta de 1/4 de pulgada en el lado más ancho del tapón y conecte el extremo exterior del accesorio a un tubo de vinilo de grado médico de 7 pies.
    4. Conecte las dos estructuras de tapón de goma ensambladas antes en los pasos 1.3.1–1.3.3 a un cilindro de vidrio de 8 pulgadas x 1.75 pulgadas de un tubo de drenaje de vidrio de laboratorio.
  4. Sistema de control de válvulas
    1. El sistema es controlado por una apertura rítmica y cierre de válvulas solenoides que simulan la inhalación (inhalación) de humo de cigarrillo y aire limpio. El sistema que controla las válvulas solenoides fue diseñado comercialmente (ver Tabla de Materiales).
  5. Ensamblar todos los componentes juntos (ver Figura 1)
    1. Monte cuatro válvulas solenoides a los lados del sistema de control de válvulas utilizando sujetadores de 1 pulgada.
    2. Conecte las válvulas solenoides al sistema de control de válvulas siguiendo las instrucciones del fabricante.
    3. Acople un conector recto roscado de 10 a 32 (M) a la conexión de escape ("EXH") en la válvula solenoide y un adaptador de puerto roscado en las conexiones "IN" y "OUT" de la misma válvula solenoide.
    4. Conecte el caudalímetro conectado al compresor a la válvula solenoide a través de la conexión "OUT" utilizando un tubo de vinilo de grado médico de 7 pies.
    5. Conecte el tubo de vinilo de 7 pies montado con el tapón de goma en el paso 1.3.3. en el conector "IN" de la válvula solenoide.
    6. Inserte el pequeño tapón de goma de la cámara de cigarrillos en la entrada de humo de la cámara.
    7. Conecte la válvula solenoide a la segunda conexión del conector Y de púas del pedestal de cigarrillo montado en el paso 1.3.1.

Figure 1
Figura 1: Esquema de las conexiones de nuestro WBIS para la exposición a CS. Esta figura demuestra cómo se ensamblan todos los componentes para formar un aparato de trabajo. La figura muestra sólo una cámara de fumar ensamblada de las cuatro que la máquina es capaz de operar. Haga clic aquí para ver una versión más amplia de esta figura.

2. Exposición al humo del cigarrillo

PRECAUCIÓN: Evite la exposición de segunda y tercera mano al humo del cigarrillo. Las cámaras de cigarrillos y exposición deben usarse dentro de los gabinetes de seguridad biológica de flujo laminar tipo B2 de clase II. Se debe usar el EPP adecuado mientras se llevan a cabo los experimentos de exposición al humo (es decir, máscaras, guantes, red para el cabello, bata).

  1. Ajuste de la presión y el flujo de aire
    1. Una vez que todos los componentes estén montados, como se muestra en la Figura 1,encienda el compresor de aire y espere a que la alarma de seguridad se apague por sí sola.
    2. Ajuste la presión del compresor de aire a 40-50 psi girando la perilla en el regulador de presión.
    3. Ajuste el flujo de aire del compresor de aire a 5 L utilizando el caudalímetro.
    4. Encienda el controlador de válvulas.
    5. Ajuste el temporizador digital del controlador de válvulas al modo de funcionamiento PULSE-C (que se muestra en la pantalla como "Pu-c") pulsando la tecla SET/LOCK mientras mantiene pulsada la tecla ARRIBA en el primer dígito del temporizador. A continuación, presione la tecla ARRIBA hasta que se alcance el modo Pu-c. Pulse la tecla RESET para configurar el modo de funcionamiento mostrado (es decir, Pu-C) como modo de trabajo.
    6. Pulse el set/lock para cambiar el temporizador 1 (se muestra en la pantalla como "T1").
    7. Presione las teclas ARRIBA o ABAJO para establecer T1 a 20 s.
    8. Pulse el set/lock para cambiar el temporizador 2 (se muestra en la pantalla como "T2").
    9. Presione las teclas ARRIBA o ABAJO para establecer T2 a 3 s.
      NOTA: Los pasos 2.1.5 a 2.1.9 están diseñados para ser utilizados con el temporizador específico (consulte la Tabla de materiales). Para obtener más instrucciones sobre otros usos de este producto, consulte su manual de usuario correspondiente.
  2. Tratamiento del humo del cigarrillo
    NOTA: Este sistema permite el uso de 1-4 cámaras de exposición murinas al mismo tiempo.
    1. Encienda el compresor de aire y espere a que la alarma de seguridad se apague por sí sola.
    2. Encienda el controlador de válvulas.
    3. Transfiera 5 ratones a cada una de las cuatro cámaras de exposición con tapas extraíbles herméticas con un volumen de 8.5 L. Coloque las cuatro cámaras de exposición con ratones dentro de un Gabinete de Seguridad Biológica de Flujo Laminar Tipo B2 clase II.
    4. Dentro del gabinete de seguridad biológica de flujo laminar, encienda un cigarrillo e inserte el cigarrillo dentro de la cámara de cigarrillos. Use cigarrillos disponibles comercialmente que contengan 15 mg/cig de alquitrán y 1,1 mg/cig de nicotina8 en comparación con los cigarrillos de investigación Kentucky 3RF4 (9,5 mg/cig de alquitrán y 0,73 mg/cig de nicotina)9.
    5. Encienda las válvulas del controlador de válvulas que corresponden a las cámaras que están actualmente en uso. La exposición se divide en 2 fases: (T1) el aire limpio se bombea en la cámara de exposición durante 20 s y (T2) el flujo de aire hace que el cigarrillo se queme y el humo de la cámara de cigarrillos se bombea a la cámara de exposición durante 3 s. Deje que el cigarrillo se queme por completo hasta que llegue al filtro.
      1. Ajuste la configuración del temporizador para realizar un promedio de ~ 10 bocanadas / cigarrillo durante un período de ~ 4 minutos. Tenga en cuenta que el temporizador y el sistema son fácilmente personalizables para mejorar o reducir el régimen de dosificación de CS de acuerdo con las necesidades de investigación de los investigadores.
    6. Retire el filtro de cigarrillos y deséchelo colocando la colilla de cigarrillos en un vaso de vaso con agua para apagar la llama y amortiguar el olor.
    7. Asegúrese de que la cámara de cigarrillos esté cerrada de nuevo y sin cigarrillo. Deje que la máquina bombee aire limpio durante 10 min. Es de suma importancia mantener un monitoreo constante de los animales vertebrados que están expuestos al CS. Este régimen de exposición está optimizado para 5 ratones hembra de más de 9 semanas de edad por cámara de exposición.
    8. Repita los pasos 2.3.4 a 2.3.7 tres veces para un total de 4 cigarrillos por cámara al día. Este procedimiento se repite 5 días a la semana durante el tiempo que el investigador necesite para sus experimentos.
    9. Retire los ratones de las cámaras de exposición de nuevo en sus jaulas correspondientes.
    10. Apague el controlador de válvulas y el compresor de aire.
    11. Retire la exposición y las cámaras de cigarrillos y lave con agua y jabón para eliminar cualquier residuo de alquitrán.
    12. Deje que las cámaras se sequen completamente antes de usarlas de nuevo.

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Representative Results

Uno de los principales sellos de la exposición al CS es el enfisema que se caracteriza por el daño y la destrucción de los sacos de aire (alvéolos) en el pulmón. Por lo tanto, los experimentos iniciales se centraron en la capacidad del sistema de bricolaje para provocar cambios enfisematosos en los pulmones de ratones hembra sobre la exposición repetida de todo el cuerpo a CS. El régimen de dosificación de CS fue elegido en base a nuestras publicaciones anteriores en las que utilizamos el sistema de bricolaje descrito aquí para tratar ratones con CS y estudiar la fisiopatología molecular del enfisema10,11,12,13,14,15,16. En concreto, los ratones fueron expuestos de cuerpo entero al humo de cuatro cigarrillos comerciales con filtro diario, con intervalos libres de humo de 10 min entre cada cigarrillo, cinco días a la semana durante una duración de 4 meses10,11,12,13,14,15,16.

La histología pulmonar teñida de hematoxilina y eosina (H&E) mostró la destrucción de los alvéolos en ratones expuestos a CS en comparación con ratones tratados con aire(Figura 2A). De acuerdo, el análisis histomorfométrico de las secciones pulmonares de manera cegada mostró que la intercepción lineal media (MLI) fue significativamente mayor en ratones expuestos a CS en comparación con los controles de aire(Figura 2B). Como era de esperar, WBIS a CS provoca una caída en el peso corporal (Figura 2C). De acuerdo con las observaciones anteriores, los ratones expuestos a CS también mostraron una mayor infiltración en las vías respiratorias de las células inmunes, así como la inducción de la matriz metaloprotesas 9 y 12(Mmp9 y Mmp12),que son responsables del daño tisular(Figura 2D,E)17. Se detectó que la cotinina, un metabolito de la nicotina y un biomarcador para la exposición al CS, estaba significativamente elevada en el suero de ratones expuestos a 4 meses de CS, pero era indetectable en ratones expuestos al aire(Figura 2F).

