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Method Article
Wiederholte Messungen von Nagetier Atemfunktion und Probenahme von Atemwegs Entzündungszellen sind wünschenswert, aber in der Regel nicht möglich. Hier beschreiben wir eine wiederholbare Methode für oral Intubation Mäuse, wiederholte Messungen der Atemwege Hyperreaktivität und die Entnahme von Atemwegs-inflammatorischen Zellen ermöglicht.
Airway Hyperreaktivität (AHR) Messungen und Lavage (BAL) Flüssigkeit Probenahme sind unerlässlich, um experimentelle Asthma-Modellen, sondern wiederholte Verfahren auf diese Messungen in der gleichen Tier zu erhalten sind in der Regel nicht möglich. Hier zeigen wir, Protokolle für die Gewinnung von Mäusen wiederholten Messungen von AHR und Bronchalveolarlavages flüssigen Proben. Die Mäuse wurden intranasal sieben Mal mehr als 14 Tage in Frage gestellt mit einem potenten Allergen oder Schein behandelt. Vor der ersten Herausforderung, und innerhalb von 24 Stunden nach jeder intranasalen Challenge wurden die gleichen Tiere narkotisiert, intubiert und mündlich mechanisch belüftet. AHR, durch den Vergleich Dosis-Wirkungs-Kurven der Atemwege Widerstand (RRS) durch Erhöhung intravenösen Dosen von Acetylcholin (Ach)-Chlorid zwischen Schein und Allergen-induzierte herausgefordert Tiere beurteilt, bestimmt. Danach, und über die gleiche Intubation wurde die linke Lunge gespült, so dass Differential Aufzählung der Atemwege Zellen durchgeführt werden konnte. Diese Studien zeigen, dass wiederholte Messungen der AHR und BAL-Flüssigkeit Abholmöglichkeit sind aus dem gleichen Tiere und die maximale Atemwegshyperreaktivität und Atemwege Eosinophilie sind innerhalb von 7-10 Tagen nach Beginn Allergen-Provokation erreicht. Diese neue Technik reduziert die Anzahl der Mäuse für die Längs-Experimente benötigt und ist für diverse Nagetierarten, Krankheitsmodelle und Atemwege Physiologie Instrumente.
Allergen Herausforderung:
Anästhesie:
Intubation:
Intravenöse line:
Airway Widerstandsmessungen:
BAL:
TIMING:
Per Maus, sollte das gesamte Verfahren nicht länger als 1 Stunde zu erreichen: Schritt 3-4, 5-10 min; Schritte 5-21, 10 min; Schritt 22, 20-30 min; Schritte 23-24,... 10 min. Mit zunehmender Professionalität und durch die Staffelung Themen in das Protokoll, bis zu 3 Mäuse / Stunde verarbeitet werden können.
Repräsentative Ergebnisse:
Airway Hyperreaktivität bei Mäusen, als durch Maßnahmen der PC 200 Werte bestimmt wird, ist eine Folge der Aktivierung und Rekrutierung in die Lunge von T-Zellen und die Sekretion des Zytokins IL-135-7. So ist Atemwege Hyperreaktivität nicht die unausweichliche Konsequenz der Atemwege Herausforderung mit Allergen, sondern hängt von einer intakten T-Zell-Immunantwort Fach und die Zeit für T-Zell-Reaktionen benötigt, um in die Einstellung der wiederholten Kontakt mit dem Allergen zu entwickeln. Wie in Abb.. 2a, Atemwegs-Hyperreaktivität, wie PC 200 Werte, die signifikant im Vergleich zu den Ausgangswerten nach 5 Allergen Herausforderungen ohne weitere deutliche Steigerung nach der sechsten Herausforderung entwickelt sind niedriger definiert. Aus Gründen, die nicht vollständig verstanden werden, verringert Atemwegsreaktivität (PC 200 Werte erhöht) nach dem ersten Allergen-Provokation (Abb. 2a). Ähnliche Trends sind erkennbar durch den Vergleich Ach Dosis-Wirkungs-Kurven für den gleichen Mäusen (Abb. 2b). Allerdings ist es offensichtlich ist hier, dass die vollständige Atemwege Hyperreaktivität abrupt nach dem fünften Allergen-Provokation entwickelt, so dass Mäuse mehr als 30-fach empfindlicher geworden zu Ach zwischen dem vierten und sechsten Herausforderungen. Zusammen zeigen diese Ergebnisse, dass die zuverlässigsten Messungen der AHR nach sechs Allergen Herausforderungen (12 Tage) erhalten; Messungen an frühere Zeitpunkte werden wahrscheinlich sehr variablen Daten zu erhalten. Mäuse wiederholt mit Fahrzeug intranasal (Kochsalzlösung) herausgefordert entwickeln keine Atemwege Hyperreaktivität, und bei allen Dosen von Ach gegeben, R RS-Messungen nicht signifikant gegenüber dem Ausgangswert Werte variieren (Abb. 3 und Daten nicht gezeigt).
Vor der Entstehung von AHR robust, war die dominante Zelltyp der Atemwege durch Allergen induziert die Neutrophilen (Abb. 4). Ähnlich wie der Trend für AHR jedoch Eosinophilie allmählich verstärkt mit wiederholten Allergen-Provokation und der Eosinophilen wurde die zahlenmäßig dominierende Zelltyp in BAL-Flüssigkeit after der sechste Herausforderung, gleichzeitig mit einem deutlichen Rückgang in neutrophis Zahlen (Abb. 4). Makrophagen zunächst erhöhte Zahl mit den ersten paar Allergen Herausforderungen und schwankte in Hülle und Fülle danach. Lymphozyten Fülle nicht signifikant, unabhängig von der Anzahl der Allergen-Herausforderungen zu ändern und, paradoxerweise aufgrund ihrer primären Bedeutung, um das Modell, sind in der Regel am wenigsten zahlreiche Zellen in der BAL-Flüssigkeit.
Airway Widerstandsmessungen in Mäusen, die weder Allergen-Provokation noch BAL Probenahme nicht über die 17 Tage des Experiments variieren. Wiederholte BAL-Flüssigkeit Probenahme in Abwesenheit der Atemwege Physiologie Messungen oder Allergen-Provokation wurden ebenfalls durchgeführt, und zeigte nur eine verbesserte Neutrophilen und Makrophagen Rekrutierung der Atemwege, die nicht über 5 Tage (Daten nicht gezeigt) hat fortbestehen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die prominenten Neutrophilie Allergen herausgefordert Mäusen weitgehend ist das Ergebnis des Verfahrens und nicht das Antigen.
In der Kontrollgruppe, PBS-herausgefordert Mäuse, Atemwegswiderstand Messungen auch nicht signifikant unterschiedlich im Laufe der Zeit. Verbesserte Makrophagen und neutrophilen Granulozyten, aber nicht eosinophilen, Rekrutierung von BAL-Flüssigkeit wurde auch in diesen Mäusen, ähnlich denen Veränderungen in Mäusen, die nur wiederholt BAL-Flüssigkeit Probenahme (Abb. 4 b, d) beobachtet gesehen. Gemeinsam unterstreichen diese Daten die Bedeutung des Allergens, und nicht die verschiedenen Manipulationen der Atemwege, zur Induktion der beiden allergisch (eosinophile) Entzündung der Atemwege und AHR.
Ähnliche Ergebnisse zu erwarten mit intranasal Allergene analog zu den Proteinase, die wir hier haben, verwendet werden. Allerdings verwenden viele Forscher Ovalbumin, um allergische Lungenerkrankungen hervorrufen. Nach einer angemessenen Frist intradermale oder intraperitoneale Grundierung (1-2 Wochen) mit Ovalbumin ausgefällt in einem Aluminium-Salz, eine robuste Asthma-Phänotyp, einschließlich der Atemwege Hyperreaktivität, können innerhalb von 24 Stunden nach einer einzigen intranasale Herausforderung mit löslichem Ovalbumin erwarten.
Abbildung 1. Fotografische Darstellung von einem Nagetier Plethysmographen, unmittelbar vor der Atemwege Physiologie Messwerterfassung.
Abbildung 2. Airway Widerstandsmessungen. A) Für statistische Zwecke werden antilog PC 200 Werte berichtet. Beachten Sie die starke Zunahme der antilog PC 200 nach der ersten Herausforderung und die anschließende Abnahme nach weiteren Herausforderungen. B) Atemwege Widerstand (RRS): Beachten Sie die Steilheit der Ach-RRS Dosis-Wirkungs-Kurven nach der sechsten und siebten Herausforderungen. Fehlerbalken stellen SEM.
Abbildung 3. Representative Echtzeit Atemwege Widerstand (R RS) Kurven von einem naiven (A) und 6X Allergen herausgefordert Maus (B) erhalten in Folge IV Dosen von Ach. Dose Werte sind in mg / kg-Einheiten präsentiert.
Abbildung 4. Differential Immunsystem Zellzahlen in der BAL-Proben von der linken Lunge von Mäusen mit 7 aufeinanderfolgenden intranasale Herausforderungen behandelt wurden. Prozent (%) Fülle von Immunzellen von Mäusen mit Allergen (A) oder PBS (B) behandelt. Anzahl der Immunzellen von Mäusen mit Allergen (C) oder PBS (D) behandelt. Werte dargestellt als Mittelwert + / - sem.
Die Studie von Asthma und verschiedenen anderen Atemwegs-obstruktiven, stellt eine aktive und wachsende Gebiet der biomedizinischen Forschung. Ein wichtiger Bestandteil der Asthma-experimentelle Forschung ist die Fähigkeit, Veränderungen der Atemwege Größe unter verschiedenen Bedingungen zu messen. Übermäßige Verengung der Atemwege in Reaktion auf provokative Herausforderung, eine kanonische Funktion von Asthma und Lungenerkrankungen und eine Eigenschaft der Atemwege bezeichnet Atemwegshyperreaktivität, ist ein ...
Wir danken Herrn Dr. W. Mintzer für den Vorschlag, Fiberoptik orotracheale Intubation durchzuführen. Unterstützt von Zuschüssen U19AI070973, R01AI057696, K02HL75243 und R01HL082487 von den National Institutes of Health.
Airway Physiologie Messsoftware (Rescomp) wurde speziell vorbereitet (Millennium Premier Group; 415-519-4371).
Daten wurden unter Verwendung eines PC-Arbeitsplatzes unter Windows XP mit einem Pentium III-Prozessor (Intel, Inc. Santa Clara, CA) und einem 17-poligen analogen zum digitalen Signal-Konverter (National Instruments, # PC-LPM16) ausgestattet.
Ein kleines Tier Atemwege Physiologie Workstation wurde speziell zusammengestellt (Millennium Premier-Gruppe) mit kommerziell erhältlichen Drucksensoren (Teil # TRD5700 und TRD4510), Vorverstärker-Module (Teil # MAX2270), Fahrwerk (Teil # MAX1320, alle aus Buxco, Inc. Wilmington, NC ) und ein maßgeschneidertes kleines Tier Plethysmographen.
0,5 mm Außendurchmesser Glasfaser-Gewinde, verbunden mit der Lichtquelle (Cole Palmer Illuminator, 41722-Serie)
Ventilator (Harvard Apparatus Maus Ventilator, # 687)
10 mm, 27ga Nadel (BD Biosciences, cat. Nr. 309602)
Wärmelampe
1 ml Spritze (BD Biosciences, cat. Nr. 305109)
4 Klammern (Pony 3200 Federklammer)
0,5 mm externen Draht zur Intubation Guide
Hämazytometer
Superfrost / plus Objektträger (Fisher Katze. Nr. 12-550-15)
Shandon Filter Cards (Thermo Katze. Nr. 5991022)
Differential Zelle schieben Fleck (Fisher Katze. Nr. 122911)
Lichtmikroskop (Leica)
Cytospin 3 (Shandon)
20 GA, 1,25 Zoll PROTECTIV intravenösen Kathetern (Smith Medical)
0,5 mm Polymer Optical Fiber (Edmund Optics # NT02-532).
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