Name: a pleural effusion model in rats by intratracheal instillation of polyacrylate/nanosilica
Uploaded: 2019-04-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Pleural Effusion Model in Rats by Intratracheal Instillation of Polyacrylate/Nanosilica at JoVE.com

Den foreliggende undersøgelse og produktion til denne artikel blev finansieret af den National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 og Grant 81441089). Vi takker Dr. Jin Yan og Dr. Pan Yujie, afdeling af nødsituationer, Beijing Chaoyang Hospital, og Dr. Qu Peng af Institut for ultralyd medicin, Beijing Chaoyang Hospital for at hjælpe med video-produktion.

Undersøgelsen fulgte retningslinjerne i Capital medicinske universitet (Beijing, P.R Kina) for pleje og anvendelse af forsøgsdyr. Alle procedurer blev godkendt af den dyr etiske udvalg af Capital medicinske universitet i Kina.
1. eksperimentel præparater
Bemærk: Acclimate de kvindelige specifikt patogenfrie Wistar rotter (vægt: 200 ± 10 g) til de eksperimenterende miljøer for en uge før administration (miljøforhold: lys / mørke: 12h / 12h, temperatur 22 ± 2...

<ol>
	<li>Stathopoulos, G. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+factor-kappaB+affects+tumor+progression+in+a+mouse+model+of+malignant+pleural+effusion.">Nuclear factor-kappaB affects tumor progression in a mouse model of malignant pleural effusion.</a> American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 34 (2), 142-150 (2006).</li><li>Shen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dosage-toxicity-efficacy+relationship+of+kansui+and+licorice+in+malignant+pleural+effusion+rats+based+on+factor+analysis.">The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis.</a> Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).</li><li>Nel, A., Xia, T., M&#228;dler, L., Li, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxic+potential+of+materials+at+the+nanolevel.">Toxic potential of materials at the nanolevel.</a> Science. 311 (5761), 622-627 (2006).</li><li>Maynard, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safe+handling+of+nanotechnology.">Safe handling of nanotechnology.</a> Nature. 444 (7117), 267-269 (2006).</li><li>Duan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxic+effects+of+silica+nanoparticles+on+zebrafish+embryos+and+larvae.">Toxic effects of silica nanoparticles on zebrafish embryos and larvae.</a> PLoS One. 8 (9), 74606 (2013).</li><li>Skuland, T., Ovrevik, J., L&#229;g, M., Schwarze, P., Refsnes, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+nanoparticles+induce+cytokine+responses+in+lung+epithelial+cells+through+activation+of+a+p38/TACE/TGF-&#945;/EGFR-pathway+and+NF-&#954;&#914;+signaling.">Silica nanoparticles induce cytokine responses in lung epithelial cells through activation of a p38/TACE/TGF-&#945;/EGFR-pathway and NF-&#954;&#914; signaling.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 279 (1), 76-86 (2014).</li><li>Oberd&#246;rster, G., Oberd&#246;rster, E., Oberd&#246;rster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotoxicology:+an+emerging+discipline+evolving+from+studies+of+ultrafine+particles.">Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles.</a> Environmental Health Perspectives. 113 (7), 823-839 (2005).</li><li>Song, Y., Li, X., Du, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+to+nanoparticles+is+related+to+pleural+effusion,+pulmonary+fibrosis+and+granuloma.">Exposure to nanoparticles is related to pleural effusion, pulmonary fibrosis and granuloma.</a> European Respiratory Journal. 34 (3), 559-567 (2009).</li><li>Song, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+in+humans:+identification,+characteristics,+and+potential+damage.">Nanomaterials in humans: identification, characteristics, and potential damage.</a> Toxicologic Pathology. 39 (5), 841-849 (2011).</li><li>Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyacrylate/nanosilica+causes+pleural+and+pericardial+effusion,+and+pulmonary+fibrosis+and+granuloma+in+rats+similar+to+those+observed+in+exposed+workers.">Polyacrylate/nanosilica causes pleural and pericardial effusion, and pulmonary fibrosis and granuloma in rats similar to those observed in exposed workers.</a> International Journal of Nanomedicine. 11, 1593-1605 (2016).</li><li>Havelock, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pleural+procedures+and+thoracic+ultrasound:+British+Thoracic+Society+Pleural+Disease+Guideline+2010.">Pleural procedures and thoracic ultrasound: British Thoracic Society Pleural Disease Guideline 2010.</a> Thorax. 65, 61-76 (2010).</li><li>Jha, A., Ullah, E., Gupta, P., Gupta, G., Saud, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sonography+of+multifocal+hydatidosis+involving+lung+and+liver+in+a+female+child.">Sonography of multifocal hydatidosis involving lung and liver in a female child.</a> Journal of Medical Ultrasound. 40 (4), 471-474 (2013).</li><li>Hikaru, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+analysis+of+70-nm+silica+particles-induced+chronic+toxicity+in+rats.">Histological analysis of 70-nm silica particles-induced chronic toxicity in rats.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 626-629 (2009).</li><li>Sun, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytotoxicity+and+mitochondrial+damage+caused+by+silica+nanoparticles.">Cytotoxicity and mitochondrial damage caused by silica nanoparticles.</a> Toxicology in Vitro. 25, 1619-1629 (2011).</li><li>Hikaru, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+nanoparticles+as+hepatotoxicants.">Silica nanoparticles as hepatotoxicants.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 496-501 (2009).</li><li>Liu, T. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+and+repeated+dose+toxicity+of+mesoporous+hollow+silica+nanoparticles+in+intravenously+exposed+mice.">Single and repeated dose toxicity of mesoporous hollow silica nanoparticles in intravenously exposed mice.</a> Biomaterials. 32, 1657-1668 (2011).</li><li>Ding, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diseases+caused+by+silica:+Mechanisms+of+injury+and+disease+development.">Diseases caused by silica: Mechanisms of injury and disease development.</a> International Immunopharmacology. 2, 173-182 (2002).</li><li>Shen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dosage-toxicity-efficacy+relationship+of+kansui+and+licorice+in+malignant+pleural+effusion+rats+based+on+factor+analysis.">The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis.</a> Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).</li><li>Ji, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Twenty-eight-day+inhalation+toxicity+study+of+silver+nanoparticles+in+Sprague-Dawley+rats.">Twenty-eight-day inhalation toxicity study of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats.</a> Inhalation Toxicology. 19 (10), 857-871 (2007).</li></ol>

