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Neste Artigo

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  • Divulgações
  • Agradecimentos
  • Materiais
  • Referências
  • Reimpressões e Permissões

Resumo

Este protocolo demonstra a técnica de aspiração orofaríngea para uso no modelo murino de bleomicina de fibrose pulmonar.

Resumo

A doença pulmonar intersticial (DPI) representa um amplo espectro de distúrbios caracterizados pela cicatrização progressiva e muitas vezes irreversível do parênquima pulmonar, sendo a mais comum a fibrose pulmonar idiopática (FPI). Vários modelos animais de FPI têm sido desenvolvidos, sendo o modelo murino de bleomicina o mais utilizado. A bleomicina é um quimioterápico conhecido por induzir danos ao DNA no epitélio alveolar, resultando em lesão pulmonar aguda e fibrose pulmonar em humanos. Modelos de FPI em roedores usam a administração de bleomicina por vários métodos, sendo o mais comum o intratraqueal (TI). Recentemente, a técnica de aspiração orofaríngea (OA) demonstrou ser tão eficaz quanto a IT para múltiplos agentes fibrosantes, com consideravelmente menos efeitos colaterais e uma via de entrega mais fácil. Este protocolo detalha o método OA de entrega de bleomicina no pulmão murino e destaca exemplos de possíveis aplicações a jusante para quantificação de dados. Essa metodologia oferece uma maneira simples, rápida e segura de utilizar esse modelo animal amplamente utilizado para estudar os mecanismos moleculares subjacentes à FPI.

Introdução

A doença pulmonar intersticial (DPI) refere-se a um grupo heterogêneo de distúrbios caracterizados por cicatrização progressiva e irreversível do espaço alvéolo, interstício e vias aéreas distais1. A fibrose pulmonar idiopática (FPI) é a forma mais comum de DPI e tem uma sobrevida mediana de aproximadamente três anos2. A FPI é uma condição terminal, sendo o transplante pulmonar ortotópico uma terapia de resgate para pacientes selecionados. Atualmente, existem duas terapias aprovadas pela FDA para FPI, ambas apenas diminuem a taxa de progressão em vez de estabilizar ou melhorar a função pulmonar dos pacientes 3,4. Esforços significativos de pesquisa estão em andamento para elucidar os fundamentos da FPI e identificar novos alvos terapêuticos. Existem inúmeros modelos animais para estudar a patogênese da FPI, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens5. Embora nenhum modelo seja capaz de recapitular completamente a complexidade da doença humana, essas abordagens oferecem uma visão significativa dos mecanismos moleculares da FPI e podem complementar os estudos translacionais.

O modelo murino de bleomicina continua sendo o modelo in vivo mais amplamente utilizado e bem caracterizado da FPI6. A bleomicina é um agente peptídico que induz quebras de DNA de fita simples e dupla. Após sua descoberta em 1962, a bleomicina mostrou-se eficaz no tratamento de vários tipos de câncer, incluindo tumores testiculares e linfoma, no entanto, seu uso foi limitado pela pneumonite dose-dependente e pela fibrose pulmonar resultante 7,8. Essa toxicidade pulmonar é recapitulada em camundongos. Quando administrada em dose única, após uma fase inflamatória inicial, a fibrose pode ser observada a partir do dia 5, com pico nos dias 14-21 9,10,11 (Figura 1). A resolução espontânea ocorre após cerca de 6 semanas, embora alterações fibróticas permanentes possam ser alcançadas com doses repetitivas12. Dada a natureza transitória e inflamatória, existem algumas desvantagens inerentes ao modelo de bleomicina13, no entanto, ele oferece um sistema rápido, robusto e reprodutível para começar a responder a algumas das principais lacunas na compreensão da DPI em nosso campo e permite que os investigadores comparem os resultados nas últimas cinco décadas. Outras abordagens de instalação incluem os modelos de asbestose e sílica murina, que oferecem cursos de tempo semelhantes (dias 14-28)6,14,15,16. No entanto, esses modelos geram um padrão histológico mais consistente com pneumoconiose do que FPI e requerem o uso de partículas transportadas pelo ar, necessitando de manuseio cuidadoso. Alternativamente, existem modelos animais que utilizam a expressão de transgenes impulsionados por epitelial, como toxina diftérica e TGF-β1. Estes recapitulam a lesão de células epiteliais alveolares tipo 2 não inflamatórias observada na FPI, mas demoram um pouco mais (21-30d) e requerem o uso de animais especializados que devem ser retrocruzados em quaisquer modelos transgênicos existentes de interesse. Por fim, a superexpressão de citocinas mediada por adenovírus, incluindo TGF-β1, IL-β1 e TNF-α, demonstrou induzir fibrose pulmonar em roedores, geralmente no dia 14 17,18,19. Esses modelos de superexpressão de citocinas permitem uma administração intranasal conveniente, embora exijam purificação e manuseio cuidadosos.

Existem múltiplas abordagens para a administração de bleomicina, incluindo vias intratraqueal (IT), intranasal, intraperitoneal, subcutânea e intravenosa6. A administração de TI é o método mais comum, tradicionalmente envolvendo intubação endotraqueal ou traqueostomia cirúrgica20, ambas as quais requerem sedação profunda, sutileza técnica e estão associadas à morbidade e mortalidade perioperatórias. Recentemente, a técnica de aspiração orofaríngea (OA) tem se mostrado tão eficaz quanto a TI, com consideravelmente menos efeitos colaterais e uma via de parto mais fácil 14,21,22,23,24,25,26. Aqui, apresentamos um protocolo visual detalhado para o método OA de entrega de bleomicina no pulmão murino e destacamos várias aplicações potenciais a jusante para quantificação de dados.

Protocolo

Os estudos em animais descritos nesses experimentos foram conduzidos sob protocolos (ARC-2021-025, ARC-2010-039) aprovados pelo Comitê de Pesquisa Animal da UCLA (ARC) e pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC). A conformidade total com todos os regulamentos e políticas estaduais e federais relativos ao uso de animais de laboratório foi mantida. Os animais foram alojados no Centro de Cuidados com Animais da UCLA e cuidados pela equipe qualificada da Divisão de Laboratório e Medicina Animal da UCLA (DLAM) em condições livres de patógenos. Camundongos C57BL/6 do tipo selvagem foram obtidos comercialmente e aclimatados por pelo menos 14 dias. Camundongos machos com idades entre 8 e 12 semanas foram usados para esses estudos, com peso corporal médio de 20 a 25 g. Camundongos fêmeas também podem ser usados, embora seja importante para animais de correspondência de sexo e idade em grupos e condições experimentais27. Os detalhes comerciais dos animais, reagentes e equipamentos usados neste estudo estão listados na Tabela de Materiais.

1. Administração orofaríngea de bleomicina

  1. Preparação de bleomicina
    NOTA: Use bleomicina de grau farmacêutico para garantir consistência e reprodutibilidade entre animais e experimentos. Dose a bleomicina em unidades de medicamento por kg de animal (U / kg), não miligramas (mg) por kg.
    1. Dissolva a bleomicina em pó em PBS estéril de grau farmacêutico até uma concentração de estoque de 10 U / mL. A bleomicina deve ser preparada sob um capuz químico usando as devidas precauções quimioterápicas. Conservar as alíquotas a -20 °C durante um período máximo de 6 meses.
    2. Preparar a concentração final de trabalho. A dose é baseada no peso (0,5-3 U/kg) e os ajustes são feitos conforme necessário, dependendo da bleomicina usada e do objetivo do experimento (por exemplo, sobrevivência ou dosagem letal).
    3. Ajuste o volume final de administração conforme necessário. Para esses estudos, dilua a bleomicina a 0,375 U / mL, o que equivale a 50 μL para um camundongo de 25 g, resultando em uma concentração final de trabalho de 0,75 U / kg.

