Generation of a Chronic Obstructive Pulmonary Disease Model in Mice by Repeated Ozone Exposure

本实验的总体目标是通过臭氧暴露、小鼠 O-E 诱导慢性阻塞性肺病或 C-O-P-D。这种新的 OE 模型可以发生在 COPD 潜在机制的表征中，并可用于新药的筛选。这种 OE 模型的主要优点是它概括了 COPD 患者的病理过程。

它可以在短短六到八周内生成。与我一起演示该程序的是我们小组的研究员 Weijaian Sang。要产生臭氧，请使用发电机和小型鼓风机，使用臭氧探针通过连接在箱内外的通风管将密封有机玻璃箱的空气吹出，以监测箱内臭氧的浓度。

当臭氧浓度达到百万分之 2.5 时，将小鼠放入盒子中 3 小时。在第 7 周结束时，根据标准方案通过显微计算机断层扫描对臭氧处理的动物进行成像。为了测试臭氧诱导的变化和功能能力，例如肺疲劳，首先在跑步机上以每分钟 10 米的速度热身小鼠。

5 分钟后，将速度提高到每分钟 15 米，持续 10 分钟。继续每 30 分钟以每分钟 5 米的速度增加速度，直到老鼠无法再奔跑。将每只动物的总跑步距离和跑步时间分别记录为疲劳距离和疲劳时间。

为了测量臭氧暴露动物的肺功能，将麻醉的鼠标放入连接到计算机控制呼吸机的身体体积描记器中。使用压力控制通气对麻醉动物施加每分钟 150 次的平均呼吸频率，直到获得正常的呼吸模式并在每个呼吸周期完全呼气。然后记录呼气前 25、50 和 75 毫秒内的用力呼气量，拒绝任何次优作。

终末麻醉后，使用 1 毫米直径的气管插管对动物进行灌洗两次，每次灌洗 1 毫升 PBS。汇集从每只动物身上回收的灌洗芦草枯进行离心，并在液氮上收集上清液。将颗粒重新悬浮在新鲜的 PPS 中进行计数，并为每只鼠标配备两个支架，配备显微镜载玻片、滤光片和漏斗。

向每个漏斗中加入大约 100 至 125 微升的重悬细胞。将支架加载到细胞离心机上，然后将细胞旋转到载玻片上。然后根据制造商的说明将正确的染色溶液应用于细胞上，并在 400 倍放大倍数下每只小鼠计数 200 个细胞。

对于心脏血液采样，通过心脏穿刺从臭氧暴露的动物中收集大约 500 微升血液。并将血液加入 1.5 毫升冰试管中。在冰上放置 30 分钟后，离心血液样品并将血清上清液转移到新试管中，以储存在液氮中。

随后可以根据标准方案解冻样品，以便通过 ELISA 评估血清细胞因子表达水平。对于肺形态测量分析，在心脏采样后将第一只小鼠置于仰卧位。然后打开胸腔，解剖颈阔肌和气管前肌，以进入气管环。

在不将心脏与肺部分开的情况下采集肺和气管。接下来，使用 PE90 聚乙烯管将气管导管连接到含有 4% 甲醛的注射器上，并用大约 200 微升多聚甲醛完全充气肺部。然后将肺部放入含有 10 毫升新鲜 4% 甲醛的 15 毫升试管中至少四个小时。

通过显微计算机断层扫描评估，与环境空气暴露的对照动物相比，臭氧暴露小鼠表现出明显更大的总肺体积和低衰减区的百分比。肺气肿表型也表现为肺泡扩大和平均线性截距增加。通过体积描记器进行的肺功能评估表明，臭氧暴露小鼠降低的所有参数与在慢性阻塞性肺病患者中观察到的典型肺功能缺陷一致。

此外，在运动耐量测试中，臭氧暴露会显着减少疲劳时间和疲劳距离。臭氧处理的动物还表现出包括巨噬细胞和中性粒细胞在内的炎症细胞的显着增加，以及 IL-10 的显着降低以及 IL-1 β 和 TNF α 的增加，这表明臭氧暴露模型概括了人类慢性阻塞性肺病样症状。在其他小鼠品系（如 C57 BR6 小鼠）上遵循此程序，可以使用该模型生成该 OE 模型，该技术为肺部疾病领域的研究人员探索 COPD 的潜在机制铺平了道路。

不要忘记，使用多聚甲醛可能很危险，并且在使用这种试剂时应始终采取预防措施，例如戴手套、戴安全眼镜和在通风橱内使用溶液。