Sonografi er den mest bekvemme værktøj til bestemmelse af lungesygdomme, på grund af sin fremragende følsomhed over for den fri væske i pleural hulrum11. Det er fordi Sonografi kan straks afsløre kontrasten i akustisk impedans af luft og væsker i lunge12. Desuden er Sonografi mere fleksible i en lille dyr model end CT. Ikke desto mindre luft i lungerne afspejles lydbølge og hindres i at kunne observere de intrapulmonary ændringer efter nanopartikler instillation. D...

Pleural effusion er et meget fælles kliniske manifestation af lungesygdomme med en række forskellige årsager. Under en nyttig animalske pleural effusion model er meget vigtigt at studere disse lungesygdomme, de to pleural membran lag, pleural effusion mekanismer og dens behandling roller. Men nogle rapporteret pleural effusion modeller hovedsagelig fokusere på den malignt pleural effusion eller biologiske faktorer snarere end nanopartikler i miljøet1,2. Her, introducere vi en ny model af pleural effusion, der er enkelt, sikkert og effektivt.
Med udviklingen af nanoteknologi og den omfattende brug af nanoproducts er der en bekymring om de potentielle risici ved nanomaterialer for miljøet og menneskers sundhed3,4. Nanomaterialer indføre risikofaktorer og føre potentielt til nye risici på arbejdspladsen eller gennem miljøforurening. In vitro og in vivo undersøgelser viser, at nanomaterialer kan føre til flere organskader til lungerne, hjertet, leveren, nyrerne, og nervesystemet, såvel som den reproduktive og immunsystemets5,6. Derudover rapporteret nogle undersøgelser, at den specifikke toksicitet af nanomaterialer var på grund af deres unikke fysisk-kemiske egenskaber3,4,7.
Vi har rapporteret, at en gruppe af arbejdstagere med erhvervsmæssig eksponering for nanomaterialer klinisk præsenteret med pleural og perikardial effusion, lungefibrose og granuloma8,9. Silica nanopartikler var isoleret i disse patienters pleural effusion9. For at gengive og kontrollere den pleural effusion induceret af den inhalerede nanopartikler i menneskelige, gennemførte vi eksperimentet ved indgyde polyacrylat/nanosilica (PA/NPSi) via luftvejene hos rotter, som efterlignede menneskelige respiration i en reel miljø, og fandt at intratrakeal instillation af PA/NPSi kan resultere i pleural effusion i rotter. Vi indfører her, hvordan man laver pleural effusion i rotter ved intratrakeal instillation af PA/NPSi, og hvordan at isolere nanopartikler i pleural effusion. Denne model kan være nyttige for den yderligere undersøgelse af projektgruppen for Nanotoksikologi og pleural effusion sygdomme.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:843px;" width="843">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Acuson S2000 Color Doppler ultrasound system</td>
			<td style="width:196px;">Siemens Medical Solutions, Mountain View ,CA</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td style="width:260px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">&#160;Polyacrylate/nanosilica</td>
			<td style="width:196px;">Fudan University,Shanghai, China</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>made by order with nanosilica(20&#177;5)nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">10% chloral hydrate</td>
			<td style="width:196px;">Beijing Chemical Works</td>
			<td style="width:160px;">302-17-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Transmission electron microscope&#160;</td>
			<td style="width:196px;">JEM-1400Plus&#65292;JEOL Ltd., Japan.</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Light speed 16 spiral computed tomography</td>
			<td style="width:196px;">GE Healthcare, US</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:227px;">Specific pathogen-free Wistar</td>
			<td style="width:196px;">Animal Center of Lianhelihua (Beijing, China)</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Wistar rats</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a pleural effusion model in rats by intratracheal instillation of polyacrylate/nanosilica

