已采用博来霉素建立多种肺纤维化动物模型,以阐明肺纤维化的发病机制并寻找新的药物靶点。然而,大多数针对肺组织的肺纤维化模型存在药物分布不均的问题。本文提出一种通过鼻腔雾化博来霉素诱导的均匀性肺纤维化模型。
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已采用博来霉素建立多种肺纤维化动物模型,以阐明肺纤维化的发病机制并寻找新的药物靶点。然而,大多数针对肺组织的肺纤维化模型存在药物分布不均的问题。本文提出一种通过鼻腔雾化博来霉素诱导的均匀性肺纤维化模型。
肺纤维化是多种人类肺部疾病的特征,这些疾病由不同病因引起。由于治疗选择较为有限,小鼠模型仍然是开发新型抗纤维化策略的重要工具。本研究通过鼻腔雾化给予博来霉素(BLM),建立一种能紧密模拟临床疾病特征的肺纤维化小鼠模型。C57BL/6小鼠通过鼻腔雾化接受BLM(7 U/mL,每日30分钟),连续给药3天,并于第9、16或23天处死,以观察肺组织中的炎症和纤维化变化。经鼻腔雾化的BLM直接作用于肺部,导致广泛且均匀的肺部炎症和纤维化。因此,我们成功构建了一种典型的人类肺纤维化实验小鼠模型。该方法可广泛用于研究不同鼻腔雾化制剂对肺部病理生理的影响,并可用于验证新型抗炎和抗纤维化治疗手段。
肺纤维化是一种进行性疾病,其特征是肺间质中细胞外基质成分(主要为I型胶原)过度沉积,导致肺功能受损1。肺纤维化的病理生理机制复杂,目前的治疗选择十分有限。小鼠模型仍是研究该疾病发生与发展相关致病机制以及新药研发策略的重要工具。
多种肺纤维化动物模型依赖于博来霉素的气管内灌注2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12然而,博来霉素(BLM)在肺部引起的纤维化改变分布并不均匀,且动物在灌注过程中存在窒息风险。尽管腹腔注射BLM可诱导肺部产生相对均匀的纤维化改变,但由于药物靶向性不足,需要多次给药。经气管雾化给药 通过 喉镜给药无需气管切开或穿刺,药物在肺部的分布效果最佳。然而,气溶胶颗粒较大(5–40 µm),因此无法到达肺组织的胸膜下区域。
本研究通过鼻腔雾化给予博来霉素(BLM)。雾化过程中,小鼠自主呼吸并吸入药物颗粒。雾化颗粒的大小为2.5–4 µm,不仅可在肺内均匀分布,还能到达胸膜下区域。在低倍镜下,特发性肺纤维化(IPF)患者最显著的肺组织病理学特征包括:病变程度不一、分布不均、不同阶段的病变呈交替分布,以及间质性炎症、纤维化病变和蜂窝肺改变与正常肺组织交替存在。这些病理改变主要累及外周胸膜下实质或细支气管周围的肺小叶间隔。因此,由于该方法能使BLM颗粒到达肺部胸膜下区域,该模型能够很好地模拟人类疾病的临床特征。
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中日友好医院(中国北京)动物实验伦理委员会批准了本研究中涉及小鼠的所有实验程序(编号:190108)。小鼠饲养于中日友好医院临床医学研究所的无菌动物房内,室温为20–25 °C,相对湿度为40%–70%,动物照度为15–20 LX,光照与黑暗交替各12小时。动物可自由获取食物和饮水。
1. 小鼠
2. 鼻内博来霉素雾化
3. 肺组织处理
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通过雾化博来霉素(BLM)诱导肺损伤,对照组动物则雾化等体积的生理盐水。小鼠每天雾化一次,每次30分钟,连续3天,BLM浓度为7 U/mL。在给予BLM后的第9、16和23天处死小鼠,进行H&E染色(图2B)。与对照组小鼠相比,接受BLM的小鼠肺组织中出现弥散性肺炎性病变,表现为正常肺泡结构丧失、间隔增厚、肺泡扩大,以及间质和支气管周围区域炎性细胞浸润增加。通过观察显微镜下视野,评估每份肺组织切片中纤维化改变的严重程度,并以平均严重程度评分(Ashcroft评分)表示。BLM-D9、BLM-D16和BLM-D23组小鼠的Ashcroft评分均高于对照组小鼠(图2C)。
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经气管注射博来霉素可在双肺诱发急性炎症和纤维化反应,可被视为建立人类间质性肺疾病实验小鼠模型的有效方法。经气管给药是最常用的给药途径。2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12药物进入气管后,通过直立旋转使博来霉素在肺组织中均匀分布,从而导致肺部一致性的纤维化。博来霉素可被给予 通过
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作者声明无利益冲突。
本工作得到国家自然科学基金(编号:92068108)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 博来霉素 | Bioway/Nippon Kayaku Co Ltd | DP721 | 纤维化模型药物 |
| 注射用0.9%生理盐水 | 贝朗医疗(天津)有限公司 | 博来霉素配制 | |
| 1 mL注射器 | BD | 300481 | 动物麻醉 |
| 10%中性福尔马林缓冲液 | 泰和立达生物科技有限公司 | 肺组织固定 | |
| 15 mL离心管 | Corning | 430790 | 麻醉前准备 |
| 20 °C冰箱 | New-fly集团 | BCD-213K | 药物储存 |
| 4 °C冰箱 | New-fly集团 | BCD-213K | 药物储存 |
| Adobe Illustrator CC2020 | Adobe | 图像处理 | |
| 蓝色背衬液 | 北京化工厂 | 组织染色 | |
| 超净工作台 | 苏州苏洁净化设备有限公司 | 博来霉素配制 | |
| 分化液 | 北京化工厂 | 组织染色 | |
| 电子天平 | METTLER TOLEDO | AA-160 | 麻醉前准备 |
| 伊红染液 | 北京益利精细化学品有限公司 | 组织染色 | |
| 加热垫 | HIDOM | 小鼠孵育 | |
| 苏木精染液 | 北京益利精细化学品有限公司 | 组织染色 | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | Hyclone | SH30256.01 | 清洗肺组织 |
| Photoshop绘图软件 | Adobe | 图像处理 | |
| SCIREQ INEXPOSE | EMKA生物技术(北京)有限公司 | 雾化装置 | |
| 正置荧光显微镜 | Olympus | BX53 | 观察切片 |
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