此处,我们提出一种经气管递送脂多糖(LPS)的实验方案 通过 无创经口咽气管插管。该方法可最大限度地减少手术操作对动物造成的创伤,并能准确地将LPS输送至气管,进而进入肺部。
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此处,我们提出一种经气管递送脂多糖(LPS)的实验方案 通过 无创经口咽气管插管。该方法可最大限度地减少手术操作对动物造成的创伤,并能准确地将LPS输送至气管,进而进入肺部。
由脂多糖(LPS)或内毒素诱导的急性肺损伤(ALI)小鼠模型,至今仍是急性肺损伤或急性炎症动物研究中最常用的模型之一。目前在急性肺损伤小鼠模型中最为常用的方法包括腹腔注射LPS以及经气管切开进行LPS气管灌注。然而,前一种方法缺乏对肺部的靶向性,并可能损害其他器官;后一种方法则会引起手术创伤、感染风险以及较低的存活率。本文推荐一种用于小鼠LPS滴注的无创经口咽气管插管方法。该方法借助气管插管装置,将LPS通过口咽腔无创地导入气管,进而灌注至肺部。此方法不仅可确保对肺部的靶向给药,还能避免动物遭受损伤和死亡风险。我们预期该方法将在急性肺损伤研究领域得到广泛应用。
急性肺损伤(ALI)是一种常见的临床综合征。在多种致病因素作用下,肺上皮细胞和血管内皮细胞的生理屏障遭到破坏,导致肺泡通透性增加,从而引起肺顺应性下降、肺水肿以及严重的低氧血症1。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是ALI最严重的形式。目前认为,失控的炎症反应和氧化应激损伤是导致ALI以及更严重的ARDS的主要原因2。当肺泡上皮细胞因创伤而直接受损时,会激活肺泡巨噬细胞的炎症反应链,进而引发肺部炎症3。全球范围内,每年有超过300万例急性ARDS患者,约占重症监护病房(ICU)入院人数的10%;此外,重症病例的死亡率高达46%4,5,6。因此,有必要建立合适的ALI动物模型以研究其发病机制。小鼠是研究ALI最常用的实验动物,因其呼吸道能够很好地模拟人类呼吸道,适用于ALI相关研究。此外,ALI表现为大量炎性细胞浸润、肺血管通透性升高和肺水肿。血清中炎症因子的变化以及肺组织干湿重比可反映ALI的严重程度7。
目前,建立小鼠LPS诱导急性肺损伤(ALI)模型的主要方法包括经鼻给药和手术气管插管8,9在此,我们提出一种将LPS递送至气管的新方法 通过 无创经口咽插管法。该方法利用带有光源的插管器定位小鼠气管,随后将LPS递送至气管和肺部。与经鼻给药方法相比,该方法可更准确地将LPS递送至肺部。与手术法气管插管相比,该方法无需手术操作,避免造成创伤,减轻小鼠疼痛10因此,该方法可用于建立更具说服力的急性肺损伤小鼠模型。
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动物实验方案已通过成都中医药大学管理委员会的审查和批准(记录编号:2021-11)。本研究使用雄性C57/BL小鼠(20–25 g,6–8周龄)。实验期间,小鼠饲养于动物饲养箱中,可自由饮水和进食。
1. 准备
2. 测试化合物的制备
3. 非侵入性口咽部滴注
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通过检测脂多糖(LPS)滴注后12小时小鼠炎性细胞因子TNF-α的表达水平及肺组织干湿重比,验证了本研究所提出的LPS滴注方法。实验共设四组:空白对照组(未接受任何处理)、手术气管插管组16、鼻内滴注组17,18以及无创经口咽插管组(n = 6)。与空白对照组相比,无创经口咽插管组小鼠血清中TNF-α水平显著升高(图8A);肺组织干湿重比亦显著增加(图8B),达到与手术气管插管组相当的水平。数据采用非配对单因素方差分析(ANOVA)及事后多重比较的Tukey-Kramer检验进行统计学分析。所有数据均以均值 ± 标准误(SEM)表示,以p < 0.05为差异具有统计学意义。
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最初,我们通过观察口腔内部来寻找气管的位置19。然而,在此过程中,我们发现C57/BL小鼠的气管较窄,若无内窥镜等设备的辅助,很难通过该方法准确找到位置20。经过进一步探索,我们发现插管灯的光线能够穿透体表,使操作者能够判断导管的位置21。
为了检查导管是否进入气管,最初我们尝试使用一块小镜子,该镜子通过放置在冰上进行冷却。插管后,我们将镜子靠近套管口。如果镜子上出现雾气,则认为插管成功。然而,我们发现这种方法无法准确判断套管是否真正进入气管。首先,套管前端靠近小鼠口腔,难以确定镜子上出现的雾气是由呼出的口腔气体所致,还是来自气管。其次,镜子需要预先冷却,在反复使用过程中,冷却所需的时间也延长了实验总时长。随后,我们改用巴斯德移液管向气管内吹气;若套管已插入气管,小鼠胸部会明显隆起;若误插入食管,则右下腹部会膨胀22。因此,我们采用此方法作为判断插管是否成功的依据。
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作者无任何利益冲突需要披露。
本工作得到国家自然科学基金(编号:81903902)、中国博士后科学基金(编号:2019M663457)、四川省科技计划项目(编号:2020YJ0172)以及成都中医药大学杏林学者科研提升计划项目(编号:QJRC2022053)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 脂多糖 | MERK | L4130 | LPS |
| 微升注射器 | SHANGHAI GAOGE INDUSTRY AND TRADE CO., LTD | 10028505008124 | 用于递送LPS |
| 小鼠套管 | RWD Life Science | 803-03008-00 | 小鼠套管 |
| 小鼠插管套件 | RWD Life Science | 903-03027-00 | 包含底座、支架、插管器、手术镊和若干细线 |
| 巴斯德吸管 | Biosharp life science | BS-XG-03 | 用于验证插管是否成功 |
| 戊巴比妥钠 | 北京化学试剂公司,中国 | 20220918 | 用于麻醉小鼠 |
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