该方案概述了一种可行、可靠且可重复的小鼠左肺门阻断方法,可用于研究小鼠模型中的肺缺血-再灌注损伤。
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该方案概述了一种可行、可靠且可重复的小鼠左肺门阻断方法,可用于研究小鼠模型中的肺缺血-再灌注损伤。
肺移植过程中的缺血再灌注损伤(IRI)是导致移植后并发症(包括原发性移植物功能障碍、急性和慢性排斥反应以及死亡)的主要危险因素。为了研究IRI的机制,已建立了一种可靠且可重复的小鼠左侧肺门夹闭模型。该模型涉及对麻醉并行气管插管的小鼠实施外科手术,进行左侧开胸术,随后仔细游离肺组织并解剖左侧肺门结构。肺门夹闭通过使用活结对肺门进行可逆性缝线结扎来实现,从而阻断动脉流入、静脉流出以及经左主支气管的气流。再灌注则通过小心拆除缝线完成。本实验室在当前研究中采用30分钟缺血和1小时再灌注的实验方案,但具体时间可根据不同的实验需求进行调整。在处死动物前,可先夹闭右侧肺门4分钟,随后从左心室采集动脉血气样本,以确保所测得的PaO2值仅反映受损左肺的功能状态。我们还描述了一种利用流式细胞术检测细胞外渗的方法:在处死前,经静脉注射针对目标细胞类型的荧光染料标记特异性抗体。随后可获取左肺组织用于流式细胞分析,或进行冷冻、固定、石蜡包埋免疫组织化学以及定量聚合酶链式反应检测。该肺门夹闭技术可 用于深入研究IRI背后的细胞与分子机制。代表性结果表明,在肺门夹闭后,左肺氧合能力下降,并出现肺损伤的组织学证据。该技术易于掌握,无论操作人员是否具备显微外科经验均可学习和重复,能够获得可靠且一致的结果,因而可作为研究肺IRI的一种广泛适用的模型。
器官移植过程中的缺血-再灌注损伤(IRI)是导致移植物原发性功能障碍及后续排斥反应的重要危险因素1,2。在移植过程中,热缺血时间定义为从供体主动脉夹闭至开始冷灌注的时间段,以及从器官从冰中取出至器官植入的时间段;冷保存时间则定义为从冷灌注开始至器官从冰中取出的时间段3。相较于冷缺血,热缺血对器官后期功能的损害更为严重4,5,6,其潜在机制有待在临床前模型中进一步研究。此外,心脏死亡后捐献(DCD)的器官移植所经历的热缺血时间通常长于传统的脑死亡后捐献(DBD)7。尽管使用DCD供体可扩大供体来源并提高肺器官的利用率,但仍需开展更多的临床前研究,以评估热缺血对移植后肺功能的影响。下文将介绍一种通过夹闭小鼠左侧肺门实现热缺血-再灌注损伤的动物模型。
近年来已开发并改进了多种肺门阻断的动物模型,可能采用无创性微血管夹8,9,10,11,12,13、Rumel 止血带14,15或缝线结扎16作为肺门夹闭工具。肺门夹闭的关键在于其必须可逆,并对肺门结构造成最小甚至无损伤,以实现再灌注。本文中,我们描述了一种在小鼠中应用的肺门夹闭技术,该技术通过滑结实现左肺门的可逆性缝线结扎。该方法可阻断肺动脉血流进入、静脉血流出以及主支气管的通气。相较于血管夹、夹子或止血带,使用滑结的主要优势在于可在长时间缺血期间关闭胸腔,从而最大限度减少小鼠不显性液体和热量的丢失。我们同时提供了一套可靠的动脉血气(ABG)检测方案,以及肺门夹闭后细胞外渗的测量方法。
这种门控夹闭技术在肺移植的广泛研究中具有重要地位。与原位肺移植的小动物模型相比,门控夹闭技术可以在不增加手术吻合创伤或同种异体反应的情况下,单独分离出缺血-再灌注损伤(IRI)的影响17。此外,门控夹闭技术比小鼠肺移植模型更容易掌握,且学习过程更快。事实上,在过去十年中,利用门控夹闭技术已鉴定出多个在IRI发病机制中起关键作用的分子机制,例如TLR4、NADPH氧化酶以及腺苷A2A受体14,18,19,20。在以下实验方案中,我们介绍了一种可靠、可教学且可重复的门控夹闭方法,作为研究肺IRI的工具。
