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 e PE foram apoiados pela concessão do NIH R01HL140398 e uma bolsa da Fundação Gilson Longenbaugh. A DEMM e a KK foram apoiadas pelas bolsas DO NIH R01HL136333 e R01HL134880 (KYK), e uma bolsa da Helis Medical Research Foundation. A DEMM também é apoiada pela Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study. A PE também conta com o apoio do Programa de Bolsas de Pesquisa em Ciências da Saúde Ambiental de Precisão NIEHS T32 ES027801. O JC e o MF são apoiados pelo Tobacco Research Funds do Departamento de Epigenética e Carcinogênese Molecular e pelo Centro de Epigenética (Prêmio Acadêmico para MF) da MD Anderson. FK e YZ são apoiados pelas bolsas NIH R01 ES029442-01 e R01 AI135803-01, bem como a concessão do Mérito VA CX000104. Este projeto foi apoiado pelo Núcleo de Citometria e Triagem Celular da Baylor College of Medicine com financiamento do CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), do NIH (CA125123 e RR024574), e da assistência de Joel M. Sederstrom.

Todos os animais envolvidos nos experimentos e no desenvolvimento dessa técnica estão sob nosso protocolo de uso animal aprovado pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) e pelas instituições Baylor College of Medicine e MD Anderson que são credenciadas pela Associação de Avaliação e Acreditação de Cuidados Com Animais Laboratoriais (AAALAC).
1. Construção do aparelho
<ol><li>Montagem do compressor de ar com o sistema da válvula.
	<ol>
<li...

<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>

Aqui fornecemos as informações necessárias para a construção de um aparelho para WBIS de ratos para CS. Após a instalação do sistema, é extremamente importante que os pesquisadores calibram o sistema com base na dose entregue de nicotina ou cotinina em animais. O aparelho contém um temporizador e medidores de pressão que podem ser usados para ajustar o volume do puff de cigarro, a frequência do puff, o período combinado de exposição à fumaça e os intervalos de descanso que os animais recebem entre cada c...

O tabagismo continua sendo uma das principais causas de doenças evitáveis nos EUA, apesar do declínio constante do número de adultos fumantes de cigarros nos últimos 50-60 anos1. É amplamente conhecido que o tabagismo está ligado a múltiplas doenças dos pulmões e do sangue, incluindo doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), um grupo de doenças que inclui enfisema e bronquite crônica2,3,4. De acordo com o Center for Disease Control (CDC), em 2014, a DPOC foi a terceira principal causa de morte nos Estados Unidos, com mais de 15 milhões de americanos sofrendo dessa doença5.
CS também tem sido recentemente associado a um maior risco de desenvolver hematopoiese clonal (CH)6,7, uma condição na qual uma única célula-tronco hematopoiética produz desproporcionalmente uma grande porcentagem do sangue periférico de uma pessoa. Este achado indica uma conexão potencial entre o tabagismo e a função da medula óssea. Dadas as implicações de saúde generalizadas e altamente significativas da CS e dado que os modelos murinos de doenças são uma pedra angular do progresso na pesquisa biomédica, é útil desenvolver sistemas eficientes e acessíveis para o modelo CS em camundongos.
Aqui, fornecemos um guia passo-a-passo para a construção de um sistema acessível para o tratamento e estudo dos efeitos in vivo da SC sobre enfisema pulmonar e homeostase de medula óssea. A montagem deste equipamento não exige que o usuário tenha conhecimento especializado e, portanto, permite a montagem DIY.

<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

Cerca de 14% dos adultos nos Estados Unidos foram reportados a fumar cigarros em 2018. Os efeitos da fumaça do cigarro (SC) nos pulmões e nas doenças cardiovasculares têm sido amplamente estudados, no entanto, o impacto da SS em outros tecidos e órgãos, como sangue e medula óssea, permanece incompletamente definido. Encontrar o sistema apropriado para estudar os efeitos da CS em roedores pode ser proibitivamente caro e exigir a compra de sistemas disponíveis comercialmente. Assim, pretendemos construir um sistema acessível, confiável e versátil para estudar os efeitos patológicos da CS em camundongos. Esta configuração de exposição à inalação do corpo inteiro (WBIS) imita a respiração e o inchaço dos cigarros, alternando a exposição ao CS e ao ar limpo. Aqui mostramos que este sistema "faça você mesmo" (DIY) induz inflamação das vias aéreas e enfisema pulmonar em camundongos após 4 meses de exposição à fumaça de cigarro. Os efeitos da inalação do corpo inteiro (AIC) da CS sobre as células hematopoiéticas e progenitoras (HSPCs) na medula óssea usando este aparelho também são mostrados.

Uma das principais marcas da exposição à CS é o enfisema que é caracterizado pelos danos e destruição de sacos de ar (alvéolos) no pulmão. Assim, os experimentos iniciais se concentraram na capacidade do sistema DIY de provocar alterações enfisemasas nos pulmões de camundongos fêmeas após repetida exposição do corpo inteiro à SC. O regime de dosagem de CS foi escolhido com base em nossas publicações anteriores em que utilizamos o sistema DIY descrito aqui para tratar camundongos com CS e estudar a fisi...

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

Este protocolo demonstra o estudo dos efeitos fisiofisiológicos da fumaça do cigarro (SC) com um sistema de exposição de inalação total (WBI) construído internamente. Este sistema pode expor animais a CS sob condições repetíveis controladas para pesquisa de efeitos mediados pela CS em enfisema pulmonar e hematopoiese.

Exposição à fumaça de cigarro em camundongos usando um sistema de inalação de corpo inteiro

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

JoVE Journal

Immunology and Infection

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Using Bioluminescent Imaging to Investigate Synergism Between Streptococcus pneumoniae and Influenza A Virus in Infant Mice

Usando imagens Bioluminescent para Investigar sinergismo entre Streptococcus pneumoniae E Vírus da Influenza A em Ratos infantil

During the 1918 influenza virus pandemic, which killed approximately 50 million people worldwide, the majority of fatalities were not the result of ...

Imunologia e Infecção

Development of a Negative Selectable Marker for Entamoeba histolytica

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Desenvolvimento de um marcador negativo selecionáveis ​​para Entamoeba histolytica</em

Entamoeba histolytica is the causative agent of amebiasis and infects up to 10% of the world's population. The molecular techniques that have enabled the ...

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Inferência genotípica do HIV-1 Tropismo Usando de base populacional de Seqüenciamento V3

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Imaging is a valuable technique that can be used to monitor biological processes.  In particular, the presence of cancer cells, stem cells, specific ...

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Indução de paralisia e lesão do sistema Visual em camundongos por específicos de células T para Neuromielite Óptica Autoantigen Aquaporin-4

While it is recognized that aquaporin-4 (AQP4)-specific T cells and antibodies participate in the pathogenesis of neuromyelitis optica (NMO), a human ...

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Adult mouse models have been widely used to understand the mechanism behind disease progression in humans. The applicability of studies done in adult ...

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Humanized mice provide a sophisticated platform to study human immunodeficiency virus (HIV) virology and to test antiviral drugs. This protocol describes ...

Studying Effects of Cigarette Smoke on Pseudomonas Infection in Lung Epithelial Cells

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