小鼠肺叶切除补偿性肺生长模型

摘要

小鼠肺切除术是研究代偿性肺生长的常用模型。该手术可与谱系示踪或转基因小鼠模型结合使用，以阐明其潜在机制。

摘要

在人类中，受损肺组织的修复和重塑过程受阻会导致多种急性和慢性肺部疾病，最终可能引发残疾或死亡。基于损伤的肺修复与再生动物模型受限于特定损伤引发的反应，难以区分与损伤反应及损伤消退相关的变化和与肺修复及肺再生相关的变化。然而，利用动物模型识别这些修复和再生信号通路，对于开发旨在改善肺损伤后肺功能的新疗法至关重要。小鼠肺切除模型利用代偿性肺生长来分离出与修复和再生相关的信号，从而更清晰地界定肺泡再分隔的机制。本文中，我们描述了进行小鼠肺切除术和假手术（sham pneumonectomy）的技术方法。该技术可与谱系示踪或其他转基因小鼠模型联合使用，以阐明肺修复与再生的分子和细胞机制。

引言

肺的主要功能是实现机体与大气之间的氧气和二氧化碳交换。在人类中，多种先天性和后天性病症可导致肺表面面积减少，进而引起肺功能受损。尽管临床上已采用吸入性糖皮质激素、支气管扩张剂、补充氧气以及长期机械通气等多种疗法来减轻肺功能受损所带来的后果^1-3理想的治疗方法应能促进功能性肺组织的再生—— 即， 肺再生

哺乳动物组织再生已有充分记录。非洲刺毛鼠能够在不形成疤痕的情况下再生大面积皮肤⁴。人类远端指骨在损伤或截除后可再生^5-7。肺切除术（PNX）后，小鼠⁸、大鼠⁹、狗¹⁰和人类¹¹均会发生补偿性肺生长。根据定义，补偿性肺生长不仅包括现有肺泡腔的扩张，还包括这些扩大的肺泡腔重新分隔，并伴随相关微循环的扩展¹²。基因表达分析表明，该模型重现了肺发育过程中的许多信号事件¹³。小鼠肺切除术后四周，肺泡表面积可恢复至与假手术动物相当的水平¹⁴。在本论文中，我们描述了小鼠肺切除术及假手术操作的具体步骤。

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方案

注意：动物使用声明：本研究中的所有操作均经辛辛那提儿童医院机构动物使用与护理委员会（IACUC）批准，并遵循其指南进行。8周龄雄性C57BL/6J小鼠购自杰克逊实验室（Jackson Laboratories，缅因州巴港），在使用前允许其适应环境一周。手术前，动物饲养于无病原体屏障设施中，自由摄取经高压灭菌的饲料和过滤水ad libdium。每只小鼠笼具均配备独立的空气和水源，饲养室保持12小时昼夜循环。手术后恢复期间，小鼠饲养在带过滤顶盖的笼具中，自由摄取高压灭菌饲料ad libidum，并通过饮水瓶提供过滤水。

1. 仪器准备

1. 使用回形针和图钉制作6个皮肤牵开器。将拉直的回形针缠绕在图钉的针柄上，一端留出5 cm长的直钢丝，并在钢丝末端弯成一个0.5 cm的“U”形钩。
2. 使用塑料薄膜制作若干块15 × 15 cm的方形手术巾。每只小鼠准备一块敷料，每块薄膜之间夹一张纸巾。
3. 将所有手术器械与一叠12 × 12英寸的软木板、纱布和棉签一起灭菌。

2. 小鼠准备

1. 使用 2% 异氟烷诱导麻醉。称量动物体重。
2. 在专用手术准备区域，用电剃刀剃除小鼠左侧胸壁及颈部区域的毛发。
3. 在小鼠眼睛上涂抹一滴人工泪膏。
4. 用氯己定和异丙醇对颈部和左侧....

结果

PNX小鼠与假手术小鼠体重变化曲线见图6。据我们观察，PNX组与假手术组小鼠的存活率均稳定在95%–100%。关于该模型中右肺再生过程及预期时间进程的详细描述，可参考Gibney et al.¹⁵ 和 Wang et al.¹⁴ 的相关文献。

为了成功实施小鼠部分肺切除术（PNX）和小鼠假性肺切除术，必须避免一些常见的错误。

气管插管：许多学习小鼠肺切除（PNX）技术的研究人员在进行气管插管时存在困难。由于小鼠的喉部位置靠前，气管导管必须穿过声带，因此导管容易误入食管。如图1A所示，钝头导管应尽可能向前倾斜，沿中线贴合舌体的曲度进入，然后轻柔施压将其送入气管。应通过视觉确认导管位于气管中段位置（图1B）。可通过轻轻左右移动导管并观察气管是否随之移动，以确认导管是否正确置于气管内。正确置管的另一确认方式是观察到双侧胸廓起伏。下文将介.......

讨论

我们提供了迄今为止关于小鼠PNX及小鼠假性PNX操作程序最详尽的描述。我们已向读者指出了学习该操作过程中研究者常遇到的若干常见问题，并概述了本实验室为避免这些问题而开发的多种技术方法。其他使用该模型的实验室可能已发展出其他技术改进方法或使用不同的仪器。在评估不同技术之间的差异时，研究者需自行判断这些差异是否会对实验结果产生显著影响。

小鼠单侧肺切除（PNX）的代偿性肺生长模型相较于其他肺修复与再生动物模型具有诸多优势。首先，目前可获得的大量转基因小鼠品系使得大多数实验室能够开展谱系示踪、基因过表达以及常规的靶向基因敲除实验¹⁶。其次，用于定量评估肺泡再生的形态计量学技术已有详尽描述¹⁷。第三，采用该模型的成本适中。这些手术操作所需的专用设备仅有血管夹施加器和钝头Cohan-Vannas弹簧剪。其余所有器械通常均可在小鼠外科手术包中获得，或可通过小鼠外科核心设施获取。第四，随着操作经验的积累，小鼠PNX及假手术（sham PNX）操作相对快捷，可在同一天内完成多台手术。最后，与其它动物模型相比，小鼠体型较小、饲养条件要求较低，且繁殖简便，因.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
6 英寸血管夹施加器	Teleflex Medical (WECK)	137062
Horizon 小型钛合金红色夹子	Teleflex Medical (WECK)	1201
窄型 12 cm 弯曲镊子	Fine Science Tools	11003-12
带锯齿的 10 cm 弯曲 Graefe 镊子	Fine Science Tools	11052-10
Castroviejo 持针器	Fine Science Tools	12565-14
直型 9 cm 斜视剪刀（钝头）	Fine Science Tools	14075-09
直型 8.5 cm 硬质精细剪刀	Fine Science Tools	14090-09
直型钝头 Cohan-Vannas 弹簧剪刀	Fine Science Tools	15000-12
皮肤胶	Gluture	32046
22 G 血管导管
24 G 血管导管
3 ml 鲁尔锁注射器
4 个短牵开器
2 个长牵开器
5-0 Prolene 缝线配弯曲切割针	Ethicon	8698G
0.5 ml 注射器配 27 G 针头
生理盐水
丁丙诺啡
Press-n-Seal 保鲜膜	Glad Products Company
12 x 12 英寸软木板堆	Office Depot
70% 乙醇
聚维酮碘
小鼠呼吸机	Hugo Sachs Elektronnik	Minivent Type 845
异氟烷蒸发器	OHMEDA	Excel 210 SE
人工泪液软膏	Puralube	NDC: 17033-211-38