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

La présente étude et la production de cet article ont été financés par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (Grant 81773373, 81172614 et 81441089 Grant). Nous remercions m. Jin Yan et Dr Pan Yujie, du ministère des situations d’urgence, hôpital Chaoyang de Beijing et le Dr Qu Peng du département de médecine par ultrasons, hôpital Chaoyang de Beijing pour aider à la production vidéo.

L’étude de suivi des lignes directrices du Capital Medical University (Beijing, Chine P.R) pour le soin et l’utilisation des animaux d’expérimentation. Toutes les procédures ont été approuvées par l’Animal éthique Comité de Capital Medical University en Chine.
1. experimental préparations
NOTE : Acclimater les femelles rats Wistar exempts de micro-organismes pathogènes spécifiques (poids : 200 ± 10 g) aux environnements expérimentaux pendant une...

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	<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>

L’échographie est l’outil le plus commode pour la détermination des maladies pulmonaires, en raison de son excellente sensibilité au fluide libre dans la cavité pleurale11. C’est parce que l’échographie peut détecter immédiatement le contraste d’impédance acoustique de l’air et des fluides dans les poumons12. En outre, l’échographie est plus souple dans le modèle d’un petit animal que CT. Néanmoins, l’air dans les poumons reflète l’onde sonor...

Épanchement pleural est une manifestation clinique très commune de maladies pulmonaires avec une variété de causes. Avoir un modèle utile d’épanchement pleural animaux est très important d’étudier ces maladies pulmonaires, les rôles des deux couches de membrane pleurale, les mécanismes de l’épanchement pleural et son traitement. Toutefois, certains rapporté modèles épanchement pleural portent principalement sur l’épanchement pleural malin ou facteurs biologiques plutôt que les nanoparticules dans l’environnement1,2. Ici, nous présentons un nouveau modèle d’un épanchement pleural qui est simple, sûr et efficace.
Avec le développement de la nanotechnologie et l’utilisation extensive des nanoproduits, il y a une inquiétude sur les risques potentiels des nanomatériaux pour l’environnement et la santé humaine3,4. Nanomatériaux, introduire des facteurs de risque et susceptibles d’entraîner de nouveaux dangers en milieu de travail ou par le biais de contamination de l’environnement. Des études in vitro et in vivo montrent que les nanomatériaux peut donner lieu à plusieurs organes pour les poumons, le cœur, le foie, les reins et le système nerveux, ainsi que la reproduction et le système immunitaires5,6. En outre, certaines études ont indiqué que la toxicité spécifique des nanomatériaux était en raison de leurs propriétés physico-chimiques uniques3,4,7.
Nous avons rapporté qu’un groupe de travailleurs bénéficiant d’une orientation professionnelle aux nanomatériaux présentée cliniquement épanchement pleural et péricardique, fibrose pulmonaire et granulome8,9. Nanoparticules de silice ont été isolés dans ces patients un épanchement pleural9. Afin de reproduire et vérifier l’épanchement pleural induite par les nanoparticules inhalées chez les humains, nous avons mené l’expérience en instillant le polyacrylate/nanosilice (PA/NPSi) via les voies respiratoires chez le rat, qui a imité la respiration humaine dans un véritable environnement et trouvé que par voie intratrachéale instillation de PA/NPSi pourrait entraîner un épanchement pleural chez les rats. Nous présentons ici, comment faire un épanchement pleural chez le rat par instillation intratrachéale de PA/NPSi et comment isoler des nanoparticules dans l’épanchement pleural. Ce modèle peut être utile pour une étude plus approfondie de la nanotoxicologie et maladies de l’épanchement pleural.

<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

Épanchement pleural est une constatation clinique répandue de nombreuses maladies pulmonaires. Avoir un modèle utile d’épanchement pleural animaux est très important d’étudier ces maladies pulmonaires. Les modèles précédents d’un épanchement pleural plus d’attention aux facteurs biologiques plutôt que des nanoparticules dans l’environnement. Ici, nous présentons un modèle pour faire un épanchement pleural par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice chez les rats et une méthode d’isolement de nanoparticules dans l’épanchement pleural. Par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice avec des concentrations de 3,125, 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL, l’épanchement pleural chez les rats présentés le jour 3, a culminé à jours 7 à 10 groupes de 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL, puis lentement diminué et disparu le jour 14. Lorsque la concentration de polyacrylate/nanosilice augmente, l’épanchement pleural est plus produite et plus rapide. Ce liquide pleural a été détecté par l’examen échographique ou poitrine CT scanner et confirmé par la dissection de rats. Nanoparticules de silice ont été observés dans un épanchement pleural rats par microscope électronique à transmission. Ces résultats ont montré que l’exposition aux polyacrylate/nanosilice conduit à l’induction d’un épanchement pleural, qui concorde avec notre précédent rapport chez l’homme. En outre, ce modèle est bénéfique pour une étude plus approfondie de la nanotoxicologie et les maladies de l’épanchement pleural.

