JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

כאן, אנו מציעים פרוטוקול להעברת ליפופוליסכריד תוך טרכאלי (LPS) באמצעות אינטובציה אנדוטרכאלית אורופרכאלית לא פולשנית. שיטה זו ממזערת את הטראומה של ההליך הכירורגי עבור החיה ומעבירה LPS מדויק לקנה הנשימה ולאחר מכן לריאות.

Abstract

מודל העכבר של פגיעה ריאתית חריפה (ALI) הנגרמת על ידי ליפופוליסכריד (LPS) או אנדוטוקסין הוא עדיין בין המודלים הנפוצים ביותר במחקרים בבעלי חיים של פגיעה ריאתית חריפה או דלקת חריפה. השיטות הנפוצות ביותר כיום במודלים של עכברים עם פגיעה ריאתית חריפה הן הזרקה תוך צפקית של LPS וטרכאוסטומיה לעירוי קנה הנשימה של LPS. עם זאת, השיטה הראשונה חסרה מיקוד ריאות ופוגעת באיברים אחרים, והשיטה השנייה גורמת לטראומה ניתוחית, סיכון לזיהום ושיעור הישרדות נמוך. כאן, אנו ממליצים על שיטת אינטובציה אנדוטרכאלית לא פולשנית של הלוע להחדרת LPS בעכברים. בשיטה זו, LPS הוא הציג באופן לא פולשני לתוך קנה הנשימה דרך חלל oropharyngeal להיות מוחדר לתוך הריאה בעזרת מכשיר עבור אינטובציה endotracheal. שיטה זו לא רק מבטיחה מיקוד ריאות אלא גם מונעת נזק וסיכון למוות אצל בעלי החיים. אנו צופים כי גישה זו תהפוך להיות בשימוש נרחב בתחום של פגיעה ריאתית חריפה.

Introduction

פגיעה ריאתית חריפה (ALI) היא תסמונת קלינית נפוצה. תחת מגוון גורמים פתוגניים, שיבוש המחסום הפיזיולוגי של תאי אפיתל הריאה ותאי אנדותל כלי הדם מוביל לחדירות מוגברת בנאדיות, ובכך גורם לירידה בהיענות הריאות, בצקת ריאות והיפוקסמיה חמורה1. תסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) היא הצורה החמורה ביותר של ALI. דלקת בלתי מבוקרת ונזקי עקה חמצונית נחשבים לגורמים העיקריים ל- ALI ול- ARDS2 החמור יותר. כאשר תאי אפיתל מכתשית נפגעים ישירות עקב טראומה, שרשרת התגובה הדלקתית של מקרופאגים מכתשית מופעלת, מה שמוביל לדלקת בריאה3. ברחבי העולם, ישנם יותר מ -3 מיליון חולים עם ARDS חריף בשנה, והם מהווים כ -10% מהאשפוזים ביחידות טיפול נמרץ; בנוסף, שיעור התמותה בחולים קשים עומד על 46%4,5,6. לכן, יש צורך להקים מודל בעלי חיים מתאים של ALI כדי לחקור את הפתוגנזה שלה. העכבר הוא בעל החיים הניסיוני הנפוץ ביותר במחקר של ALI מאז דרכי הנשימה שלו יכול לדמות את דרכי הנשימה האנושיות היטב עבור מחקרי ALI. יתר על כן, ALI מתבטא בחדירה מסיבית של תאי דלקת, חדירות מוגברת של כלי דם ריאתיים ובצקת ריאות. השינויים בציטוקינים דלקתיים בסרום ויחס המשקל היבש-רטוב בריאה משקפים את דרגת ALI7.