2. Indução da anestesia

  1. Prepare o coquetel de anestesia diluindo cetamina e xilazina em PBS para concentrações de trabalho de 10 mg / mL e 1 mg / mL, respectivamente. Execute esta etapa em condições estéreis usando reagentes de grau farmacêutico e de acordo com protocolos aprovados institucionalmente.
  2. Administrar 10 μL do coquetel por grama de peso corporal do animal (concentração de trabalho: cetamina 100 mg / kg, xilazina 10 mg / kg) por injeção intraperitoneal usando uma agulha de 27,5 G e uma seringa de 1 mL.
    1. Certifique-se de que o mouse esteja devidamente anestesiado e não responda a estímulos nocivos, como beliscar o dedo do pé. Os efeitos devem ser observados dentro de 5 min. Se ainda estiver responsivo, administre cetamina/xilazina adicionais em incrementos de 20 μL até que o nível desejado de anestesia seja alcançado. Aplique pomada oftálmica para evitar o ressecamento dos olhos durante a anestesia.
      NOTA: A cetamina é preferida a outros anestésicos e sedativos injetados devido ao seu perfil de efeitos colaterais favorável. Tem efeitos mínimos na hemodinâmica, incluindo frequência cardíaca e respiratória. O isoflurano inalado pode ser usado como agente anestésico alternativo. Nesses estudos, a cetamina/xilazina é preferida porque resulta em sedação prolongada e tosse mínima ou refluxo de bleomicina após a administração.

3. Administração orofaríngea

  1. Uma vez devidamente sedado, suspenda o mouse na plataforma processual em um ângulo de 60 ° a 80 °, pendurando-o pelos incisivos frontais para abrir efetivamente a orofaringe ( Figura 2A ).
  2. Oclua a passagem nasal com uma pinça microvascular lisa, forçando o camundongo a respirar pela orofaringe.
  3. Retraia a língua para fora da orofaringe usando uma pinça.
  4. Usando uma pipeta de passo com uma ponta de ponta de leur, coloque suavemente o volume desejado de bleomicina, ou controle salino, na parte de trás da orofaringe. Certifique-se de que uma bolha de líquido esteja grosseiramente visível (Figura 2B).
  5. Continue segurando a língua no lugar até que o animal aspire a solução. Isso deve ser visível e muitas vezes audivelmente aparente.
    NOTA: Se o animal aspirar rapidamente a solução, a visualização na parte posterior da orofaringe pode ser transitória, em poucos segundos. Independentemente disso, se for bem-sucedido, o animal demonstrará uma mudança abrupta e transitória em seu padrão respiratório, respirando rapidamente e superficialmente. Pode ocorrer borbulhamento do fluido, indicando ainda que o fluido entrou com sucesso no trato respiratório inferior. Tosse ocasional também pode ocorrer. Este é geralmente um volume insignificante da solução de bleomicina e não deve afetar os resultados experimentais, permitindo que o animal permaneça incluído no estudo. Evite a dosagem repetitiva, pois aumenta o risco de asfixia e altera a dosagem final com base no peso.
  6. Após a confirmação da aspiração, remova cuidadosamente o clipe nasal.
  7. Observe o animal na posição de suspensão por 15-30 s para garantir que não haja refluxo da solução de bleomicina e, em seguida, devolva-o à gaiola.
    NOTA: Recomenda-se um volume máximo de 50 μL para minimizar o risco de asfixia. Dependendo da dose desejada de bleomicina e do peso do camundongo, ajuste a concentração da solução de bleomicina conforme necessário. Ao praticar essa técnica, use um corante à base de água, como o azul de Evans, para confirmar que a solução é administrada no trato respiratório inferior, e não no estômago14.

4. Recuperação de animais

  1. Após o tratamento, coloque o animal de lado em sua gaiola com uma almofada de aquecimento embaixo para manter a termoneutralidade.
  2. Monitore os ratos até que estejam totalmente conscientes. Isso normalmente leva de 1 a 2 horas, dependendo da dose de cetamina usada e do metabolismo do animal. Aperte suavemente os dedos dos pés e mantenha os animais eutérmicos para facilitar o despertar.
  3. Monitore clinicamente os camundongos diariamente quanto a mudanças no peso corporal, higiene, nível de atividade e estado respiratório. Semelhante a outros métodos de administração de bleomicina, os animais podem experimentar perda de peso significativa ao longo do curso de 14 a 21 dias, o que é um marcador chave da eficácia do modelo.
  4. De acordo com os protocolos ARC e IACUC, sacrificar animais se a perda de peso exceder 20% do peso inicial do animal. A prevalência e a gravidade da perda de peso dependem da dose de bleomicina usada e da demografia dos camundongos (veja acima).

