Name: direct intrabronchial administration to improve the selective agent deposition within the mouse lung
Uploaded: 2019-05-20T14:00:00
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Questo lavoro è stato finanziato dalla sovvenzione NHLBI HL125371 a E.P.S. e dalla concessione W81XWH-17-1-0051 a Y.Y.

Tutti i protocolli animali sono stati approvati dall'Università del Colorado Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Tutte le procedure descritte di seguito (sezioni 4-7) sono state ottimizzate utilizzando topi C57BL/6 maschi e femmine. Questo approccio è stato convalidato utilizzando topi che vanno da 19 a 40 g di peso corporeo.
1. Creazione della piattaforma per l'amministrazione IB
<ol><li>Piegare il bookend dall'angolo originale di 90 gradi tra l'ala basale e l'ala in pied...

<ol>
	<li>MacDonald, K. D., Chang, H. Y., Mitzner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+simple+method+of+mouse+lung+intubation.">An improved simple method of mouse lung intubation.</a> Journal of Applied Physiology. 106 (3), 984-987 (2009).</li><li>Thomas, J. 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=Endotracheal+intubation+in+mice+via+direct+laryngoscopy+using+an+otoscope.">Endotracheal intubation in mice via direct laryngoscopy using an otoscope.</a> Journal of Visualized Experiments. (86), (2014).</li><li>Vandivort, T. C., An, D., Parks, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Improved+Method+for+Rapid+Intubation+of+the+Trachea+in+Mice.">An Improved Method for Rapid Intubation of the Trachea in Mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (108), 53771 (2016).</li><li>McGovern, T. K., Robichaud, A., Fereydoonzad, L., Schuessler, T. F., Martin, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+respiratory+system+mechanics+in+mice+using+the+forced+oscillation+technique.">Evaluation of respiratory system mechanics in mice using the forced oscillation technique.</a> Journal of Visualized Experiments. (75), e50172 (2013).</li><li>Halbower, A. C., Mason, R. J., Abman, S. H., Tuder, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agarose+infiltration+improves+morphology+of+cryostat+sections+of+lung.">Agarose infiltration improves morphology of cryostat sections of lung.</a> Laboratory Investigation. 71 (1), 149-153 (1994).</li><li>Thrall, R. S., McCormick, J. R., Jack, R. M., McReynolds, R. A., Ward, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bleomycin-induced+pulmonary+fibrosis+in+the+rat:+inhibition+by+indomethacin.">Bleomycin-induced pulmonary fibrosis in the rat: inhibition by indomethacin.</a> American Journal of Pathology. 95 (1), 117-130 (1979).</li><li>Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+acute+lung+injury.">Animal models of acute lung injury.</a> American Journal of Physiology Lung Cellular and Molecular Physiology. 295 (3), L379-L399 (2008).</li><li>Del Sorbo, 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=Intratracheal+Administration+of+Small+Interfering+RNA+Targeting+Fas+Reduces+Lung+Ischemia-Reperfusion+Injury.">Intratracheal Administration of Small Interfering RNA Targeting Fas Reduces Lung Ischemia-Reperfusion Injury.</a> Criticial Care Medicine. 44 (8), e604-e613 (2016).</li><li>McLemore, T. 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=Novel+intrapulmonary+model+for+orthotopic+propagation+of+human+lung+cancers+in+athymic+nude+mice.">Novel intrapulmonary model for orthotopic propagation of human lung cancers in athymic nude mice.</a> Cancer Research. 47 (19), 5132-5140 (1987).</li><li>Vertrees, R. A., 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=Development+of+a+human+to+murine+orthotopic+xenotransplanted+lung+cancer+model.">Development of a human to murine orthotopic xenotransplanted lung cancer model.</a> Journal of Investigative Surgery. 13 (6), 349-358 (2000).</li></ol>

La lesione polmonare è stata modellata in modo classico nei roditori utilizzando la somministrazione IT di agenti dannosi come BLM6. Tale amministrazione IT, tuttavia, porta solo a lesioni irregolari, riflettendo la natura non mirata della consegna polmonare con questo approccio7. Queste limitazioni della modellazione delle lesioni polmonari sono sfide istruttive affrontate quando si tenta la consegna IT di agenti sperimentali non dannosi, come farmaci, siRNA o terapie cel...