Hay una apreciación cada vez mayor del impacto multifacético de la exposición del CS en las células y los tejidos del cuerpo. Un estudio previo mostró que la exposición al WBI de ratones a CS con un régimen de 6 h/día, 5 días/semana durante 9 meses con cigarrillos 3R4F condujo a una alteración en el nicho de células madre hematopoyéticas18. Por lo tanto, probamos la capacidad de este sistema de bricolaje para alterar la homeostasis de la médula ósea utilizando nuestro régimen de dosificación de CS preestablecido10,11, 12,13,14,15,16. Después de la exposición, se analizaron las poblaciones de BM mediante citometría de flujo(Figura 3A). De acuerdo con las expectativas, el tratamiento de ratones con CS en este sistema de bricolaje resultó en una alteración en las poblaciones de médula ósea (BM). Específicamente, el análisis citométrico de flujo mostró un aumento significativo en las poblaciones de tallo hematopoyético y progenitor (HSPC) después de 4 meses de exposición al CS en comparación con los controles de aire(Figura 3B). Extendiendo estas observaciones, la exposición de todo el cuerpo a CS de ratones que utilizan un sistema disponible comercialmente (ver Tabla de Materiales)también mostró una alteración en las poblaciones de HSPC (Figura 3C). El régimen de dosificación y la duración de la exposición al CS utilizado en el sistema comercial y la publicación previa sobre el CS y la hematopoyesis18 fueron bastante diferentes a este sistema de bricolaje, lo que sugiere que la homeostasis de la médula ósea es exquisitamente sensible a una amplia gama de regímenes de dosificación y tratamiento del CS(Figura 3C). En general, estos datos destacan que este sistema de bricolaje es una opción asequible que se puede utilizar para exponer ratones a CS en condiciones controladas para estudiar de forma fiable sus efectos en una gama de células y tejidos.

Figure 2
Figura 2: Inducción mediada por CS de la inflamación de las vías respiratorias y los cambios enfisematosos pulmonares de ratones. (A)H&E tiñeron secciones pulmonares de ratones WT C57BL/6 expuestos al aire o al CS durante 4 meses. Aumento de 4x; aumento de 20x inserto. Barra de escala 200 μM. (B)La intercepción lineal media (MLI) como medida de la distancia de la pared interalveolar se midió utilizando histomorfometría imparcial de ratones tratados por aire o CS.(C)Pesos de ratones después de 4 meses de exposición al aire o CS. (D)Recuentos celulares totales y diferenciales del líquido de lavado broncoalveolar (BAL) de control (aire) versus ratones tratados con CS. Leucocitos totales (Total), macrófagos (Mac), neutrófilos (Neu) y linfocitos (Lym). Expresión relativa de(E) Mmp9 y(F) Mmp12 mRNA cuantificado por PCR en tiempo real a partir de líquido BAL de ratones expuestos aire o CS y normalizado a la expresión de Gapdh. n = 4–5 ratones/grupo. (G)Los niveles séricos de cotinina en ratones expuestos al aire o al CS fueron medidos por ELISA 24 h después del tratamiento pasado del CS; n = 7–8 ratones/grupo. Las comparaciones estadísticas se realizaron mediante (B, C, D, E) t-test no emparejado y (F) t- test de Welch. Datos mostrados Media ± SEM. **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001. Haga clic aquí para ver una versión más amplia de esta figura.

Figure 3
Figura 3: En línea con las expectativas, este sistema de bricolaje se puede utilizar para estudiar los efectos mediados por CS en la médula ósea de ratones. (A)Estrategias de gating para identificar HSPCs y HSCs por citometría de flujo. Los marcadores de linaje incluyen: Gr1, Mac1, B220, CD4, CD8 y Ter119. (B)Porcentaje de HSPC y HSCs en toda la médula ósea después de la exposición al CS utilizando este sistema de bricolaje con el mismo régimen de 4 meses. (C) Porcentaje de HSPC y HSCs en toda la médula ósea después de la exposición a CS utilizando el sistema disponible comercialmente con el siguiente procedimiento de exposición: 24 cigarrillos de investigación 3RF4 diarios, 12 bocanadas/cigarrillo, 5 días a la semana durante 4,5 semanas de duración. (B–C) Prueba de Mann-Whitney; n = 5 ratones/grupo. Los datos mostrados como Media ± SEM. *p < 0,05. Haga clic aquí para ver una versión más amplia de esta figura.