Pleural effusion er et udbredt kliniske fund af mange lungesygdomme. Under en nyttig animalske pleural effusion model er meget vigtigt at studere disse lungesygdomme. Tidligere pleural effusion modeller var mere opmærksomme på biologiske faktorer snarere end nanopartikler i miljøet. Her introducerer vi en model for at gøre pleural effusion i rotter ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica, og en metode til nanopartikel isolation i pleural effusion. Ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica med koncentrationer af 3,125, 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL, den pleural effusion i rotter præsenteret på dag 3, toppede dage 7-10 i 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL grupper, derefter langsomt faldt og forsvandt på dag 14. Når koncentrationen af polyacrylat/nanosilica steg, er pleural effusion produceret mere og hurtigere. Denne pleural væske blev opdaget af ultralydsundersøgelse eller CT brystet scanning og bekræftet af dissektion af rotter. Silica nanopartikler blev observeret i den rats' pleural effusion af transmissions-elektronmikroskop. Disse resultater viste, at eksponering for polyacrylat/nanosilica fører til induktion af pleural effusion, som var i overensstemmelse med vores tidligere rapport i mennesker. Desuden, er denne model til gavn for den yderligere undersøgelse af projektgruppen for Nanotoksikologi og pleural effusion sygdomme.

Ved hjælp af en thorax ultralyd, fandt vi ingen pleural udbrud på dag 1 i alle grupper. Men på dag 3, pleural effusion dukkede op i grupperne 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL. At effusion var hovedsagelig i den højre costal phrenic vinkel, mens perikardieeffusion kun præsenteret i 12,5 mg/kg∙mL group. Derudover på dag 7, blev både pleural effusion (Video 1) og perikardieeffusion (Video 2) opdaget i 6,25 mg/kg∙mL group (figur 1</stro...

Watch this Scientific Journal Video about A Pleural Effusion Model in Rats by Intratracheal Instillation of Polyacrylate/Nanosilica at JoVE.com

A Pleural Effusion Model in Rats by Intratracheal Instillation of Polyacrylate/Nanosilica

Vi præsenterer her, en protokol for at konstruere en pleural effusion model i rotter ved intratrakeal instillation af polyacrylat/nanosilica.

En Pleural Effusion Model i rotter ved intratrakeal Instillation af polyacrylat/Nanosilica

Pleural effusion is a prevalent clinical finding of many pulmonary diseases. Having a useful animal pleural effusion model is very important to study ...