La somministrazione polmonare diretta di agenti sperimentali nei topi consente lo studio delle risposte immunitarie polmonari, delle lesioni polmonari acute e della fibrosi polmonare. La somministrazione polmonare diretta viene in genere eseguita tramite instillazione intratratracheale (IT), come descritto in precedenza1,2,3. Tuttavia, questo approccio non è selettivo, interessando entrambi i polmoni in modo non mirato e spesso asimmetrico.  La modellazione sperimentale della lesione polmonare può beneficiare della capacità di colpire in modo selettivo un polmone specifico, consentendo l'uso del polmone contralaterale come controllo. Al contrario, una modellazione accurata delle malattie polmonari diffuse umane beneficia della distribuzione simmetrica di agenti sperimentali al parenchyma polmonare bilaterale.
L'obiettivo generale di questa relazione è descrivere un metodo per la consegna selettiva di agenti sperimentali al polmone sinistro o destro di un mouse (Figura 1). Questo approccio di somministrazione intrabronchiale (IB) consente il trattamento unilaterale di un polmone di topo e può essere facilmente adattato per garantire la consegna equa di un agente ai bronchi bispoli bisbici bilaterali. Utilizzando la somministrazione IB per fornire dosi più grandi di agenti sperimentali al polmone destro più grande e volumi più piccoli al polmone sinistro più piccolo (cioè la somministrazione IB regolata dalla dose), dimostrato nella presente relazione è un miglioramento dell'omogeneità delle pulmonie l'ottimizzazione del modello di lesione polmonare diffusa nei topi. Come tale, questa relazione può avere valore per gli investigatori che cercano di somministrare unilateralmente agenti sperimentali ai topi o migliorare la simmetria della deposizione di farmaci in entrambi i polmoni.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:739px;" width="739">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">22 G shielded IV Catheter</td>
			<td style="width:139px;">BD</td>
			<td style="width:140px;">381423</td>
			<td style="width:180px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">Bleomycin</td>
			<td style="width:139px;">Enzo life sciences</td>
			<td style="width:140px;">BML-AP302-0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:280px;">Compact Mini rodent anesthesia machine&#160;</td>
			<td style="width:139px;">DRE Veterinary</td>
			<td style="width:140px;">9280</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">Evans blue dye</td>
			<td style="width:139px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:140px;">E2129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">FITC-dextran</td>
			<td style="width:139px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:140px;">FD150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:280px;">Isoflurane</td>
			<td style="width:139px;">Piramal Critical Care</td>
			<td style="width:140px;">NDC&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:280px;">LED-30W Fiber Optic Dual Gooseneck Lights Microscope Illuminator</td>
			<td style="width:139px;">AmScope</td>
			<td style="width:140px;">LED-30W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Low temperature cautery with fine tip&#160;</td>
			<td style="width:139px;">Bovie</td>
			<td style="width:140px;">AA02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">Precisionglide needle, 18G x 1&#34;</td>
			<td style="width:139px;">BD</td>
			<td style="width:140px;">305195</td>
			<td>Beveled tip, 12 mm in length&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">Xylazine</td>
			<td style="width:139px;">AKORN</td>
			<td style="width:140px;">NDC 59399-110-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:280px;">Zatamine</td>
			<td>VetOne</td>
			<td style="width:140px;">NDC 13985-702-10&#160;</td>
			<td>Ketamine</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

direct intrabronchial administration to improve the selective agent deposition within the mouse lung

La somministrazione intratracheale (IT) di agenti sperimentali è una tecnica essenziale nei modelli murini di malattie polmonari diffuse, come la fibrosi polmonare indotta dalla bleomicina.  Tuttavia, la distribuzione di agenti somministrati intratrachealmente al polmone del topo distale è spesso asimmetrica, con concentrazioni parenilmale polmonari aumentate nel polmone sinistro inferiore (ma ugualmente accessibile) del polmone sinistro del topo.  Descritto in questo rapporto è un nuovo approccio intrabronchiale (IB) per cannulare i polmoni sinistro e/o destro dei topi viventi in modo non chirurgico.  È inoltre dimostrato come questo approccio possa essere utilizzato per somministrare in modo selettivo gli agenti a un polmone o adattato(tramite somministrazione IB regolata mediante dose) per migliorare la simmetria sinistra-destra della somministrazione polmonare di agenti sperimentali, migliorando così i modelli di diffusione polmonare come la fibrosi polmonare indotta dalla bleomicina.

L'intubazione IB selettiva è destinata a lobi specifici (polmone destro) o segmenti basilari (polmone sinistro).
La somministrazione IB di EBD al polmone destro è stata eseguita come descritto nella sezione 5.1. Dopo il completamento dell'esperimento, ai topi è stata somministrata una dose letale di ketamina/xylazina intraperitoneale, e i polmoni sono stati raccolti per la dimostrazione della distribuzione EB...

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Direct Intrabronchial Administration to Improve the Selective Agent Deposition Within the Mouse Lung

La somministrazione intratracheale (IT) di agenti sperimentali nei topi spesso si traduce in consegna asimmetrica ai polmoni distali.  In questa relazione, descriviamo un approccio intrabronchiale diretto (IB) per cannulare ogni polmone in topi viventi non chirurgici.  Questo approccio può essere utilizzato per somministrare selettivamente gli agenti a un polmone o può essere adattato per migliorare la somministrazione simmetrica dell'agente a entrambi i polmoni.

Amministrazione intrabronchiale diretta per migliorare la deposizione selettiva dell'agente all'interno del polmone del mouse

Intratracheal (IT) administration of experimental agents is an essential technique in murine models of diffuse lung diseases, such as bleomycin-induced ...

Per modellare la malattia polmonare nei topi, gli agenti sperimentali vengono spesso somministrati tramite iniezione intratracheale. Questo approccio, tuttavia, non può mirare selettivamente a un polmone e la distribuzione può essere asimmetrica tra i polmoni. Cannulando un singolo polmone in un topo anestetizzato, possiamo somministrare unilateralmente agenti sperimentali.Con la modifica, questo approccio può essere usato bilateralmente, migliorando la simmetria della deposizione tra entrambi i polmoni. La preparazione del catetere, tra cui lucidatura, leggera angolazione ed etichettatura, è un elemento chiave per il successo. Naturalmente, pratica anche questa tecnica è necessaria.A dimostrare la procedura sarà Sumei Liao, assistente di ricerca professionale del mio laboratorio. Dopo aver confermato una mancanza di risposta al dito del piedi, sospendere un mouse C57-Black/6 anestetizzato, di otto-10 settimane, dagli incisivi su una linea di sutura drappeggiata con orientamento supino. Fissare liberamente il mouse con due o tre pezzi di gancio e far scorrere il nastro, evitando restrizioni di ventilazione, e accendere un illuminatore in fibra ottica a diodo emettitore di luce.Posizionare l'operatore dietro la piattaforma, dorsale al mouse. Orientare il collo d'oca dell'illuminatore a due o tre centimetri di distanza dal mouse in modo che illumini l'area della laringe attraverso la pelle. Usando forcep sterili nella mano dominante, estraggono la lingua dalla cavità orale.Utilizzare la mano non dominante e il depressore sterile per appiattire la radice della lingua per esporre ampiamente l'orofaringe. Dopo aver rilasciato le forcep, utilizzare la mano dominante per intubare il catetere esteso nella trachea attraverso la cavità orale. Confermare il posizionamento osservando se la bolla nella siringa si muove su e giù ad ogni respiro.Per la cannula lobar selettiva del polmone destro distale, dopo l'intubazione intratracheale, ruotare la tavola di plastica di 30 gradi e guidare il mozzo del catetere in parallelo alla linea mediana del mouse alla profondità di peso appropriata, come indicato nella tabella. Utilizzando una punta di caricamento del gel, fornire 20 microlitri di colorante blu 0,3% Evans nel catetere, seguiti da uno o due aliquote d'aria da 100 microlitri tramite contagocce di vetro. Quindi, ritirare il catetere e mantenere il mouse in posizione per 30 secondi prima di posizionare l'animale su una coperta riscaldante, con monitoraggio fino al pieno recupero.Per la cannulazione lobar selettiva del polmone sinistro distale, dopo l'intubazione intratracheale, ruotare la tavola di plastica meno 74 gradi e far avanzare delicatamente il catetere nel bronco del mainstem sinistro mentre si posiziona una pressione modesta di 90 gradi verso il basso e verso il bookend. Dopo aver cannulato i segmenti polmonari inferiori sinistro, ruotare la scheda di plastica meno 30 gradi e fornire 40 microlitri di colorante blu 0,3% Evans con una punta di caricamento del gel. Quindi, consegnare da uno a due aliquote d'aria da 100 a 300 microliter tramite contagocce di vetro e ritirare il catetere per consentire al mouse di recuperare, come dimostrato.Per la giusta somministrazione polmonare, dopo l'intubazione intratracheale, ruotare la tavola di plastica di 30 gradi e guidare il catetere in parallelo alla linea mediana del mouse, raggiungendo le profondità necessarie per la cannula lobar distale sul lato destro. Confermare l'aspetto del segno di tachipnea e ruotare il mouse meno 74 gradi per consentire l'assistenza gravitazionale per la consegna dell'agente. Ritirare il catetere in una posizione corrispondente al decollo del bronco del mainstem destro e assicurarsi che la smussatura del catetere sia rivolta verso il basso.Fornire 30 microlitri di colorante blu 0,3% Evans al polmone destro, seguiti da uno a due aliquote d'aria da 100 a 300 microlitri. Quindi, ritirare il catetere e lasciare che il mouse si riprenda. Per l'intera somministrazione polmonare sinistra, dopo la cannula intratracheale, ruotare la tavola di plastica meno 74 gradi e far avanzare delicatamente il catetere nel bronco del mainstem sinistro mentre si posiziona una pressione modesta sia di 90 gradi verso il basso che verso il bookend.Confermare il segno di no tachipnea e ruotare il mouse di 86 gradi per consentire l'assistenza alla gravità con la somministrazione dell'agente. Ritirare il catetere nel bronco del mainstem sinistro e ruotare la smussatura del catetere verso il basso. Fornire 30 microlitri di colorante blu 0,3% Evans con una punta di caricamento del gel sul polmone sinistro, seguiti da uno a due aliquote d'aria da 100 a 300 microlitri.Quindi, ritirare il catetere, per consentire al mouse di recuperare, come dimostrato. La somministrazione bilaterale di FITC-dextran mediante somministrazione intrabronchiale intratracheale e simmetrica porta a una fluorescenza FITC parenchimica polmonare asimmetrica con maggiori concentrazioni relative rilevate nel polmone sinistro. Ciò suggerisce che la somministrazione polmonare asimmetrica di agenti sperimentali dopo somministrazione intratracheale non è una conseguenza della presentazione asimmetrica di questi agenti a ciascun broncoso del mainstem, ma che la stessa erogazione del mainstem è diluita da differenze nel peso polmonare e nella massa.La somministrazione intrabronchiale regolata dalla dose migliora la simmetria dell'erogazione dell'agente parenchimico polmonare. Nonostante questa correzione, tuttavia, l'eterogeneità persistente è ancora osservata all'interno dei diversi lobi del polmone destro. 21 giorni dopo una lesione polmonare fibrotica indotta da bleomicina intratracheale, l'infiammazione si osserva prevalentemente nel polmone sinistro, con meno lesioni notevoli nel polmone destro.Al contrario, la somministrazione di bleomicina intrabronchiale regolata dalla dose si traduce in una lieve diminuzione della lesione al polmone sinistro e in una maggiore lesione al polmone destro, con la più grande lesione evidente nei lobi medi e superiori. Durante l'intera somministrazione polmonare, non dimenticare di ritirare il catetere e curare la smussatura del catetere a faccia in giù.

Research

JoVE Journal

Medicine

High-frequency High-resolution Echocardiography: First Evidence on Non-invasive Repeated Measure of Myocardial Strain, Contractility, and Mitral Regurgitation in the Ischemia-reperfused Murine Heart

Ad alta frequenza ad alta risoluzione Ecocardiografia: Prima Prova a non invasiva misura ripetuta di deformazione miocardica, contrattilità, e rigurgito mitralico in Ischemia-riperfuso Cuore Murine

Ischemia-reperfusion (IR) was surgically performed in murine hearts which were then subjected to repeated imaging to monitor temporal changes in ...

Ricerca

Medicina

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Termoplastica bronchiale: un nuovo approccio terapeutico per l&#39;asma grave

Bronchial thermoplasty is a non-drug procedure for severe persistent asthma that delivers thermal energy to the airway wall in a precisely controlled ...

Noninvasive Intratracheal Intubation to Study the Pathology and Physiology of Mouse Lung

Non invasivo intratracheale intubazione per studiare la Patologia e Fisiologia del mouse polmone

The use of a model that mimics the condition of lung diseases in humans is critical for studying the pathophysiology and/or etiology of a particular ...

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Function analysis of rodent respiratory skeletal muscles, particularly the diaphragm, is commonly performed by isolating muscle strips using invasive ...

A Murine Model of Myocardial Ischemia-reperfusion Injury through Ligation of the Left Anterior Descending Artery

Un modello murino di ischemia miocardica e riperfusione lesioni da legatura della arteria discendente anteriore sinistra

Acute or chronic myocardial infarction (MI) are cardiovascular events resulting in high morbidity and mortality. Establishing the pathological mechanisms ...

The Bovine Lung in Biomedical Research: Visually Guided Bronchoscopy, Intrabronchial Inoculation and In Vivo Sampling Techniques

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Il polmone bovino in ricerca biomedica: Visivamente guidata broncoscopia, intrabronchiale Semina ed<em&gt; In Vivo</em&gt; Tecniche di campionamento

There is an ongoing search for alternative animal models in research of respiratory medicine. Depending on the goal of the research, large animals as ...

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Visualizzazione<em&gt; Streptococcus pneumoniae</em&gt; Entro cardiache microlesioni e successive rimodellamento cardiaco

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