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所有研究均经华盛顿大学医学院机构动物护理和使用委员会批准。动物护理符合《实验动物护理和使用指南》第8版的要求。th 版本21 由美国国家科学院制定并由美国国立卫生研究院出版的《实验动物护理准则》,以及由美国医学研究学会制定的《实验动物护理原则》。
1. 麻醉与插管
2. 开胸术
3. 肺门钳的应用
4. 解除门钳夹闭
5. 动脉血气评估
注意:如果需要进行动脉血气(ABG)测量,最好通过左心室动脉血抽吸获得。为了确保ABG仅反映左肺功能,应在夹闭右侧肺门约4分钟后获取此动脉血22,23,在此期间仅左肺进行氧合和通气。
6. 用于测量细胞外渗的静脉内抗体注射
注意:该技术可用于检测细胞外渗,方法是在处死动物前通过下腔静脉(IVC)静脉注射荧光染料标记的抗体,随后进行流式细胞术分析,具体方法如先前文献所述18。简言之,可利用中性粒细胞特异性抗Ly6G抗体区分血管内中性粒细胞与间质中性粒细胞。在处死前5分钟,经静脉注射异硫氰酸荧光素标记(FITC标记)的抗Ly6G抗体(克隆号1A8),以标记循环中的血管内中性粒细胞。所用FITC-Ly6G抗体的浓度为100 ng,溶于200 µL磷酸盐缓冲液中。随后,将左肺组织制备成单细胞悬液用于流式细胞术分析,并使用别藻蓝蛋白标记(APC标记)的抗Ly6G抗体(克隆号1A8)对所有中性粒细胞进行染色。因此,APC-Ly6G+FITC-Ly6G+的中性粒细胞为血管内细胞,而APC-Ly6G+FITC-Ly6G-的中性粒细胞则为血管外或间质中性粒细胞。该技术亦可适用于其他细胞类型,例如使用抗Ly6C抗体检测单核细胞,或使用抗CD19抗体检测B细胞。
7. 组织学(H&E)染色
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左侧肺门阻断后,来自左肺的动脉血氧分压(PaO2)约为100 mmHg,显著低于假开胸术后约500 mmHg的水平(图7A,n=6-7)。需要注意的是,假开胸术在B6小鼠中进行,并在右侧肺门阻断4分钟后采集动脉血气,以反映仅由左肺贡献的数值。肺门阻断侧左肺的H&E染色显示气道内有大量浸润的炎性细胞,血管充血并充满红细胞,而未处理的左肺则无上述表现(图7B,n=2)。这些结果表明,缺血-再灌注过程可迅速导致组织损伤和细胞浸润。
如步骤6所述,可在处死小鼠前5分钟通过静脉注射FITC标记的抗Ly6G抗体,随后使用APC-Ly6G抗体对所有中性粒细胞进行标记,从而区分血管内与间质中的中性粒细胞18,24。代表性图谱显示,在结扎左肺门后,约75%的中性粒细胞位于血管内(APC-Ly6G+FITC-Ly6G...
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我们介绍一种肺门钳夹技术,该技术通过在左侧肺门处打一个活结,阻断肺动脉、静脉和支气管,从而诱导温缺血,随后进行再灌注。肺门钳夹后,可获取左肺用于多种实验技术,如组织学、流式细胞术、批量或单细胞测序以及定量聚合酶链式反应。此外,血液和脾脏可用于研究全身效应,而未发生缺血的右肺则可作为内部对照。在本方案中,我们还详细描述了获取动脉血气(ABG)测量值和/或确定细胞外渗的方法。
小鼠门钳夹技术对于研究肺缺血-再灌注损伤(IRI)以及更广泛的肺移植领域至关重要。例如,利用这一门钳夹模型,我们课题组发现脾脏来源的CCR2+经典单核细胞介导了中性粒细胞在IRI后向肺组织的外渗18。另一研究团队利用门钳夹模型证明,Ⅱ型肺泡上皮细胞以NADPH氧化酶-IL-17-TNFα依赖的方式产生CXCL1(一种中性粒细胞趋化因子)19。此外,在小鼠门钳夹模型中发现TLR4在肺水肿形成过程中发挥重要作用20。
尽...