À l’aide d’une échographie thoracique, nous avons trouvé aucun des épanchements pleuraux jour 1 dans tous les groupes. Cependant, le jour 3, l’épanchement pleural est apparu dans les 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL. L’épanchement était principalement dans l’angle phrénique droit costal, tandis que l’épanchement péricardique seulement présenté à 12,5 mg/kg∙mL groupe. En outre, le jour 7, tant un épanchement pleural (Video 1) et épanchement péricardiqu...

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

Nous présentons ici un protocole visant à construire un modèle d’un épanchement pleural chez le rat par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice.

Un modèle d’un épanchement Pleural chez le rat par Instillation intratrachéale de Polyacrylate/nanosilice

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

Cette méthode peut fournir un aperçu de la toxicité des nanomatériaux et peut être appliquée pour l’étude de la toxicité pulmonaire. Cette technique a été dérivée pour étudier les effets de l’effusion pleurale polyacrylate/nanosilica-induite. Avant de commencer l’instillation, sonicate une suspension fraîche, 10 millilitres, polyacrylate/nanosilica dans la solution saline normale pendant 20 à 30 minutes, suivie de 10 minutes de vortex, avant de diluer la suspension à 3.125, 6.25, et 12.5 milligrammes par millilitre concentrations.Ensuite, confirmez un manque de réponse au pincement des orteils dans un rat anesthésié, et fixez les dents avant de l’animal à la planche avec un morceau de ficelle de nylon. À l’aide de forceps et d’une laisse frontale, ouvrez doucement la bouche pour visualiser la fissure de la glotte, et insérez un tube fin dans la bronche bilatérale. Ensuite, inculquer 0,5 millilitres des particules de polyacrylate/nanosilica à travers le tube dans les poumons, et placer le rat dans la position supine avec surveillance jusqu’à la récupération complète.Les jours un, trois, sept et 14 après l’instillation, utilisez un rasoir électrique pour enlever les cheveux de la poitrine et du haut de l’abdomen de chaque rat anesthésié, et placez le rat sur la plaque de montage d’un système d’ultrasons avec un transducteur linéaire de tableau dans la position supine. Appliquer le gel à ultrasons sur la peau exposée, et placer le transducteur sur l’espace intercostal et la zone subcostale pour détecter le liquide pleural. Afin de détecter l’effusion avec précision, sélectionnez les positions latérales gauche et droite pour effectuer un examen échographique.Le septième jour, l’effusion pleurale et l’effusion péricardique sont détectées dans le groupe instillé de 6,25 milligrammes par kilogramme par millilitre. Les jours sept et 14, les balayages de coffre de CT des animaux instillés de 12,5 milligrammes par kilogramme par millilitre sont anormaux à l’angle costophrène postérieur émoussé, faisant allusion à une petite quantité d’effusion pleurale. La microscopie électronique de transmission des échantillons d’effusion pleurale révèle des nanoparticules de nanosilica individuellement et en grappes avec une morphologie compatible avec celle observée pour les nanoparticules dans la suspension préparée.La chose la plus importante est de se rappeler de visualiser la fissure de la glotte et d’insérer un tube fin dans la bronche bilatérale. Les nanoparticules peuvent également être inculquées par inhalation ou injection intraveineuse, car les deux méthodes ont été effectuées dans des études antérieures. Cette technique est utile pour étudier le développement de l’effusion pleurale.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Une nouvelle approche chirurgicale pour l&#39;administration intratrachéale d&#39;agents bioactifs dans un modèle de souris fœtale

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

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Retroductal Submandibulaire Gland instillation et Localized Fractionnée Irradiation dans un modèle de rat de salivaire Hyposécrétion

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

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Un modèle de glaucome induit par la Suture Circumlimbal chez le rat et la souris

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

Une méthode mini-invasive pour l’instillation intratrachéale de médicaments chez les rongeurs néonatals pour traiter les maladies pulmonaires

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