כיום, השיטות העיקריות למידול ALI המושרה על ידי LPS בעכברים כוללות אינטובציה קנה הנשימה התוך-אפית והכירורגית 8,9. כאן, אנו מציעים שיטה חדשה להעברת LPS לקנה הנשימה באמצעות אינטובציה לא פולשנית של הלוע. שיטה זו משתמשת אינטובטור מואר כדי למצוא את קנה הנשימה של העכבר ולאחר מכן מעביר LPS לתוך קנה הנשימה והריאה. שיטה זו מספקת LPS לריאות בצורה מדויקת יותר מאשר שיטת המסירה intranasal. בהשוואה לאינטובציה כירורגית בקנה הנשימה, שיטה זו אינה דורשת ניתוח, נמנעת מגרימת פצעים ומפחיתה כאב בעכברים10. לכן, שיטה זו יכולה לשמש כדי להקים מודל עכבר משכנע יותר של ALI.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

פרוטוקול הניסויים בבעלי חיים נבדק ואושר על ידי ועדת הניהול של אוניברסיטת צ'נגדו לרפואה סינית מסורתית (רשומה מס' 2021-11). עכברי C57/BL זכרים (20-25 גרם, בני 6-8 שבועות) שימשו במחקר הנוכחי. העכברים הוחזקו בתא בעלי חיים והיו חופשיים לשתות ולאכול במהלך הניסוי.

1. הכנה

  1. ודא שפלטפורמת האינטובציה מורכבת מבסיס, הגבהה, אטב נייר, שתי גומיות וכמה מיתרים. קחו חוט, העבירו את החוט דרך שני החורים שבראש ההגבהה, וקשרו את שני קצוות המיתר, בהתאמה, לבליטות הקטנות שבראש ההגבהה.
    הערה: השאר מקום לראש העכבר לעבור בין המיתר לשני החורים.
  2. קשרו שתי גומיות לכל קצה של אטב הנייר, והדביקו את האטב עם הגומיות לחלק האחורי של ההגבהה. לבסוף, קבעו את ההגבהה לבסיס ב-90° (איור 1).
  3. בחר צינורית בגודל ובאורך המתאימים. עבור עכבר של 20-30 גרם, ניתן להשתמש בצנתר 22 גרם (2.5-3.8 ס"מ אורך)11. הרכיבו את הצינורית על עט צינורית והפעילו את האור של העט (איור 2).
  4. הכינו מלקחיים כירורגיים קטנים ופיפטה פסטר על ידי חיטוי שלהם עם 70% אלכוהול.

2. הכנת מתחם הבדיקה

  1. משקל והמסת 3 מ"ג LPS ב-1 מ"ל של מלח חוצץ פוספט (PBS, pH 7.2) ליצירת תמיסת LPS בריכוז של 3 מ"ג/מ"ל.
  2. לשקול ולהמיס 10 מ"ג של נתרן pentobarbital ב 1 מ"ל של מלוחים רגילים כדי ליצור 1% תמיסת נתרן pentobarbital. סנן-לעקר את התמיסה באמצעות מסנן מזרק 0.45 מיקרומטר.

3. החדרה לא פולשנית של הלוע

  1. להרדים את העכברים עם הזרקה intraperitoneal של 1% נתרן pentobarbital במינון של 50 מ"ג / ק"ג12,13. לקבוע את עומק ההרדמה על ידי חוסר תגובה לרפלקס הנכון.
  2. הניחו את העכבר המורדם על משטח האינטובציה. תקנו את השיניים הקדמיות העליונות עם החוט ואת שתי הרגליים הקדמיות עם הגומיות (איור 3).
  3. משוך את הלשון החוצה עם פינצטה, והחזק אותה ביד שמאל. דוחפים את הצינורית לאט, לאורך הפה, עם יד ימין למעלה, אל האפיגלוטיס המנדיבולרי. השתמשו באור של עט הצינורית כדי למצוא את קנה הנשימה, והכניסו אותו לאט לתוך קנה הנשימה (איור 4).
  4. לאחר החדרת הצינורית לקנה הנשימה, משכו את עט האינטובציה באיטיות, והשאירו את הצינורית בפנים. הכניסו את פיפטת פסטר למפרק הצינורית ולחצו על הראש (איור 5).
    הערה: אם החזה של העכבר בולט, האינטובציה מצליחה (איור 6).
  5. לאחר אינטובציה אנדוטרכאלית מוצלחת, החדרת LPS של 3 מ"ג/מ"ל לעכברים ב-3 מ"ג/ק"ג דרך הצינורית באמצעות מיקרומזרק שטוח ראש14,15 (איור 7).
  6. לאחר שתסיים, להסיר את הצינורית ואת microsyringe. הסר את העכבר מהפיגום, והנח אותו בכלוב בנפרד כדי להתאושש. שימו לב למצב הנשימה של העכבר עד שהוא התאושש והחזיר את העקביות.
    הערה: בשעה 12 לאחר החדרת קנה הנשימה LPS, יש להרדים את העכברים בהתאם להליך שאושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים. בדיקות TNF-α בסרום ומדידות משקל ריאות יבשות-רטובות בוצעו באמצעות הליכים סטנדרטיים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

