Name: cigarette smoke exposure in mice using a whole-body inhalation system
Uploaded: 2020-10-22T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cigarette Smoke Exposure in Mice using a Whole-Body Inhalation System at JoVE.com

AR、XH、PEはNIH助成金R01HL140398とギルソンロンゲボー財団助成金によって支援されました。DEMMとKKは、NIH助成金R01HL136333とR01HL134880(KYK)、およびヘリス医学研究財団からの助成金によって支援されました。DEMMはまた、ハワードヒューズ医学研究所(HHMI)のギリアム・フェローシップによって支援されています。PEは、精密環境衛生学研修による支援も受けています NIEHS T32 ES027801 フェローシッププログラム。JCとMFは、エピジェネティクス・分子発がん学科のタバコ研究基金とMDアンダーソンのエピジェネティクスセンター(MF賞)によって支援されています。FKおよびYZは、NIH助成金R01 ES029442-01およびR01 AI135803-01ならびにVAメリット助成金CX000104によってサポートされています。このプロジェクトは、ベイラー医科大学のサイトメトリーとセルソーティングコアによって、CPRITコア施設支援賞(CPRIT-RP180672)、NIH(CA125123およびRR024574)、ジョエル・M・セダーストロームの支援を受けて支援されました。

実験とこの技術の開発に関与するすべての動物は、機関動物ケアと使用委員会(IACUC)によって承認された私たちの動物使用プロトコルの下にあり、ベイラー医科大学とMDアンダーソン機関の下で、検査動物ケアの評価と認定協会(AAALAC)によって認定されています。
1. 装置の構築
<ol><li>バルブシステムでエアコンプレッサを組み立てます。
	<ol>
<li>1/8インチのネ...

<ol>
	<li>Current Cigarette Smoking Among Adults in the United States. Center for Disease Control and Prevention Available from: <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/adult_data/cig_smoking/index.htm">https://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/fact_sheets/adult_data/cig_smoking/index.htm</a> (2018)</li><li>Salvi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tobacco+smoking+and+evironmental+risk+factors+for+chronic+obstructive+pulmonary+disease.">Tobacco smoking and evironmental risk factors for chronic obstructive pulmonary disease.</a> Clinics in Chest Medicine. 35, 17-27 (2014).</li><li>Sunyer, 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=Longitudinal+relation+between+smoking+and+white+blood+cells.">Longitudinal relation between smoking and white blood cells.</a> American Journal of Epidemiology. 144, 734-741 (1996).</li><li>Freedman, D. S., Flanders, D., Barboriak, J. J., Malarcher, A. M., Gates, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cigarette+smoking+and+leukocyte+subpopulations+in+men.">Cigarette smoking and leukocyte subpopulations in men.</a> Annals of Epidemiology. 6, 299-306 (1996).</li><li>Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Center for Disease Control and Prevention Available from: <a target="_blank" href="https://www.cdc.gov/copd/basics-about.html">https://www.cdc.gov/copd/basics-about.html</a> (2019)</li><li>Genovese, G., 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=Clonal+hematopoiesis+and+blood-cancer+risk+inferred+from+blood+DNA+sequence.">Clonal hematopoiesis and blood-cancer risk inferred from blood DNA sequence.</a> New England Journal of Medicine. , (2014).</li><li>Steensma, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+implications+of+clonal+hematopoiesis.">Clinical implications of clonal hematopoiesis.</a> Mayo Clinic Proceedings. 93, 1122-1130 (2018).</li><li>Tobacco. Federal Trade Comission Available from: <a target="_blank" href="https://www.ftc.gov/tips-advice/business-center/selected-industries/tobacco">https://www.ftc.gov/tips-advice/business-center/selected-industries/tobacco</a> (2020)</li><li>3R4F Cigarettes. University of Kentucky - College of Agriculture Food and Environment Available from: <a target="_blank" href="https://ctrp.uky.edu/products/gallery/Reference">https://ctrp.uky.edu/products/gallery/Reference</a> (2020)</li><li>Shan, 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=Cigarette+smoke+induction+of+osteopontin+(SPP1)+mediates+T+H+17+inflammation+in+human+and+experimental+emphysema.">Cigarette smoke induction of osteopontin (SPP1) mediates T H 17 inflammation in human and experimental emphysema.</a> Science Translational Medicine. 4, 1-10 (2012).</li><li>Yuan, 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=Activation+of+C3a+receptor+is+required+in+cigarette+smoke-mediated+emphysema.">Activation of C3a receptor is required in cigarette smoke-mediated emphysema.</a> Nature Mucosal Immunology. 8, 874-885 (2014).</li><li>Yuan, 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=Cigarette+smoke+-+induced+reduction+of+C1q+promotes+emphysema.">Cigarette smoke - induced reduction of C1q promotes emphysema.</a> JCI Insight. 4, 1-17 (2019).</li><li>Shan, 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=Agonistic+induction+of+PPAR+g+reverses+cigarette+smoke+-+induced+emphysema+Find+the+latest+version:+Agonistic+induction+of+PPAR+&#947;+reverses+cigarette+smoke+-+induced+emphysema.">Agonistic induction of PPAR g reverses cigarette smoke - induced emphysema Find the latest version: Agonistic induction of PPAR &#947; reverses cigarette smoke - induced emphysema.</a> Journal of Clinical Investigation. 124, 1371-1381 (2014).</li><li>Hong, M. 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=Protective+role+of+gd+T+cells+in+cigarette+smoke+and+influenza+infection.">Protective role of gd T cells in cigarette smoke and influenza infection.</a> Nature Mucosal Immunology. 11, 834-908 (2018).</li><li>Kim, 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=Cigarette+smoke+induces+intestinal+inflammation+via+a+Th17+cell-neutrophil+axis.">Cigarette smoke induces intestinal inflammation via a Th17 cell-neutrophil axis.</a> Frontiers in Immunology. 10, 1-11 (2019).</li><li>Lu, W., 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+microRNA+miR-22+inhibits+the+histone+deacetylase+HDAC4+to+promote+T+H+17+cell+-+dependent+emphysema.">The microRNA miR-22 inhibits the histone deacetylase HDAC4 to promote T H 17 cell - dependent emphysema.</a> Nature Immunology. 16, 1185-1194 (2015).</li><li>Hendrix, A. Y., Kheradmand, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Role of Matrix Metalloproteinases in Development, Repair, and Destruction of the Lungs. Progress in Molecular Biology and Translational Science. 148, (2017).</li><li>Siggins, R. W., Hossain, F., Rehman, T., Melvan, J. N., Welsh, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cigarette+smoke+alters+the+hematopoietic+stem+cell+niche.">Cigarette smoke alters the hematopoietic stem cell niche.</a> Med Sci. 2, 37-50 (2014).</li><li>Kheradmand, F., You, R., Gu, B. H., Corry, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cigarette+smoke+and+DNA+cleavage+promote+lung+inflammation+and+emphysema.">Cigarette smoke and DNA cleavage promote lung inflammation and emphysema.</a> Transactions of the American Clinical and Climatological Association. 128, 222-233 (2017).</li><li>Ha, M. 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=Menthol+attenuates+respiratory+irritation+and+elevates+blood+cotinine+in+cigarette+smoke+exposed+mice.">Menthol attenuates respiratory irritation and elevates blood cotinine in cigarette smoke exposed mice.</a> PLoS ONE. , 1-16 (2015).</li><li>Moreno-Gonzalez, I., Estrada, L. D., Sanchez-Mejias, E., Soto, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smoking+exacerbates+amyloid+pathology+in+a+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">Smoking exacerbates amyloid pathology in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Nature Communications. 4, 1-10 (2013).</li><li>Madison, M. C., 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=Electronic+cigarettes+disrupt+lung+lipid+homeostasis+and+innate+immunity+independent+of+nicotine.">Electronic cigarettes disrupt lung lipid homeostasis and innate immunity independent of nicotine.</a> Journal of Clinical Investigation. 129, 4290-4304 (2019).</li></ol>

ここでは、マウスのWBIS用装置の構築に必要な情報をCSに提供する。システムの設置後、研究者が動物のニコチンまたはコチニンの送達用量に基づいてシステムを較正することが非常に重要である。装置は、タバコのパフのボリューム、パフ周波数、組み合わせた煙の暴露期間、および動物が各タバコの間に受け取る休息間隔を調整するために使用できるタイマーと圧力計が含まれています。?...

タバコの喫煙は、過去50〜60年の間にタバコを吸う成人の数が着実に減少しているにもかかわらず、米国の予防可能な疾患の主な原因の1つです。喫煙は、慢性閉塞性肺疾患(COPD)を含む肺および血液の複数の疾患に関連していることが広く知られている、肺気腫および慢性気管支炎2、3、4を含む疾患のグループ。米国疾病管理センター(CDC)によると、2014年、COPDは米国で3番目に主要な死因であり、1,500万人以上のアメリカ人がこの病気に苦しんでいました5。
CSはまた最近、クローン造血(CH)6、7、単一の造血幹細胞が不釣り合いに人の末梢血の大部分を産生する状態を発症するリスクが高いと関連している。この知見は、喫煙と骨髄機能との間の潜在的な関係を示す。CSの広範かつ非常に重要な健康への影響を考えると、病気のマウスモデルが生物医学研究の進歩の基礎であることを考えると、マウスのCSをモデル化するための効率的で手頃な価格のシステムを開発することは有用である。
ここでは、肺気腫や骨髄恒常症に対するCSの生体内効果を治療し、研究するための手頃なシステムを構築するためのステップバイステップガイドを提供します。この装置のアセンブリは、ユーザーが専門的な知識を持っている必要はありませんので、DIYアセンブリを可能にします。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 in fastener</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>756990</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 in Barbed Y connector</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89093-282</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 in straight tubing connector</td>
			<td>VWR</td>
			<td>62866-378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8 hex nipple</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>877221</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8 in threaded coupling fitting</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>877208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8 in threaded male adapter nipple fitting</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>877243</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10/32 (M) threaded straight connector</td>
			<td>Bimba</td>
			<td>EB60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/4 in 90-degree elbow CPVC fitting</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>22643</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/4 in chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) pipe</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>23814</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/4 in CPVC cap</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>23773</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/4 in CPVC Drip irrigation female adapter</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>194629</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/4 in diameter CPVC male adapter</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>23766</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8.5 L airtight container with lid (11.25in x 7.75in x 6 in)</td>
			<td>Komax</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Listed as &#34;Komax Biokips Large Bread Box | (280-oz) Large Storage Container&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass drain tube (1.75 in diameter x 8 in length)</td>
			<td>KIMAX</td>
			<td>6500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isonic Solenoid Valves</td>
			<td>Bimba</td>
			<td>V2A02-AW1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marlboro Red 100&#39;s</td>
			<td>Marlboro</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen swivel barbed connector</td>
			<td>Global Medical Solutions</td>
			<td>RES002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Panasonic Timer LT4H-W</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>LT4HW</td>
			<td>Item was built-in the valve controller by Shepherd Controls &#38; Associates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure regulator</td>
			<td>Allied Electronics and Automation</td>
			<td>70600552</td>
			<td>Also listed as &#34;Norgren R07-100-RGKA&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber stopper # 1 (one hole)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59581-163</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber stopper # 8.5 (one hole)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59581-389</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scireq inExpose system</td>
			<td>Scireq and Emka Technologies</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Commercial system used for comparison with our DIY WBIS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight barbed fitting (8mm opening)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10028-872</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thread Sealant tape</td>
			<td>Lowes</td>
			<td>1184243</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Threaded port adaptor</td>
			<td>Bimba</td>
			<td>P1SA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timeter Aridyne 2000 Medical Air Compressor</td>
			<td>MFI Medical</td>
			<td>AHC-TE20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timeter flowmeter</td>
			<td>Allied Healthcare Products</td>
			<td>15006-03YP2</td>
			<td>Also listed as &#34;Puritan Air Meter&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve Control system</td>
			<td>Shepherd Controls and Associates</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Company custom designed the valve control system for this model.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vinyl pipes</td>
			<td>Vitality Medical</td>
			<td>RES3007</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cigarette smoke exposure in mice using a whole-body inhalation system

米国の成人の14%近くが2018年にタバコを吸ったと報告されています。タバコの煙(CS)が肺や心血管疾患に及ぼす影響は広く研究されているが、血液や骨髄などの他の組織や器官におけるCSの影響は未だ完全に定義されていない。げっ歯類のCSの効果を研究するための適切なシステムを見つけることは非常に高価であり、市販のシステムの購入を必要とします。このように、我々は、マウスにおけるCSの病理学的影響を研究するための手頃な価格で信頼性の高い、汎用性の高いシステムを構築することに着手しました。この全身吸入暴露システム(WBIS)のセットアップは、CSときれいな空気への露出を交互にすることによってタバコの呼吸とふくらみを模倣する。ここでは、この日曜大工(DIY)システムが4ヶ月間のタバコの煙暴露の後にマウスの気道炎症および肺気腫を誘発することを示す。この装置を用いた骨髄における造血幹細胞および前駆細胞(HSPCs)に対するCSの全身吸入(WBI)の影響も示されている。

CS曝露の主な特徴の1つは肺の空気嚢(肺胞)の損傷および破壊によって特徴付けられる肺気腫である。したがって、最初の実験は、CSへの全身暴露を繰り返した際に、雌マウスの肺の肺の肺の変化を引き起こすDIYシステムの能力に焦点を当てた。CS投与レジメンは、CSを用いたマウスを治療し、肺気腫10、11、12、13、14、15、16の分子病態生理を研究するために...

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Cigarette Smoke Exposure in Mice using a Whole-Body Inhalation System

このプロトコルは、体内に構築された全身吸入(WBI)暴露システム(WBI)を用いたタバコの煙(CS)の病態生理学的影響の研究を示す。このシステムは、肺気腫および造血液に対するCS媒介効果の研究のために、制御された反復可能な条件下で動物をCSにさらす可能性がある。

全身吸入システムを用いたマウスのタバコの煙暴露

Close to 14% of adults in the United States were reported to smoke cigarettes in 2018. The effects of cigarette smoke (CS) on lungs and cardiovascular ...

Research

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Immunology and Infection

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