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

Denne studien og produksjon denne artikkelen ble finansiert av National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 og Grant 81441089). Vi takker Dr. Jin Yan og Dr. Pan Yujie, avdeling av unntakstilstand, Beijing Chaoyang Hospital, og Dr. Qu Peng av avdeling av ultralyd medisin, Beijing Chaoyang sykehus for å hjelpe med video produksjon.

Studien fulgte retningslinjene i hovedstaden medisinske universitet (Beijing, PR Kina) og bruk av forsøksdyr. Alle prosedyrer ble godkjent av dyr etiske komité i hovedstaden medisinsk Universitetet i Kina.
1. eksperimentelle forberedelser
Merk: Acclimate kvinnelige bestemt patogen-fri Wistar rotter (vekt: 200 ± 10 g) til eksperimentelle miljøer for en uke før administrasjon (miljøforhold: lys / mørke: 12h / 12h, temperatur 22 ± 2 ° C, luftfuktighet 50 ± 10%)...

<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>

Sonography er det mest praktiske verktøyet for å bestemme lungesykdommer, på grunn av sin utmerkede følsomhet til gratis væsken i pleural hulrom11. Det er fordi sonography kan umiddelbart oppdage kontrasten i akustisk impedans av luft og væske i lungene12. Dessuten er sonography mer fleksible i en liten dyr modell enn CT. Likevel luften i lungene reflektert lydbølge og forhindret fra å observere intrapulmonary endringer etter nanopartikler instillasjon. Derfor kombi...

Pleural effusjon er en svært vanlig klinisk manifestasjon av lunge sykdommer med en rekke årsaker. Å ha en nyttig dyr pleural effusjon modell er svært viktig å studere disse lungesykdommer, rollene som to pleural membran lagene, mekanismer for pleural effusjon og dens behandling. Men rapporterte noen pleural effusjon modeller hovedsakelig fokusere på den ondartet pleural effusjon eller biologiske faktorer i stedet for nanopartikler i miljøet1,2. Her introduserer vi en ny modell av pleural effusjon som er enkel, sikker og effektiv.
Med utviklingen av nanoteknologi og utstrakt bruk av nanoproducts er det en bekymring om potensielle farer av nanomaterialer på miljø og helse3,4. Nanomaterialer introdusere risikofaktorer og lede potensielt til romanen farer på arbeidsplassen eller via miljøforurensning. In vitro og in vivo studier viser at nanomaterialer kan resultere i flere organskade til lungene, hjertet, leveren, nyrene og nervesystemet, samt reproduksjons- og immunsystemets5,6. I tillegg rapportert noen studier at bestemte toksisitet av nanomaterialer var på grunn av sin unike mekanisk-egenskaper3,4,7.
Vi har rapportert at en gruppe arbeidere med yrkeseksponering for nanomaterialer klinisk presentert med pleural og perikard effusjon, lunge fibrosis og granulom8,9. Silica nanopartikler ble isolert i disse pasienter pleural effusjon9. For å reprodusere og kontrollere pleural effusjon indusert av inhalert nanopartikler i menneskelig, gjennomført vi eksperimentet av instilling polyacrylate/nanosilica (PA/NPSi) via luftveiene i rotter, som etterlignet menneskelige åndedrett i en ekte miljø, og fant at intratracheal instillasjon av PA/NPSi kan resultere i pleural effusjon i rotter. Her introduserer vi hvordan å gjøre pleural effusjon i rotter ved intratracheal instillasjon av PA/NPSi og hvordan å isolere nanopartikler i pleural effusjon. Denne modellen kan være nyttig for videre studier av nanotoxicology og pleural effusjon sykdommer.

<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 effusjon er en utbredt kliniske funn av mange lungesykdommer. Å ha en nyttig dyr pleural effusjon modell er svært viktig å studere disse lungesykdommer. Tidligere pleural effusjon modeller betalt mer oppmerksomhet til biologiske faktorer i stedet for nanopartikler i miljøet. Her introduserer vi en modell pleural effusjon i rotter ved intratracheal instillasjon av polyacrylate/nanosilica, og en metode for hydrogenion isolasjon i pleural effusjon. Ved intratracheal instillasjon av polyacrylate/nanosilica med konsentrasjoner av 3,125, 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL, den pleural effusjon i rotter presentert på dag 3, nådde dager 7-10 i 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL grupper, deretter langsomt redusert og forsvant på dag 14. Når konsentrasjonen av polyacrylate/nanosilica økt, er den pleural effusjon produsert mer og raskere. Denne pleural væsken ble oppdaget av ultralyd undersøkelse eller CT brystet skanning og bekreftet av Disseksjon av rotter. Silica nanopartikler ble observert i rottene pleural effusjon av transmission elektron mikroskop. Disse resultatene viste at eksponering polyacrylate/nanosilica fører til induksjon av pleural effusjon, som var i samsvar med vår forrige rapport hos mennesker. I tillegg, er denne modellen gunstig for videre studier av nanotoxicology og pleural effusjon sykdommer.

Bruker en bryst ultralyd, fant vi ingen pleural effusions på dag 1 i alle grupper. Men på dag 3, pleural effusjon dukket opp i 6,25 og 12,5 mg/kg∙mL grupper. Effusjon var hovedsakelig i høyre kyst phrenic vinkelen, mens den perikard effusjon bare presentert i 12.5 mg/kg∙mL-gruppen. Videre, på dagen 7, både pleural effusjon (Video 1) og perikard effusjon (Video 2) ble oppdaget i 6,25 mg/kg∙mL gruppe (figur 1). Pleur...

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

Her presenterer vi en protokoll for å konstruere en pleural effusjon modell i rotter ved intratracheal instillasjon av polyacrylate/nanosilica.

En Pleural effusjon modell i rotter ved Intratracheal instillasjon av Polyacrylate/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 metoden kan gi innsikt i toksisiteten av nanomaterialer og kan brukes til studiet av lungetoksisitet. Denne teknikken ble avledet til å studere effekten av polyakrylat/nanosilica-indusert pleural effusjon. Før du begynner instillasjonen, sonicate en frisk, 10-milliliter, polyakrylat / nanosilica suspensjon i normal saltvann i 20 til 30 minutter, etterfulgt av 10 minutter med vortexing, før fortynne suspensjonen til 3.125, 6.25, og 12.5 milligram per milliliter konsentrasjoner.Deretter bekrefter du mangel på respons på tåklemme i en bedøvet rotte, og fikser dyrets fortenner til brettet med et stykke nylonstreng. Ved hjelp av tang og en frontal lar, forsiktig åpne munnen for å visualisere sprekken av glottis, og sett inn et fint rør i de bilaterale bronkiene. Deretter innpode 0,5 milliliter av polyakrylat/ nanosilikapartikler gjennom røret inn i lungene, og plasser rotten i liggende stilling med overvåking til full gjenoppretting.På dag én, tre, syv og 14 etter instillasjon, bruk en elektrisk barbermaskin for å fjerne håret fra brystet og overlivet til hver bedøvet rotte, og plasser rotten på monteringsplaten til et ultralydsystem med en lineær arraytransduser i liggende stilling. Påfør ultralydgel på den eksponerte huden, og plasser transduseren på interkostalrom og subkostalrom for å oppdage pleuralvæsken. For å oppdage effusjonen nøyaktig, velg venstre og høyre laterale posisjoner for å utføre en ultralydundersøkelse.På dag sju oppdages både pleural effusjon og perikardeffektfusjon i gruppen på 6,25 milligram per kilo per milliliter innpodet gruppe. På dag sju og 14 er CT-brystskanninger av 12,5 mg per kilo per milliliter innpodet dyr unormale i den stumpe bakre costophrenic vinkelen, noe som tyder på en liten mengde pleural effusjon. Overføring elektron mikroskopi av pleural effusjonsprøver avslører nanosilica nanopartikler individuelt og i klynger med en morfologi i samsvar med det som er observert for nanopartikler i den tilberedte suspensjonen.Det viktigste er å huske å visualisere sprekken til glottis og å sette inn et fint rør i de bilaterale bronkiene. Nanopartiklene kan også innpodes ved innånding eller intravenøs injeksjon, da begge metodene er utført i tidligere studier. Denne teknikken er nyttig for å studere utviklingen av pleural effusjon.

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 Contusion modell av alvorlig ryggmargsskade 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

Intubasjon-mediert intratrakeal (IMIT) Instillasjon: En Noninvasiv, Lung-spesifikke 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 Submandibular Gland Instillasjon og Lokalisert Fraksjonert Bestråling i en rottemodell av spytt hypofunksjon

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 modell av Cardiac Ombygging Gjennom Innsnevring av hovedpulsåren i Rats

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 modell av glaukom indusert av 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

Inducing akutt lungeskade i mus ved direkte Intratrakeal lipopolysakkarid drypping

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

Artrose smertemodell indusert ved intraartikulær injeksjon av monojodacetat 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

Intratrakeal instillasjon av stamceller i term 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 minimal invasiv metode for intratrakeal instillasjon av legemidler hos neonatale gnagere for å behandle lungesykdom

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 ...