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Discussion

Aquí proporcionamos la información requerida para la construcción de un aparato para WBIS de ratones a CS. Después de la instalación del sistema, es de vital importancia que los investigadores calibren el sistema en función de la dosis administrada de nicotina o cotinina en animales. El aparato contiene un temporizador y manómetros que se pueden utilizar para ajustar el volumen de la bocanada del cigarrillo, la frecuencia del manguito, el período combinado de exposición al humo y los intervalos de descanso que los animales reciben entre cada cigarrillo. Además, el número real de cigarrillos administrados diariamente puede variar dependiendo del contenido de alquitrán y nicotina. Por último, es imperativo que cualquier componente expuesto al humo del cigarrillo se limpie de forma regular para garantizar una circulación adecuada del humo y una exposición constante del humo de los animales.

Hay al menos media docena de sistemas y protocolos comerciales disponibles para el tratamiento de ratones con CS y tóxicos del aire. Sin embargo, la mayoría del equipo usado para este propósito requiere vendedores comerciales o el conocimiento profundizado de la electrónica y/o de la ingeniería eléctrica para el montaje. Algunos de esos sistemas emplean regímenes de WBI, mientras que otros incorporan tratamientos solo para la nariz, pero estos sistemas pueden costar hasta $ 100,000, lo que los hace prohibitivamente caros para la mayoría de los laboratorios.

La ventaja de este sistema de bricolaje es la simplicidad inherente en la fabricación, bajo costo (~ $ 6,000), y la versatilidad. Además, los componentes necesarios para la construcción de este aparato de bricolaje están fácilmente disponibles en los minoristas comerciales y las cadenas de suministro. Reconocemos que una limitación del protocolo de exposición y el equipo es la falta de equipos de dosimetría para medir los componentes del humo del cigarrillo entregados en las cámaras de exposición del ratón. Sin embargo, el diseño de este sistema funciona de manera controlada y demostramos que los niveles de cotinina sérica en este régimen de tabaquismo elegido son comparables a otros modelos murinos de enfisema inducido por CS20,21. Además, se ha demostrado que este método tiene aplicaciones más allá de la monitorización de los efectos del CS en los pulmones y el BM. Nuestro grupo utilizó este sistema para estudiar cómo el humo del cigarrillo afecta al tejido intestinal15. También hemos adaptado recientemente este sistema para estudiar los efectos perjudiciales de la exposición a los cigarrillos electrónicos en los pulmones22.

En resumen, este aparato representa un sistema de exposición asequible y fácil de construir para estudiar la amplia gama de efectos perjudiciales del tabaquismo.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