Denne metode kan give indsigt i toksiciteten af nanomaterialer og kan anvendes til undersøgelse af lungetoksicitet. Denne teknik blev afledt til at undersøge virkningerne af polyacrylat/nanosilica-induceret pleural effusion. Før inddrypningen påbegyndes, sonikeres en frisk, 10-milliliter, polyacrylat/nanosilica suspension i normalt saltvand i 20 til 30 minutter, efterfulgt af 10 minutters vortexing, før suspensionen fortyndes til 3.125, 6.25 og 12.5 milligram pr. milliliter koncentrationer.Dernæst bekræfte en manglende reaktion på tå knivspids i en bedøvet rotte, og fastsætte fortænderne af dyret til bestyrelsen med et stykke nylon streng. Brug afcemp og en frontal lader, forsigtigt åbne munden for at visualisere revne af glottis, og indsætte et fint rør i den bilaterale bronkierne. Derefter indgyde 0,5 milliliter af polyacrylat/nanosilica partikler gennem røret i lungerne, og placere rotten i liggende position med overvågning, indtil fuld helbredelse.På dag et, tre, syv og 14 efter instillation, bruge en elektrisk barbermaskine til at fjerne håret fra brystet og øvre del af maven af hver bedøvet rotte, og placere rotten på monteringspladen af en ultralyd system med en lineær array transducer i liggende position. Påfør ultralydgel på den eksponerede hud, og placer transduceren på det interkostale rum og subkostalsområdet for at detektere pleuralvæsken. For at detektere effusionen nøjagtigt skal du vælge de venstre og højre laterale positioner for at udføre en ultralydsundersøgelse.På dag syv, både pleural effusion og pericardial effusion påvises i 6.25 milligram per kilogram per milliliter indpodet gruppe. På dag syv og 14, CT bryst scanninger af 12,5 milligram per kg per milliliter indpodet dyr er unormale på stumpe posterior costophrenic vinkel, antyder en lille mængde af pleural effusion. Transmission elektronmikroskopi af pleural effusion prøver afslører nanosilica nanopartikler individuelt og i klynger med en morfologi i overensstemmelse med den, der observeres for nanopartikler i den forberedte suspension.Det vigtigste er at huske at visualisere revne af glottis og at indsætte et fint rør i den bilaterale bronkierne. Nanopartiklerne kan også indpodes ved indånding eller intravenøs injektion, da begge metoder er blevet udført i tidligere undersøgelser. Denne teknik er nyttig til at studere udviklingen af pleural effusion.

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Surgical Approach for Intratracheal Administration of Bioactive Agents in a Fetal Mouse Model

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and ...

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

En Kontusion Model of Svær Rygmarvsskader i rotter

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

Intubation-mediated Intratracheal (IMIT) Instillation: A Noninvasive, Lung-specific Delivery System

Intubation-mediated Intratracheal IMIT Instillation: A Noninvasive, Lung-specific Delivery System

Intubation-medieret Intratracheal (IMIT) Instillation: en noninvasiv, Lunge-specifik Delivery System

Respiratory disease studies typically involve the use of murine models as surrogate systems. However, there are significant physiologic differences ...

Retroductal Submandibular Gland Instillation and Localized Fractionated Irradiation in a Rat Model of Salivary Hypofunction

Retroductal Submandibularis Gland Instillation og Lokaliseret Fraktioneret Bestråling i en rotte model af spyt hypofunktion

Normal tissues that lie within the portals of radiation are inadvertently damaged. Salivary glands are often injured during head and neck radiotherapy. ...

A Model of Cardiac Remodeling Through Constriction of the Abdominal Aorta in Rats

En model af Cardiac Remodeling Gennem Sammensnøring af den abdominale aorta i rotter

Heart failure is one of the leading causes of death worldwide. It is a complex clinical syndromethat includes fatigue, dyspnea, exercise intolerance, and ...

A Model of Glaucoma Induced by Circumlimbal Suture in Rats and Mice

En Model af glaukom induceret af Circumlimbal sutur i rotter og mus

The circumlimbal suture is a technique for inducing experimental glaucoma in rodents by chronically elevating intraocular pressure (IOP), a well-known ...

Inducing Acute Lung Injury in Mice by Direct Intratracheal Lipopolysaccharide Instillation

Inducerende akut lungeskade i mus ved direkte Intratracheal Lipopolysaccharid instillation

Airway administration of lipopolysaccharide (LPS) is a common way to study pulmonary inflammation and acute lung injury (ALI) in small animal models. ...

Osteoarthritis Pain Model Induced by Intra-Articular Injection of Mono-Iodoacetate in Rats

Slidgigt smerte model induceret ved intraartikulær injektion af mono-iodoacetat hos rotter

The current animal models of osteoarthritis (OA) can be divided into spontaneous models and induced models, both of which aim to simulate the ...

Intratracheal Instillation of Stem Cells in Term Neonatal Rats

Intratracheal instillation af stamceller i termer neonatal rotter

Prolonged exposure to high concentrations of oxygen leads to inflammation and acute lung injury, which is similar to human bronchopulmonary dysplasia ...

A Minimally Invasive Method for Intratracheal Instillation of Drugs in Neonatal Rodents to Treat Lung Disease

En minimalt invasiv metode til intratracheal indånding af lægemidler hos neonatale gnavere til behandling af lungesygdom

Treatment of neonatal rodent with drugs instilled directly into the trachea could serve as a valuable tool to study the impact of a locally administered ...