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作者无相关披露信息。
本工作未从公共、商业或非营利机构的任何资助机构获得特定资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 药物 | |||
| 10% 聚维酮碘溶液 | Aplicare | NDC 52380-0126-2 | 用作消毒剂 |
| 布托啡诺 1.3 mg/mL | Fidelis Animal Health | NDC 86084-100-30 | 用于疼痛控制 |
| 卡洛芬 | Cronus Pharma | NDC 69043-027-18 | 用于疼痛控制 |
| 肝素 1000 单位/mL | Sagent | NDC 25021-404-01 | 用于获取动脉血 |
| 异氟烷 1%-1.5% | Sigma Aldrich | 26675-46-7 | 用于麻醉 |
| 盐酸氯胺酮 100 mg/mL | Vedco | NDC 50989-996-06 | 用于麻醉 |
| Puralube Vet 眼膏 | Medi-Vet.com | 11897 | 用于防止角膜干燥 |
| 赛拉嗪 20 mg/mL | Akorn | NDC 59399-110-20 | 用于疼痛控制 |
| 工具与仪器 | |||
| Argent 高温精细尖电凝笔 | McKesson | 231 | 用于凝固血管 |
| 弯蚊式钳 | Fine Science Tools | 13009-12 | 用于手术操作 |
| 精细弯镊 | Fine Science Tools | 11274-20 | 用于手术操作 |
| 精细剪刀 | Fine Science Tools | 15040-11 | 用于手术操作 |
| 气管插管固定钳装置 | Fine Science Tools | 18374-44, 18144-30 | 用于在插管期间通过舌头垂直固定小鼠。见补充图1A。 |
| 磁性肋骨牵开器 | Fine Science Tools | 18200-01, 18200-10 | 用于开胸术中的牵拉。磁性固定器与牵开器应通过下方的微乳胶管连接。 |
| 光学级无护套塑料光纤,500μm | Edmund Optics | 02-532 | 用于制作气管导管的导入器。见补充图1B。该光纤取1.5英寸长度,一端应粘贴一小段丝带胶布,即可作为气管导管的导入器使用。导入器末端应略微弯曲。 |
| Power Pro Ultra 电动剃毛器 | Oster | 078400-020-001 | 用于剃除毛发 |
| 剪刀 | Fine Science Tools | 14370-22 | 用于手术操作 |
| 小型动物加热垫 | K&H Pet Products | Thermo-Peep Heated Pad | 用于维持正常体温 |
| 小型动物呼吸机 | Harvard Apparatus | 55-0000 | 用于通气(潮气量 0.35 cc,呼气末正压 1 cm H2O,呼吸频率 100-105 次/分钟,吸入氧浓度 100%) |
| Spearit 微型乳胶橡胶管(外径 1/8 英寸,内径 1/16 英寸) | Amazon.com | https://www.amazon.com/Rubber-Tubing-CONTINUOUS-Select-Length/dp/B00H4MT7V0?th=1 | 用于开胸术中的牵拉 |
| Stat Profile Prime 危重症血气分析仪 | Nova Biomedical | https://novabiomedical.com/prime-plus-critical-care-blood-gas-analyzer/index.php?gad=1&gclid=Cj0KCQjwmICoBhDx ARIsABXkXlInZX--R3ezBkc304nS_GVGI9Z2T3Esr33 2aM8WGPiUVhicPQZ Wj2AaAqhDEALw_wcB | 用于开胸术中的牵拉 |
| 直钳 | Fine Science Tools | 13008-12 | 用于手术操作 |
| 直镊 | Fine Science Tools | 91113-10 | 用于手术操作 |
| 手术显微镜 | Wild Heerbrugg | 已停产 | 用于插管和手术操作;建议更换为 Leica 手术显微镜 |
| 耗材 | |||
| ½ cc 注射器配 ½ 英寸 29G 针头 | McKesson | 942665 | 用于腹腔注射氯胺酮/赛拉嗪 |
| 1 cc 结核菌素注射器配 ½ 英寸 31G 针头 | McKesson | 16-SNT1C2705 | 用于从左心室抽吸动脉血 |
| 1 英寸 20G 静脉导管 | Terumo | SROX2025CA | 用作气管导管(ETT) |
| 1 英寸丝带胶布 | Durapore | 3M ID 7100057168 | 用于将气管导管固定于鼻部及固定四肢 |
| 3/10 cc 注射器配 5/16 英寸 31G 针头 | McKesson | 102-SN310C31516P | 用于向下腔静脉注射抗体 |
| 带 P-10 针头的 6-0 单股缝线 | McKesson | S697GX | 用于关闭开胸切口、肌肉层及皮肤 |
| 6-0 丝线结扎线 | Surgical Specialties Look | SP102 | 用于制作支气管钳的滑结 |
| 尖头棉签 | Solon | 56225 | 用于操作肺组织及钝性分离 |
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This corrects the article 10.3791/66232