השיטה המוצעת להחדרת LPS בעכברים אומתה על ידי הערכת הביטוי של הציטוקין הדלקתי TNF-α ויחס המשקל היבש-רטוב של הריאה 12 שעות לאחר החדרת LPS. היו ארבע קבוצות בניסוי: בקרה ריקה (ללא כל טיפול), אינטובציה כירורגית 16, intranasal17,18, ואינטובציה לא פולשנית oropharyngeal...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

בתחילה, הסתכלנו לתוך חלל הפה כדי למצוא את המיקום של קנה הנשימה19. עם זאת, במהלך תהליך זה, גילינו כי קנה הנשימה של עכברי C57/BL הוא צר, מה שמקשה על מציאת המיקום הנכון בשיטה זו ללא עזרה של ציוד כגון אנדוסקופ20. לאחר חקירה נוספת, מצאנו כי האור מנורת האינטובטור יכול לחדור לפנ?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס ': 81903902), הקרן למדע פוסט-דוקטורט בסין (מס ': 2019M663457), תוכנית המדע והטכנולוגיה של סצ'ואן (מס ': 2020YJ0172), ופרויקט המחקר של Xinglin Scholar Premotion של אוניברסיטת צ'נגדו של TCM (מס ': QJRC2022053).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
LipopolysaccharideMERKL4130LPS
Microliter SyringesSHANGHAI GAOGE INDUSTRY AND TRADE CO., LTD10028505008124To deliver LPS
Mouse cannulaRWD Life Science803-03008-00Mouse cannula
Mouse intubation kitRWD Life Science903-03027-00Including a base, a riser, a intubator, a surgical forceps and some strings
Pasteur pipetteBiosharp life scienceBS-XG-03To verify the success of intubation
Pentobarbital sodiumBeijing Chemical Co., China20220918To anesthetize mice