AR, XH y PE fueron apoyados por la subvención R01HL140398 de los NIH y una subvención de la Fundación Gilson Longenbaugh. DEMM y KK fueron apoyados por las subvenciones R01HL136333 y R01HL134880 (KYK) de los NIH, y una subvención de la Helis Medical Research Foundation. DEMM también cuenta con el apoyo de la Beca Gilliam de Estudios Avanzados del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI). Pe también es apoyado por la capacitación en ciencias de la salud ambiental de precisión NIEHS T32 ES027801 Programa de Becas. JC y MF son apoyados por fondos de investigación del tabaco del Departamento de Epigenética y Carcinogénesis Molecular y por el Centro de Epigenética (Premio Académico a MF) en el MD Anderson. FK y YZ son apoyados por las subvenciones R01 ES029442-01 y R01 AI135803-01 de los NIH, así como la subvención de mérito VA CX000104. Este proyecto fue apoyado por el Núcleo de Citometría y Clasificación Celular en el Baylor College of Medicine con fondos del Premio de Apoyo a las Instalaciones Básicas de CPRIT (CPRIT-RP180672), los NIH (CA125123 y RR024574) y la asistencia de Joel M. Sederstrom.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Current Cigarette Smoking Among Adults in the United States. Center for Disease Control and Prevention. , Available from: https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/adult_data/cig_smoking/index.htm (2018).
  2. Salvi, S. Tobacco smoking and evironmental risk factors for chronic obstructive pulmonary disease. Clinics in Chest Medicine. 35, 17-27 (2014).
  3. Sunyer, J., et al. Longitudinal relation between smoking and white blood cells. American Journal of Epidemiology. 144, 734-741 (1996).
  4. Freedman, D. S., Flanders, D., Barboriak, J. J., Malarcher, A. M., Gates, L. Cigarette smoking and leukocyte subpopulations in men. Annals of Epidemiology. 6, 299-306 (1996).
  5. Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Center for Disease Control and Prevention. , Available from: https://www.cdc.gov/copd/basics-about.html (2019).
  6. Genovese, G., et al. Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence. New England Journal of Medicine. , (2014).
  7. Steensma, D. P. Clinical implications of clonal hematopoiesis. Mayo Clinic Proceedings. 93, 1122-1130 (2018).
  8. Tobacco. Federal Trade Comission. , Available at: . Accessed: 4th (2020).
  9. 3R4F Cigarettes. University of Kentucky - College of Agriculture Food and Environment. , Available from: https://ctrp.uky.edu/products/gallery/Reference Cigarettes/detail/936 (2020).
  10. Shan, M., et al. Cigarette smoke induction of osteopontin (SPP1) mediates T H 17 inflammation in human and experimental emphysema. Science Translational Medicine. 4, 1-10 (2012).
  11. Yuan, X., et al. Activation of C3a receptor is required in cigarette smoke-mediated emphysema. Nature Mucosal Immunology. 8, 874-885 (2014).
  12. Yuan, X., et al. Cigarette smoke - induced reduction of C1q promotes emphysema. JCI Insight. 4, 1-17 (2019).
  13. Shan, M., et al. Agonistic induction of PPAR g reverses cigarette smoke - induced emphysema Find the latest version: Agonistic induction of PPAR γ reverses cigarette smoke - induced emphysema. Journal of Clinical Investigation. 124, 1371-1381 (2014).
  14. Hong, M. J., et al. Protective role of gd T cells in cigarette smoke and influenza infection. Nature Mucosal Immunology. 11, 834-908 (2018).
  15. Kim, M., et al. Cigarette smoke induces intestinal inflammation via a Th17 cell-neutrophil axis. Frontiers in Immunology. 10, 1-11 (2019).
  16. Lu, W., et al. The microRNA miR-22 inhibits the histone deacetylase HDAC4 to promote T H 17 cell - dependent emphysema. Nature Immunology. 16, 1185-1194 (2015).
  17. Hendrix, A. Y., Kheradmand, F. The Role of Matrix Metalloproteinases in Development, Repair, and Destruction of the Lungs. Progress in Molecular Biology and Translational Science. 148, Elsevier Inc. (2017).
  18. Siggins, R. W., Hossain, F., Rehman, T., Melvan, J. N., Welsh, D. A. Cigarette smoke alters the hematopoietic stem cell niche. Med Sci. 2, 37-50 (2014).
  19. Kheradmand, F., You, R., Gu, B. H., Corry, D. B. Cigarette smoke and DNA cleavage promote lung inflammation and emphysema. Transactions of the American Clinical and Climatological Association. 128, 222-233 (2017).
  20. Ha, M. A., et al. Menthol attenuates respiratory irritation and elevates blood cotinine in cigarette smoke exposed mice. PLoS ONE. , 1-16 (2015).
  21. Moreno-Gonzalez, I., Estrada, L. D., Sanchez-Mejias, E., Soto, C. Smoking exacerbates amyloid pathology in a mouse model of Alzheimer's disease. Nature Communications. 4, 1-10 (2013).
  22. Madison, M. C., et al. Electronic cigarettes disrupt lung lipid homeostasis and innate immunity independent of nicotine. Journal of Clinical Investigation. 129, 4290-4304 (2019).

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Exposición al humo del cigarrillo en ratones usando un sistema de inhalación de todo el cuerpo
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Morales-Mantilla, D. E., Huang, X.,More

Morales-Mantilla, D. E., Huang, X., Erice, P., Porter, P., Zhang, Y., Figueroa, M., Chandra, J., King, K. Y., Kheradmand, F., Rodríguez, A. Cigarette Smoke Exposure in Mice using a Whole-Body Inhalation System. J. Vis. Exp. (164), e61793, doi:10.3791/61793 (2020).

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