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

El presente estudio y la producción de este artículo fueron financiadas por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (Grant 81773373, 81172614 y 81441089 de Grant). Agradecemos al Dr. Jin Yan y Dr. Pan Yujie, del Departamento de emergencia, Hospital de Chaoyang de Beijing y el Dr. Qu Peng del Departamento de ultrasonido medicina, Hospital de Chaoyang de Beijing para ayudar con la producción de vídeo.

El estudio siguió las directrices de la Universidad de medicina de la Capital (Beijing, República Popular China) para el cuidado y uso de animales de experimentación. Todos los procedimientos fueron aprobados por el Animal ético Comité de Capital Universidad médica de China.
1. experimentales preparados
Nota: Adapte el femenino específico libre de patógeno las ratas Wistar (peso: 200 ± 10 g) a los ambientes experimentales durante una semana antes de la admini...

<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>

La sonografía es la herramienta más conveniente para la determinación de enfermedades pulmonares, debido a su excelente sensibilidad a líquido libre en la cavidad pleural11. Es que la sonografía puede detectar inmediatamente el contraste de impedancia acústica del aire y de líquidos en el pulmón12. Además, la sonografía es más flexible en el modelo de un pequeño animal que CT. Sin embargo, el aire en el pulmón refleja la onda de sonido e impedido de observar lo...

Derrame pleural es una manifestación clínica muy común de enfermedades pulmonares con una variedad de causas. Tener un modelo útil animal derrame pleural es muy importante para el estudio de estas enfermedades pulmonares, los papeles de las dos capas de la membrana pleural, los mecanismos de la efusión pleural y su tratamiento. Sin embargo, algunos divulgan modelos de derrame pleural se centran principalmente en el derrame pleural maligno o factores biológicos en lugar de las nanopartículas en el medio ambiente1,2. Aquí, presentamos un nuevo modelo de derrame pleural que es sencilla, segura y eficaz.
Con el desarrollo de la nanotecnología y el uso extensivo de los nanoproductos, existe una preocupación sobre los peligros potenciales de los nanomateriales para el medio ambiente y la salud humana3,4. Nanomateriales introducen factores de riesgo y potencialmente conducen a nuevos riesgos en el lugar de trabajo o a través de la contaminación ambiental. Los estudios in vitro e in vivo demuestran que los nanomateriales pueden resultar en daño a múltiples órganos a los pulmones, el corazón, el hígado, el riñón y el sistema nervioso, así como el sistema inmune y reproductivas5,6. Además, algunos estudios informaron que la toxicidad específica de nanomateriales fue debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas3,4,7.
Nos han informado que un grupo de trabajadores con exposición ocupacional a los nanomateriales presentó clínico con derrame pleural y pericárdico, fibrosis pulmonar y granuloma8,9. Nanopartículas de sílice fueron aisladas en derrame pleural9 estos pacientes. Para reproducir y comprobar la efusión pleural inducida por las nanopartículas inhaladas en humanos, se realizó el experimento por inculcar el polyacrylate/Nanosílice (PA/NPSi) a través del tracto respiratorio en ratas, que mímico la respiración humana en una verdadera medio ambiente y encontrado eso intratraqueal instilación de PA/NPSi podría resultar en derrame pleural en ratas. Aquí, presentamos cómo hacer efusión pleural en ratas por la instilación intratraqueal de PA/NPSi y cómo aislar las nanopartículas en la efusión pleural. Este modelo puede ser útil para el estudio adicional de la Nanotoxicología y la efusión pleural enfermedades.

<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

Derrame pleural es un hallazgo clínico frecuente de muchas enfermedades pulmonares. Tener un modelo útil animal derrame pleural es muy importante para el estudio de estas enfermedades pulmonares. Modelos anteriores de la efusión pleural pagaron más atención a los factores biológicos en lugar de nanopartículas en el medio ambiente. Aquí, presentamos un modelo para que la efusión pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice y un método de aislamiento de nanopartículas en la efusión pleural. Mediante instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice con concentraciones de 3.125, 6.25 y 12.5 mg/kg∙mL, la efusión pleural en ratas presentada el día 3, alcanzó su punto máximo a los 7-10 días en 6,25 y 12,5 mg/kg∙mL grupos, luego poco a poco disminuyó y desapareció el día 14. Cuando la concentración de poliacrilato/Nanosílice aumenta, la efusión pleural es producido más y más rápido. Este líquido pleural fue detectado por ecografía o TC de tórax análisis y confirmado por la disección de ratas. Nanopartículas de sílice se observaron en la efusión pleural las ratas por microscopio electrónico de transmisión. Estos resultados mostraron que la exposición a polyacrylate/Nanosílice conduce a la inducción de la efusión pleural, que era constante con nuestro anterior informe en seres humanos. Además, este modelo es beneficioso para el estudio adicional de la Nanotoxicología y las enfermedades de la efusión pleural.

No usando una ecografía torácica, encontramos efusiones pleurales el día 1 en todos los grupos. Sin embargo, el día 3, la efusión pleural apareció en los grupos de 6,25 y 12,5 mg/kg∙mL. El derrame fue principalmente en el ángulo frénico derecho costal, mientras que el derrame pericárdico presentado sólo 12,5 mg/kg∙mL grupo. Además, en el día 7, efusión pleural (Video 1) y derrame pericárdico (Video 2) detectaron en 6,25 mg/kg∙mL grupo ...

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

Aquí, presentamos un protocolo para la construcción de un modelo de derrame pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice.

Un modelo de derrame Pleural en ratas por la instilación intratraqueal de poliacrilato/Nanosílice

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

Este método puede proporcionar información sobre la toxicidad de los nanomateriales y se puede aplicar para el estudio de la toxicidad pulmonar. Esta técnica se derivó para estudiar los efectos del derrame pleural inducido por poliacrilato/nanosílica. Antes de comenzar la instilación, sonicar una suspensión fresca de 10 mililitros de poliacrilato/nanosílica en solución salina normal durante 20 a 30 minutos, seguida de 10 minutos de vórtice, antes de diluir la suspensión a 3.125, 6.25 y 12,5 miligramos por mililitro de concentraciones.A continuación, confirme la falta de respuesta al pellizco del dedo del dedo del de la de la parte del de la de la parte del de la parte de la dedo del diente en una rata anestesiada, y fije los dientes frontales del animal al tablero con un pedazo de cuerda de nylon. Usando fórceps y un frontal, abra suavemente la boca para visualizar la fisura de la glotis, e inserte un tubo fino en el bronquio bilateral. A continuación, inculque 0,5 mililitros de las partículas de poliacrilato/nanosílice a través del tubo hacia los pulmones, y coloque la rata en la posición supina con monitoreo hasta la recuperación completa.En los días uno, tres, siete y 14 después de la instilación, utilice una afeitadora eléctrica para quitar el cabello del pecho y la parte superior del abdomen de cada rata anestesiada, y coloque la rata en la placa de montaje de un sistema de ultrasonido con un transductor de matriz lineal en la posición supina. Aplique gel de ultrasonido en la piel expuesta y coloque el transductor en el espacio intercostal y en el área subcostal para detectar el líquido pleural. Para detectar el derrame con precisión, seleccione las posiciones laterales izquierda y derecha para realizar un examen de ultrasonido.En el séptimo día, se detectan tanto derrame pleural como derrame pericárdico en el grupo de 6,25 miligramos por kilogramo por mililitro inculcado. En el día siete y 14, las tomografías computarizadas de los animales infundidos de 12,5 miligramos por kilogramo por mililitro son anormales en el ángulo costophrénico posterior contundente, lo que indica una pequeña cantidad de derrame pleural. La microscopía electrónica de transmisión de muestras de derrame pleural revela nanopartículas nanosílices individualmente y en racimos con una morfología consistente con la observada para nanopartículas dentro de la suspensión preparada.Lo más importante es recordar visualizar la fisura de la glotis e insertar un tubo fino en el bronquio bilateral. Las nanopartículas también se pueden inculcar por inhalación o inyección intravenosa, ya que ambos métodos se han realizado en estudios anteriores. Esta técnica es útil para estudiar el desarrollo de derrame pleural.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Un nuevo enfoque quirúrgico para la administración intratraqueal de agentes bioactivos en un modelo de ratón fetal

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

Investigación

Medicina

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

Un modelo Contusión de la lesión de la médula espinal severa en ratas

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

La intubación mediada intratraqueal (IMIT) instilación: A, Sistema de Entrega de pulmón-específica no invasiva

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 Glándula instilación y con localización fraccionado irradiación en un modelo de rata de hipofunción salival

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

Un modelo de remodelamiento cardiaco A través de la constricción de la aorta abdominal en ratas

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

Un modelo de Glaucoma inducido por sutura de Circumlimbal en ratas y ratones

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

Inducir lesión pulmonar aguda en ratones por instilación directa de lipopolisacárido intratraal

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

Modelo de dolor de osteoartritis inducido por inyección intraarticular de monoyodoacetato en ratas

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

Instilación intratraqueal de células madre en ratas neonatales a término

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

Un método mínimamente invasivo para la instilación intratraqueal de medicamentos en roedores neonatales para tratar la enfermedad pulmonar

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 ...