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Method Article
* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Hier wird die Methode zur Induktion der pulmonalen arteriellen Hypertonie im Zusammenhang mit Lungenfibrose (PF-PH) durch Injektion von Bleomycin in die Atemwege vorgestellt. Wir bieten auch einen Schritt-für-Schritt-Ansatz zur Validierung dieses Tiermodells an.
Patienten mit Lungenfibrose haben ein höheres Risiko, an pulmonaler Hypertonie zu erkranken, einer Komplikation mit schlechter Prognose. Gegenwärtig ist der Mechanismus dieser Verbindung noch wenig verstanden. Ein großes Hindernis für den Fortschritt in diesem Bereich ist das Fehlen eines zuverlässigen Tiermodells für die Replikation von PF-PH. Ziel dieser Studie war es, ein stabiles PF-PH-Rattenmodell zu etablieren. Die Ratten wurden vor der Intervention über Nacht nüchtern. Unter Natrium-Pentobarbital-Anästhesie (45 mg/kg) wurde die Luftröhre mit einem PE50-Schlauch intubiert, der bis zu einer Tiefe von 3 cm (dem Abstand von der Stimmritze zur Sonde) eingeführt wurde. Bleomycin (BLM) wurde intratracheal als Einzeldosis verabreicht (5 mg/kg, gelöst in 0,2 ml 0,9% NaCl). Nach der Injektion wurden die Ratten sofort rotiert, um eine gleichmäßige Verteilung des BLM zu gewährleisten. 35 Tage nach der BLM-Injektion zeigten die Ratten eine fortschreitende Beeinträchtigung der Lungenfunktion und einen erhöhten rechtsventrikulären systolischen Druck und eine rechtsventrikuläre Hypertrophie, was die pathologischen Merkmale der pulmonalen Hypertonie offenbarte. Wir bieten eine allgemeine und zuverlässige Methode zur Etablierung eines Rattenmodells von PF-PH.
Pulmonale Hypertonie (PH) aufgrund einer interstitiellen Lungenerkrankung (ILD) ist klinisch häufig, mit einer geschätzten Prävalenz von 10 % bis 80 % bei Patienten mit idiopathischer Lungenfibrose (IPF), und sie wird auch häufig bei anderen fibrotischen ILDs beobachtet 1,2. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass die Entwicklung von PH mit einer erheblichen Morbidität und einem verminderten Überleben verbunden ist 3,4,5. Im Vergleich zur pulmonalen arteriellen Hypertonie (PAH) der Gruppe 1 ist die Pathogenese der pulmonalen arteriellen Hypertonie im Zusammenhang mit Lungenfibrose (PF-PH) nach wie vor wenig verstanden6. Der Zweck der Etablierung eines Tiermodells für PF-PH bei Ratten besteht darin, einen zuverlässigen Rahmen für die wissenschaftliche Forschung zur Lungenfibrose im Zusammenhang mit pulmonaler Hypertonie zu schaffen und potenzielle Wege für klinische therapeutische Anwendungen zu erkunden.
Bleomycin ist ein klassischer Induktor der Lungenfibrose, der in Tiermodellen weit verbreitet ist7. Weitere Untersuchungen von Blackburn et al.8 und unserem Labor9 haben gezeigt, dass Bleomycin auch typische pathologische Merkmale der pulmonalen Hypertonie auslösen kann, wie z. B. einen erhöhten rechtsventrikulären systolischen Druck (RVSP) und eine rechtsventrikuläre Hypertrophie. Mechanistisch induziert Bleomycin eine Lungenparenchymfibrose, eine hypoxische Vasokonstriktion und eine Verringerung der Dichte des Lungengefäßbetts, was zur Entwicklung einer pulmonalen Hypertonie führt6. Darüber hinaus beobachteten wir ab dem 7. Tag der Behandlung mit Bleomycin einen signifikanten Verlust an pulmonalen vaskulären Endothelzellen, der sich im Verlauf des Experiments zunehmend verschlechterte9. Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass eine Bleomycin-induzierte pulmonale vaskuläre endotheliale Dysfunktion eine mögliche Rolle bei der Initiierung und dem Fortschreiten der pulmonalen Hypertonie spielen könnte.
Aufgrund der pulmonalen interstitiellen Fibrose befinden sich IPF-Patienten über einen langen Zeitraum in einem Zustand der Hypoxie, und es kommt zu kompensatorischen Veränderungen in den kardiopulmonalen Gefäßen, die zu pulmonaler Hypertonie führen6. Die Verwendung von Tiermodellen kann uns helfen, die zugrunde liegenden Mechanismen der menschlichen idiopathischen Lungenfibrose im Zusammenhang mit pulmonaler Hypertonie besser zu verstehen. Obwohl dieses Modell die pathologischen Merkmale menschlicher Krankheiten nicht vollständig simulieren kann, kann es dennoch wertvolle Erkenntnisse liefern. Es gibt viele experimentelle Modelle, die Lungenfibrose simulieren, wie z. B. die Einzeldosis-Atemwegsinfusion von Bleomycin, die Verabreichung von transformierenden Wachstumsfaktoren durch virale Vektoren und die Exposition gegenüber Siliziumdioxid 8,10. Das BLM-Modell ist derzeit das am weitesten verbreitete und charakterisierte Modell, da es in kurzer Zeit leicht induziert werden kann und eine hohe Reproduzierbarkeit aufweist. Darüber hinaus wurden zeitliche Veränderungen der Lungenfibrose in einem Bleomycin-Mausmodell untersucht, bei dem von den Tagen 15 bis 21 eine erhöhte Expression von Fibrosemarkern und Genen, die mit der Krankheitspathologie assoziiert sind, wie Col1A1 und Col1A2, beobachtet wurde8. Kardiovaskuläre Veränderungen, wie z. B. rechtsventrikuläre Hypertrophie und ein signifikanter Anstieg der RVSP, wurden an oder nach Tag 3311 festgestellt. Gleichzeitig hat unser Labor zuvor die Veränderungen der PH- und PF-Parameter von Rattenmodellen untersucht, die durch Bleomycin9 induziert wurden. Wir fanden heraus, dass zusätzlich zu den Merkmalen der Lungenfibrose (PF) wie einer fortschreitenden Beeinträchtigung der Lungenfunktion und der Kollagenablagerung bei Ratten typische Merkmale der pulmonalen Hypertonie (PH) innerhalb von 7 bis 35 Tagen nach einer einzigen Atemwegsinstillation mit Bleomycin auftraten. RVSP und Fulton Index zeigten eine Zunahme der Zeitabhängigkeit. Aktuell wurden in der Literatur verschiedene Tiere mit Lungenfibrose berichtet. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass Rattenmodelle eine ausgeprägtere fibrotische Reaktion zeigten als die Mausmodelle12. Um das Fortschreiten der Lungenfibrose in Kombination mit pulmonaler Hypertonie besser untersuchen zu können, ist daher ein Bleomycin-induziertes Rattenmodell der Schlüssel.
Die in dieser Studie beschriebenen Tierversuche wurden vom Animal Care and Use Committee des First Affiliated Hospital der Guangzhou Medical University genehmigt (ethische Zulassungsnummer: 2018-456).
1. Beschaffung von Versuchsratten
2. Induktion des PF-PH-Rattenmodells
3. Echokardiographische Überwachung
4. Abschätzung der Lungenfunktion
5. Hämodynamische und histologische Messungen
6. Nachweis von Hydroxyprolin (HYP)
Bleomycin-induzierte Lungenfibrose bei Ratten
Bleomycin wurde in Tiermodellen als klassischer Induktor der Lungenfibrose berichtet7. Hier wurden die Indizes der Lungenfibrose nach BLM-Stimulation bestimmt. Zunächst führten wir nach 35-tägiger BLM-Behandlung Lungenfunktionstests durch und stellten fest, dass sowohl die FVC (Abbildung 1E) als auch die dynamische Lungencompliance (Abbildung 1F<...
Die idiopathische Lungenfibrose ist eine fortschreitende, tödliche Erkrankung mit einer medianen Überlebenszeit von 2-3 Jahren nach der Diagnose, was auf eine düstere Prognose hindeutet9. Die pulmonale Hypertonie ist eine häufige Komorbidität der IPF, die die IPF schnell verschlechtert und die Prognose verschlechtert15. Zudem gab es für IPF-PH7 nur begrenzte Therapiemöglichkeiten. Daher ist es wichtig, ein tie...
Den Autoren liegen keine relevanten finanziellen Angaben vor.
Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse unterstützt, die zum Teil durch die Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (82370063, 82170069, 82120108001, 82241012), des F&E-Programms des Guangzhou National Laboratory (GZNl2023A02013), des National Key R&D Program of China (2022YFE0131500), des Guangdong Department of Science and Technology (2024A1515011208, 2022A1515012052, 2024A1515013104, 202102020019, 202201020538, 202201010069, 2023A03J0334), das unabhängige Projekt des State Key Laboratory of Respiratory Disease (SKlRD-Z-202513), der Guangdong Medical Research Foundation (A2023379) der Guangzhou Medical University und der Plan zur Verbesserung der wissenschaftlichen Forschung in GMU und Open Research Funds vom Sixth Affiliated Hospital der Guangzhou Medical University (Qingyuan People's Hospital) (202201-101).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Bleomycin | MedChemExpress | HY-17565A | |
Coupling agent | HYNAUT | BX-CSRH | |
Formalin fixative | Biosharp) | BL401B | |
Hair removal cream | LUSEN | LS-B-TMG-50 | |
Hematoxylin eosin (HE) staining kit | Beyotime | C0189S | |
Isoflurane | RWD Life Science(China) | R510-22-10 | |
Masson Tri-color dyeing kit | Beyotime | C0189S | |
Normal saline | KERONG | SLYS-001 | |
syringe | Beyotime | FS701-50pcs |
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