5. Coleta de tecidos, processamento e análise de ponto final

  1. Dependendo da questão experimental e do ponto de tempo desejado, eutanasiar os camundongos seguindo os protocolos IACUC e colher seus pulmões28 no momento apropriado. Os efeitos da bleomicina são frequentemente aparentes visualmente em comparação com o controle, indicando administração bem-sucedida. Nesses estudos, os camundongos foram sacrificados nos dias 7, 14 e 21.
  2. Para histologia, dissecar os pulmões em bloco e fixá-los em PFA a 4% por 24 h. Prossiga com a inclusão de parafina, seccionamento, hematoxilina e eosina (H & E) e / ou coloração tricrômica de Masson conforme descrito anteriormente 28,29,30.
  3. Para a medição do colágeno, homogeneizar o pulmão direito e usar um kit disponível comercialmente (ver Tabela de Materiais) para medir o conteúdo de hidroxiprolina conforme descrito anteriormente31.
  4. Para citometria de fluxo, digerir o pulmão direito usando o dissociador de tecido e uma solução enzimática para obter uma suspensão de célula única. Realize a coloração e análise por citometria de fluxo conforme descrito anteriormente 32,33,34.

Resultados

O protocolo aqui descrito resume a via de administração da aspiração orofaríngea no modelo murino de bleomicina. Nesses experimentos, os animais foram tratados com bleomicina (0,75U/kg de peso corporal) ou PBS para controle simulado. Nos dias 7, 14 e 21, os camundongos foram sacrificados, seus pulmões explantados e o tecido fixado, conforme descrito anteriormente35. A fibrose foi avaliada por meio de coloração histológica de hematoxilina e eosina (H&E). N...

Discussão

Um protocolo de vídeo detalhado é fornecido sobre a técnica de aspiração orofaríngea para administração de bleomicina para uso no modelo murino de fibrose pulmonar. Além disso, destacamos potenciais aplicações a jusante para quantificar alterações fibróticas e inflamatórias induzidas pela bleomicina OA.

Embora nenhum animal recapitule totalmente a complexidade da doença humana, o modelo de camundongo com bleomicina tem sido usado nas últimas c...

Divulgações

Os autores não têm conflitos de interesse.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado pelo Prêmio de Serviço Nacional de Pesquisa (NRSA) do NIH Ruth L. Kirchstein Bolsa de Treinamento em Pesquisa Institucional (T32) concedido a RW (2T32HL072752-16). Os autores também gostariam de agradecer o apoio do Centro de Saúde Pulmonar da Fundação Saul e Joyce Brandman.

Materiais

NameCompanyCatalog NumberComments
anti-mouse CD45, Brlliant Violet 605BioLegend103155
anti-mouse CD64, AlexaFluor 647BioLegend139322
anti-mouse Ly6G, AlexaFluor 700BioLegend127622
anti-mouse MerTK, PE/Cy7BioLegend151522
anti-mouse SiglecF, PEBD Biosciences552126
BD Luer-Stub AdaptorsFisher Scientific13-681-21
BleomycinMcKesson1129996From NorthStar Rx 16714088601
Endotracheal Mouse Intubation KitKent ScientificETI-MSE
Fixable Live/Dead VioletThermoL34955
FlowJo v10 SoftwareFlowJo
gentleMACS DissociatorMiltenyi130-093-235
Hydroxyproline Assay KitSigmaMAK463
Liberase TMRoche5401127001
Moria Vessel ClampFine Science Tools18350-11
Mouse Endotracheal Intubation KitKentETI-MSE
Stepper PipetteDymaxTI15469
Wildtype C57BL/6 mice Jackson LaboratoriesJAX, stain #000664

Referências

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