References

  1. Xia, Y., et al. Protective effect of human amnion epithelial cells through endotracheal instillation against lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice. Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi. 33 (1), 7-11 (2017).
  2. Butt, Y., Kurdowska, A., Allen, T. C. Acute lung injury: A clinical and molecular review. Archives of Pathology and Lab Medicine. 140 (4), 345-350 (2016).
  3. Ware, L. B., Matthay, M. A. The acute respiratory distress syndrome. The New England Journal of Medicine. 342 (18), 1334-1349 (2000).
  4. Fan, E., Brodie, D., Slutsky, A. S. Acute respiratory distress syndrome: Advances in diagnosis and treatment. JAMA. 319 (7), 698-710 (2018).
  5. Meyer, N. J., Gattinoni, L., Calfee, C. S. Acute respiratory distress syndrome. Lancet. 398 (10300), 622-637 (2021).
  6. An, N., Yang, T., Zhang, X. X., Xu, M. X. Bergamottin alleviates LPS-induced acute lung injury by inducing SIRT1 and suppressing NF-κB. Innate Immunity. 27 (7-8), 543-552 (2021).
  7. Liu, L., et al. Comparative study of trans-oral and trans-tracheal intratracheal instillations in a murine model of acute lung injury. The Anatomical Record. 295 (9), 1513-1519 (2012).
  8. Virag, J. A., Lust, R. M. Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction. Journal of Visualized Experiments. (52), e2581(2011).
  9. Li, J., et al. Panaxydol attenuates ferroptosis against LPS-induced acute lung injury in mice by Keap1-Nrf2/HO-1 pathway. Journal of Translational Medicine. 19 (1), 96(2021).
  10. Zhou, Y., et al. Soluble epoxide hydrolase inhibitor attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury and improves survival in mice. Shock. 47 (5), 638-645 (2017).
  11. Nosaka, N., et al. Optimal tube length of orotracheal intubation for mice. Laboratory Animals. 53 (1), 79-83 (2019).
  12. Cicero, L., Fazzotta, S., Palumbo, V. D., Cassata, G., Lo Monte, A. I. Anaesthesia protocols in laboratory animals used for scientific purposes. Acta Bio-Medica: Atenei Parmensis. 89 (3), 337-342 (2018).
  13. Ehrentraut, H., Weisheit, C. K., Frede, S., Hilbert, T. Inducing acute lung injury in mice by direct intratracheal lipopolysaccharide instillation. Journal of Visualized Experiments. (149), e59999(2019).
  14. Yang, H., et al. STAT6 inhibits ferroptosis and alleviates acute lung injury by regulating P53/SLC7A11 pathway. Cell Death & Disease. 13 (6), 530(2022).
  15. Aramaki, O., et al. Induction of operational tolerance and generation of regulatory cells after intratracheal delivery of alloantigen combined with nondepleting anti-CD4 monoclonal antibody. Transplantation. 76 (9), 1305-1314 (2003).
  16. Lan, W. Activation of mammalian target of rapamycin (mTOR) in a murine model of lipopolysaccharide (LPS) -induced acute lung injury (ALI). Peking Union Medical College. , PhD Thesis (2010).
  17. Lv, H., et al. Tenuigenin ameliorates acute lung injury by inhibiting NF-κB and MAPK signalling pathways. Respiratory Physiology & Neurobiology. 216, 43-51 (2015).
  18. Yang, H., Lv, H., Li, H., Ci, X., Peng, L. Oridonin protects LPS-induced acute lung injury by modulating Nrf2-mediated oxidative stress and Nrf2-independent NLRP3 and NF-κB pathways. Cell Communication and Signaling. 17 (1), 62(2019).
  19. Im, G. H., et al. Improvement of orthotopic lung cancer mouse model via thoracotomy and orotracheal intubation enabling in vivo imaging studies. Laboratory Animals. 48 (2), 124-131 (2014).
  20. Hamacher, J., et al. Microscopic wire guide-based orotracheal mouse intubation: description, evaluation and comparison with transillumination. Laboratory Animals. 42 (2), 222-230 (2008).
  21. Nelson, A. M., Nolan, K. E., Davis, I. C. Repeated orotracheal intubation in mice. Journal of Visualized Experiments. (157), e60844(2020).
  22. Zhang, S., et al. Microvesicles packaging IL-1β and TNF-α enhance lung inflammatory response to mechanical ventilation in part by induction of cofilin signaling. International Immunopharmacology. 63, 74-83 (2018).
  23. Feng, Z. Comparative study of different intratracheal instillation in acute lung injury model of mice. Jilin University. , Master's Thesis (2010).
  24. Chen, J. H., et al. Comparison of acute lung injury mice model established by intranasal and intratracheal instillation of lipopolysaccharide. Pharmacology and Clinics of Chinese Materia Medica. 38 (02), 222-227 (2022).
  25. Luckow, B., Lehmann, M. H. A simplified method for bronchoalveolar lavage in mice by orotracheal intubation avoiding tracheotomy. BioTechniques. 71 (4), 534-537 (2021).
  26. Cai, Y., Kimura, S. Noninvasive intratracheal intubation to study the pathology and physiology of mouse lung. Journal of Visualized Experiments. (81), e50601(2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

193

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved