Un modelo de derrame Pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para la construcción de un modelo de derrame pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice.

Resumen

Derrame pleural es un hallazgo clínico frecuente de muchas enfermedades pulmonares. Tener un modelo útil animal derrame pleural es muy importante para el estudio de estas enfermedades pulmonares. Modelos anteriores de la efusión pleural pagaron más atención a los factores biológicos en lugar de nanopartículas en el medio ambiente. Aquí, presentamos un modelo para que la efusión pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice y un método de aislamiento de nanopartículas en la efusión pleural. Mediante instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice con concentraciones de 3.125, 6.25 y 12.5 mg/kg∙mL, la efusión pleural en ratas presentada el día 3, alcanzó su punto máximo a los 7-10 días en 6,25 y 12,5 mg/kg∙mL grupos, luego poco a poco disminuyó y desapareció el día 14. Cuando la concentración de poliacrilato/Nanosílice aumenta, la efusión pleural es producido más y más rápido. Este líquido pleural fue detectado por ecografía o TC de tórax análisis y confirmado por la disección de ratas. Nanopartículas de sílice se observaron en la efusión pleural las ratas por microscopio electrónico de transmisión. Estos resultados mostraron que la exposición a polyacrylate/Nanosílice conduce a la inducción de la efusión pleural, que era constante con nuestro anterior informe en seres humanos. Además, este modelo es beneficioso para el estudio adicional de la Nanotoxicología y las enfermedades de la efusión pleural.

Introducción

Derrame pleural es una manifestación clínica muy común de enfermedades pulmonares con una variedad de causas. Tener un modelo útil animal derrame pleural es muy importante para el estudio de estas enfermedades pulmonares, los papeles de las dos capas de la membrana pleural, los mecanismos de la efusión pleural y su tratamiento. Sin embargo, algunos divulgan modelos de derrame pleural se centran principalmente en el derrame pleural maligno o factores biológicos en lugar de las nanopartículas en el medio ambiente^1,2. Aquí, presentamos un nuevo modelo de derrame pleural que es sencilla, segura y eficaz.

Con el desarrollo de la nanotecnología y el uso extensivo de los nanoproductos, existe una preocupación sobre los peligros potenciales de los nanomateriales para el medio ambiente y la salud humana^3,4. Nanomateriales introducen factores de riesgo y potencialmente conducen a nuevos riesgos en el lugar de trabajo o a través de la contaminación ambiental. Los estudios in vitro e in vivo demuestran que los nanomateriales pueden resultar en daño a múltiples órganos a los pulmones, el corazón, el hígado, el riñón y el sistema nervioso, así como el sistema inmune y reproductivas^5,6. Además, algunos estudios informaron que la toxicidad específica de nanomateriales fue debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas^3,4,7.

Nos han informado que un grupo de trabajadores con exposición ocupacional a los nanomateriales presentó clínico con derrame pleural y pericárdico, fibrosis pulmonar y granuloma^8,9. Nanopartículas de sílice fueron aisladas en derrame pleural^{9 estos pacientes}. Para reproducir y comprobar la efusión pleural inducida por las nanopartículas inhaladas en humanos, se realizó el experimento por inculcar el polyacrylate/Nanosílice (PA/NPSi) a través del tracto respiratorio en ratas, que mímico la respiración humana en una verdadera medio ambiente y encontrado eso intratraqueal instilación de PA/NPSi podría resultar en derrame pleural en ratas. Aquí, presentamos cómo hacer efusión pleural en ratas por la instilación intratraqueal de PA/NPSi y cómo aislar las nanopartículas en la efusión pleural. Este modelo puede ser útil para el estudio adicional de la Nanotoxicología y la efusión pleural enfermedades.

Protocolo

El estudio siguió las directrices de la Universidad de medicina de la Capital (Beijing, República Popular China) para el cuidado y uso de animales de experimentación. Todos los procedimientos fueron aprobados por el Animal ético Comité de Capital Universidad médica de China.

1. experimentales preparados

Nota: Adapte el femenino específico libre de patógeno las ratas Wistar (peso: 200 ± 10 g) a los ambientes experimentales durante una semana antes de la administración (condiciones ambientales: luz / oscuridad: 12h / 12h, temperatura 22 ± de 2 ° C, humedad 50 ± 10%).

1. Utilice un fresco 10 mL de suspensiones de PA/NPSi (Nanosílice Ø:20 ± 5 nm por la polimerización de la emulsión en situ) diluido en solución salina normal en concentraciones de 3.125, 6.25 y 12.5 mg/mL, respectivamente¹⁰. Antes de la administración, someter a ultrasonidos las suspensiones para 20-30 min y agitar durante 10 minutos con el fin de prevenir la agregación de las nanopartículas.
2. Igualmente se dividen un total de 20 ratas en cuatro grupos: un grupo para cada concentración de PA/NPSi (0, 3.125, 6.25 y 12.5 mg/mL).
3. Para anestesiarlos, coloca las ratas en un envase cerrado con 1,5 mL de éter (99.5%) o cualquier otros protocolos IACUC aprobado. Después de 60-90 s de anestesia, Compruebe la falta de respuesta al pedal del reflejo. Asegúrese de que las ratas están respirando.
4. Poner la rata anestesia en el tablero y fijar sus dientes delanteros con una línea esterilizada de nylon en el tablero también.
5. Abrir la boca y exponer su fisura de glotis con la ayuda de una pinza quirúrgica y lente frontal.
6. Inculcar las ratas con 0.5 mL de suspensión de PA/NPSi en pulmón de la rata para un total de 1 mL utilizando un tubo fino con una aguja embotada esterilizada en el bronquio bilateral.
7. Coloca las ratas en un tablero de plástico en una posición supina y deje que las ratas recuperarán lentamente en 5-10 minutos.

2. ecografía para derrame pleural

1. Utilizar un sistema de ultrasonido con un transductor de matriz lineal (frecuencia: 8 MHz) para examinar las ratas en días 1, 3, 7 y 14¹⁰.
2. Anestesia (hidrato de cloral 10%, 0,35 mL/100 g, i.p.) a las ratas y Compruebe la ausencia de los reflejos pedal.
3. Quitar el pelo de pecho y parte superior del abdomen las ratas usando una máquina de afeitar eléctrica. Luego coloque la rata en una placa de montaje en una posición supina.
4. Cubrir la piel con el gel cubierto y luego coloque el transductor en el espacio intercostal y subcostal zona para detectar el líquido pleural.
   Nota: Para detectar con precisión la efusión, la izquierda y las posiciones laterales derecha fueron seleccionadas para llevar a cabo un examen por ultrasonido.
5. Colocar la rata en un tablero de plástico en una posición supina después de la examinación del ultrasonido y dejar que las ratas recuperarán lentamente en 10 minutos.

3. pecho exploración del CT para derrame pleural

1. En post-administración días 7 y 14, anestesiar las ratas con hidrato de cloral 10% (i.p). Parece suficiente profundidad de la anestesia cuando la rata no reacciona a los reflejos del pedal.
   Nota: Después de la administración día 7 es el momento más adecuado para observar derrame pleural mediante la exploración de CT.
2. Colocar la rata en una lámina de plástico en una posición propensa y luego analizar su pecho para investigar derrame pleural con un canal de 64 CT. Use la siguiente configuración: configuración del detector de 64 x 0,625 mm, 120 kV (pico) y mAs de 350.

4. colección de aislamiento de las nanopartículas en el derrame pleural y derrame pleural

1. Después pecho CT exploración de ratas y bajo anestesia de hidrato de cloral, compruebe el reflejo pedal de las ratas, afeitar el pelo del abdomen al pecho y luego desinfectar la piel por el yodo.
2. Traer las ratas a la zona quirúrgica.
3. Bajo anestesia, corte rápidamente 1-1.5 cm de la piel y los músculos abdominales a la xifoides a lo largo de la línea media con el diafragma intacto.
4. Con cuidado abre el cofre e inspeccionar cavidades pleurales bilaterales con la ayuda de pinzas, especialmente los ángulos frénicos costales bilaterales. Recoger 1-2 mL de la efusión pleural de amarillo claro con una jeringa estéril de 2 mL.
5. Una vez hecho esto, sacrificar a las ratas con el protocolo aprobado del IACUC.
6. Centrifugue la efusión pleural en un tubo de 2 mL durante 15 min a 300 x g para aislar las nanopartículas.
7. Utilice una gota de la capa superior que es el líquido brillante y observar bajo una microscope(TEM,) electrónica de transmisión a un voltaje de aceleración de 60-80 kV.

Resultados

No usando una ecografía torácica, encontramos efusiones pleurales el día 1 en todos los grupos. Sin embargo, el día 3, la efusión pleural apareció en los grupos de 6,25 y 12,5 mg/kg∙mL. El derrame fue principalmente en el ángulo frénico derecho costal, mientras que el derrame pericárdico presentado sólo 12,5 mg/kg∙mL grupo. Además, en el día 7, efusión pleural (Video 1) y derrame pericárdico (Video 2) detectaron en 6,25 mg/kg∙mL grupo ...

Discusión

La sonografía es la herramienta más conveniente para la determinación de enfermedades pulmonares, debido a su excelente sensibilidad a líquido libre en la cavidad pleural¹¹. Es que la sonografía puede detectar inmediatamente el contraste de impedancia acústica del aire y de líquidos en el pulmón¹². Además, la sonografía es más flexible en el modelo de un pequeño animal que CT. Sin embargo, el aire en el pulmón refleja la onda de sonido e impedido de observar lo...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
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