هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) لتحديد المناطق ذات التهوية في نموذج التليف الرئوي الناجم عن البليومايسين أحادي الجانب عن طريق التقطير داخل القصبة الهوائية على الجانب الآفة.
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) لتحديد المناطق ذات التهوية في نموذج التليف الرئوي الناجم عن البليومايسين أحادي الجانب عن طريق التقطير داخل القصبة الهوائية على الجانب الآفة.
التليف الرئوي (PF) هو مرض رئوي خلالي تدريجي لا رجعة فيه يتميز بسوء التشخيص وخيارات العلاج المحدودة. يمكن أن يؤدي نموذج الفأر التقليدي للتليف الرئوي الناجم عن تقطير بليومايسين داخل القصبة الهوائية إلى توزيع غير متكافئ للأدوية وارتفاع معدلات الوفيات. تتيح طريقة التقطير المكررة داخل القصبة الهوائية من جانب واحد لإدارة البليومايسين في الفئران إنشاء نموذج تليف رئوي أكثر اتساقا وتحكما ، مما يوفر محاكاة أفضل للمرض لدى البشر. نقدم هنا بروتوكولا لاستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) لتحديد المناطق ذات التهوية في نموذج التليف الرئوي الناجم عن بليومايسين أحادي الجانب عن طريق التقطير داخل القصبة الهوائية على الجانب الآفة. يسمح هذا النهج بالقياس الكمي للحجم الكلي للرئة ومناطق الرئة ذات التهوية ، مما يوفر مقياسا حساسا ودقيقا لتطور المرض والاستجابة للعلاج. تتضمن هذه الدراسة التخدير ، والإدارة الدقيقة للأدوية ، والمسح بالتصوير المقطعي المحوسب ، والمعالجة اللاحقة باستخدام برنامج 3D Slicer لتحليل الصور. أظهر تحليل حجم الرئة من جانب واحد بعد العلاج بالبليومايسين انخفاضا معتدا به في حجم الرئة مقارنة بالضوابط الضابطة. أكد تلطيخ ماسون ثلاثي الألوان وجود وترسب الكولاجين المتزايد في الفئران المعالجة ب BLM. هنا ، قمنا بتقييم التليف الرئوي في النماذج قبل السريرية من خلال إجراء التحليل الحجمي للرئة من جانب واحد باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق ، مما يوفر للباحثين طريقة تقييم دقيقة وشاملة لتقييم التدخلات العلاجية في دراسات PF.
التليف الرئوي (PF) هو مرض رئوي مدمر لا رجعة فيه مع طرق علاج محدودة. يتراوح معدل الإصابة العالمي ب PF من 1 إلى 13 لكل 100,000 فرد ، مع زيادة كبيرة في الانتشار لوحظت مع تقدم سن1. على الرغم من الجهود الكبيرة التي بذلت على مدى العقود الماضية ، لا يزال المشهد العلاجي ل PF محدودا ، مع وجود عاملين مضادين للتليف فقط ، نينتيدانيب وبيرفينيدون ، معتمدان حاليا لعلاج PF2. التسبب في المرض الأساسي للتليف الرئوي معقد للغاية ، ويشمل جوانب مختلفة من علم وظائف الأعضاء الجزيئي والخلوي3. تعد النماذج الحيوانية التجريبية في الجسم الحي ، التي تسببها عوامل مختلفة ، حاليا أدوات أساسية للتحقيق في الآليات المسببة للأمراض والأنماط الظاهرية للمرض.
نموذج فأر التليف الرئوي الناجم عن البليومايسين ، والذي يتم إعطاؤه عن طريق التقطير داخل القصبة الهوائية ، معترف به على نطاق واسع لتوضيح الآليات الخلوية والجزيئية الأساسية ولتحديد الأهداف العلاجيةالمحتملة 4. ومع ذلك ، فإن التوزيع غير المتماثل وغير الانتقائي للبليومايسين المغرس داخل القصبة الهوائية يمكن أن يؤدي إلى معدلات وفيات عالية ، ويرجع ذلك أساسا إلى التليف غير المتجانس وإصابة الرئة الثنائية5،6. لمعالجة هذه المشكلة ، اقترحنا نهجا أحادي الجانب للإعطاء داخل القصبة الهوائية لضمان توصيل متساو للعوامل التجريبية داخل الرئة اليسرى ولتقليد العملية المرضية التي لوحظت بشكل أفضل في مرضى PF7،8،9. إلى جانب ذلك ، يمكن أيضا استخدام تقنية الإدارة الأحادية الجانب لتقييم الأدوية التي تتطلب توزيعا موضعيا أو للتدخلات التجريبية الأخرى التي تستهدف رئة معينة.
في النماذج قبل السريرية ، أصبح التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) ذا قيمة متزايدة للتحقيق في أمراض الرئة وأثبت أنه أداة قوية للدراسات الطولية ، وقادرة على توفير بيانات نوعية وكمية لمراقبة تطور المرض وكذلك الاستجابة للتدخلاتالعلاجية 10. تم استخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق لتقييم الحجم الكلي والمناطق ذات التهوية وغير جيدة التهوية ومورفولوجيا الشعب الهوائية وكثافة الأنسجة. بناء على دراساتنا السابقة ، قمنا بتطوير طريقة تصوير جديدة تم فيها استخدام التصوير المقطعي المحوسب الصغير لتحليل حجم الرئة أحادي الجانب وتقييم مستويات التليف في نموذج الفئران لتليف الرئة7،8،9. تسمح هذه الطريقة بالقياس الكمي لمناطق الرئة الهوائية ، مما يوفر مقياسا أكثر دقة وحساسية لتطور المرض والاستجابة للعلاج.
تقدم هذه الدراسة طريقة تحليل حجم الرئة ذات التهوية أحادية الجانب مشتقة من فحوصات التصوير المقطعي المحوسب المجهري في الفئران التي عولجت بالبليومايسين. تقدم هذه الطريقة المبتكرة تقييما أكثر دقة وشمولية لتليف الرئة ، مما قد يغير كيفية تقييمنا لفعالية التدخلات العلاجية في الدراسات قبل السريرية. تساهم هذه الدراسة في تحسين ممتاز في تحليل نماذج التليف الرئوي قبل السريري ، مما يوفر طريقة تحليل كمي قوية لتقييم آثار العلاج جنبا إلى جنب مع تطور المرض.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على جميع التجارب على من قبل لجنة رعاية واستخدامه بجامعة قوانغتشو الطبية. أجريت التجارب على ذكور C57BL / 6 من الفئران البالغة من العمر 6-8 أسابيع ، 25-30 جم. تم إيواء الفئران تحت دورة ضوء / ظلام مدتها 12 ساعة (الضوء: 25 لوكس) مع إمكانية الوصول إلى الطعام والماء وتم تعيينها عشوائيا لمجموعات التحكم و BLM.
1. التقطير الرئوي أحادي الجانب داخل القصبة الهوائية
2. التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (التصوير المقطعي المحوسب الصغير)
ملاحظة: تم فحص الفئران باستخدام نظام التصوير المقطعي المحوسب الصغير وفقا لتعليمات الشركة المصنعة.
3. المعالجة اللاحقة للتصوير المقطعي المحوسب الدقيق: تجزئة الرئة الانتقائية أحادية الجانب وتحليل الحجم
ملاحظة: تم إجراء معالجة الصور والتحليل الكمي باستخدام البرنامج المجاني مفتوح المصدر 3D Slicer (http://www.slicer.org) ، باتباع تعليمات الشركة المصنعة. تم تطبيق نطاقات وحدة Hounsfield السريرية (HU) لنافذة الرئة لتطبيع صور HU ، وتقسيم حمة الرئة إلى مناطق ذات تهوية طبيعية ([-1000 ، -350] HU) كما تم الإبلاغ عنهسابقا 8،9،11. يتم توضيح إجراءات معالجة الصور على النحو التالي:

الشكل 1: واجهة برنامج 3D Slicer. يعرض الشكل الواجهة التشغيلية الرئيسية لبرنامج 3D Slicer. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: صور التصوير المقطعي المحوسب للتليف الرئوي الناجم عن التقطير أحادي الجانب داخل القصبة الهوائية في الفئران. وجهات النظر المحورية والإكليلية والسهمية ، جنبا إلى جنب مع إعادة بناء الرئة ثلاثية الأبعاد بعد تقطير البليومايسين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: تعديل معلمة العرض السهمي. يوضح الشكل تعديل المعلمات ، مما يتيح التصور والتحليل الدقيقين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تحرير التجزئة وتعديلات المعلمات. يوضح الشكل عملية تحرير التجزئة وتعديلات المعلمات المقابلة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5: تجزئة ثلاثية الأبعاد للرئة اليمنى. تتضمن العملية ثلاث خطوات متسلسلة: تحرير المكونات المتصلة لتجزئة الرئة (الخطوة 1) ، وتحديد الاحتفاظ بالجزيرة المحددة لعزل الرئة اليمنى (الخطوة 2) ، والنقر فوق إظهار 3D لعرض النموذج في لوحة التصور (الخطوة 3). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 6: إعادة بناء 3D للرئة اليسرى بناء على تحليل التصوير المقطعي المحوسب الدقيق. تمت معالجة صور التصوير المقطعي المحوسب للصدر المحوري طبقة تلو الأخرى لتقسيم المناطق التهوية ، وتحديد الحجم المجيد للتهوية ، وإعادة بناء نموذج ثلاثي الأبعاد. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 7: إعادة بناء الرئة ثلاثية الأبعاد بناء على تحليل التصوير المقطعي المحوسب الدقيق لحجم الرئة تحت التهوية في نموذج التليف الرئوي أحادي الجانب. تم تصدير النماذج المعاد بناؤها بتنسيقات محددة إلى أدلة محددة مسبقا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 8: دليل حفظ الصور. يحدد الشكل الخطوات المتسلسلة لحفظ الصور ، بدءا من بدء وظيفة الحفظ عبر قائمة لقطة شاشة التعليقات التوضيحية إلى تحديد التنسيقات وتحديد مسارات التخزين. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 9: التحليل الإحصائي القائم على التصوير المقطعي المحوسب الصغير في نموذج التليف الرئوي أحادي الجانب. تم تحليل البيانات الكمية المستمدة من المناطق ذات التهوية العادية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. تلطيخ ماسون trichome
5. تحليل التعلم الآلي للتلوين ثلاثي الألوان من Masson
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوضح الشكل 10A-D نتائج تغيرات حجم الرئة وتحليل التلوين.
لتقييم تأثير البليومايسين (BLM) على أنسجة الرئة ، أجرينا تحليلا مقارنا لأحجام الرئة بين المجموعات المعالجة بالمحلول الملحي (Ctrl) والمجموعات المعالجة ب BLM باستخدام تقنيات التصوير ثلاثية الأبعاد. ينخفض حجم الرئة اليسرى بشكل كبير في مجموعة BLM مقارنة ب Ctrl. يظهر القياس الكمي لحجم الرئة اليسرى (مم3) انخفاضا كبيرا في مجموعة BLM (الشكل 10 أ
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التليف الرئوي هو مرض مدمر يتميز بالتندب التدريجي لأنسجة الرئة ، مما يؤدي إلى انخفاض في وظائف الرئة ، وفي النهاية ، فشل الجهازالتنفسي 1. يعد نموذج فأر التليف الرئوي ، الناجم عن عوامل دوائية مختلفة وطرق الإدارة ، أداة أساسية لفهم تطور المرض وتقييم فعالية العلاجات المحتملة ، لا سيما في تقطير البليومايسين داخل القصبةالهوائية 13. ومع ذلك ، فإن نموذج التقطير داخل القصبة الهوائية للبلومايسين له قيود ، بما في ذلك التوزيع غير المتكافئ للبليومايسين ف...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من خلال منح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82300092) والبحوث المستقلة للمختبر الرئيسي للدولة لأمراض الجهاز التنفسي (SKLRD-Z-202302) وتمويل مشروع بناء القدرات الابتكارية لمعاهد أبحاث مقاطعة قوانغدونغ (KD032024001).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 0.9٪ محلول ملحي | هوبيو | HBPP008-100 | |
| إبرة حادة 22 جرام | دينار بحريني | 383922 | |
| 3D Slicer منصة حوسبة الصور | 3D Slicer | https://www.slicer.org/ | |
| بليومايسين | MCE | HY-17565 | |
| إيزوفلوران | RWD | 510-22 راند | |
| طقم ماسون للبقع | ياسين | 60532ES58 | |
| التصوير المقطعي المحوسب الصغير | بينسنغ | SNC-100 | |
| فلك | تحليل صورة المدار | https://www.orbit.bio/ | |
| بنتوباربيتال الصوديوم | سيغما | ص 3761 | |
| منظار الحنجرة للحيوانات الصغيرة | أدوات يويان | سي جي -02 م | |
| SPSS | آي بي إم | الإصدار 19.0 | |
| بطانية دافئة | مختبر أنيمي تك | خط الطول 16-0323 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن