Name: Verwendung von Nikotin in einem Kieselsäure-exponierten Mausmodell zur Förderung des Übergangs von Lungenepithel zu mesenchym (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-03T14:40:00.000+00:00
Duration: 6 min 12 s
Description: Erfahren Sie ein Mäusemodell mit Nikotin- und Kieselsäure-Exposition zur Untersuchung der Lungenfibrose. Diese Methode simuliert epitheliale-mesenchymale Übergänge und hilft bei der Erforschung pulmonaler Erkrankungen.

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Diese Studie wurde vom University Synergy Innovation Program der Provinz Anhui (GXXT-2021-077) und dem Anhui University of Science and Technology Graduate Innovation Fund (2021CX2120) unterstützt.

Alle Verfahren wurden gemäß den Richtlinien des National Institutes of Health's Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (der 8. Ausgabe des NRC) durchgeführt und von der Tierethikkommission der Anhui University of Science and Technology genehmigt.
1. Zubereitung von Tieren
<ol><li>32 männliche C57/BL6-Mäuse im Alter von 8 Wochen in einem Labor mit einem 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus. Stellen Sie sicher, dass die Mäuse freien Zugang zu Futter und Wasser haben.</li>
	<li>Nach 2 Wochen der Eingewöhnung an die Umgebung, wenn die 10 Wochen alten Mäuse 23-26 g wiegen, verwenden Sie von einem Computer generierte Zufallszahlen, um die Tiere ohne Partitionierung nach dem Zufallsprinzip zu gruppieren, was zu vier Gruppen von Mäusen führt: die Kontrollgruppe (Con), die Nikotingruppe (Nic), die Silica-Gruppe (SiO 2) und das Nikotin in Kombination mit der Silica-Gruppe (Nic+ SiO2).</li>
</ol>2. Nikotin-Zubereitung
HINWEIS: Die Nikotindichte beträgt 1,01 g/ml.
<ol><li>Lösen Sie das Nikotin in wasserfreiem Ethanol auf und verdünnen Sie es 20x, um eine Nikotinstammlösung von 50 mg/ml herzustellen.</li>
	<li>Verdünnen Sie die Nikotinstammlösung 1.000x mit steriler normaler Kochsalzlösung, um eine Arbeitslösung mit einer Konzentration von 0,05 mg/ml herzustellen. HINWEIS: Bewahren Sie Nikotin vor Licht geschützt auf. Die Stammlösung kann bei 4 °C bis zu 1 Woche gelagert werden.</li>
</ol>3. Herstellung von Kieselsäure
<ol><li>Sterile kristalline Kieselsäure in Kochsalzlösung suspendieren, um eine 20 mg/ml-Kieselsäure-Suspension herzustellen, und 25 Minuten lang in einem Ultraschall-Schüttelwasserbad oszillieren.</li>
	<li>Schütteln Sie die Silica-Suspension mit einem Vortex-Oszillator 3 Minuten lang, bevor die Mäuse den Nasentropf erhalten. Mischen Sie die Kieselsäuresuspension, indem Sie 2x-3x mit einer 200-μl-Pipette auf und ab pipettieren, und nehmen Sie dann 50 μl für den Nasentropf auf. HINWEIS: Die Siliciumdioxid-Suspension sollte so schnell wie möglich gemischt und über einen Nasentropf verabreicht werden.</li>
</ol>4. Mäusefang und Nikotinexposition
<ol><li>Wiegen Sie die Mäuse und notieren Sie die Gewichte täglich vor der Exposition.</li>
	<li>An den Tagen 1-40 wird den Mäusen in den Gruppen Nic und Nic+ SiO2 zweimal täglich (im Abstand von 12 h) Nikotin subkutan injiziert. Verwenden Sie eine Nikotindosis von 0,25 mg/kg; Stellen Sie beispielsweise sicher, dass eine Maus mit einem Gewicht von 25 g 6,25 μg Nikotin erhält. Für diese Maus wäre das Injektionsvolumen wie folgt: 6,25/0,05 = 125 μl. Gleichzeitig injizieren Sie den Mäusen in der Con-Gruppe ein gleiches Volumen Kochsalzlösung.</li>
	<li>Bereiten Sie die erforderlichen 1-ml-Spritzen für jede Gruppe vor und saugen Sie damit das Injektionsvolumen von Nikotin oder Kochsalzlösung ab. Bevor Sie das Nikotin aufnehmen, ziehen Sie zuerst 0,1-0,2 ml Luft in die Spritze und dann 125 μl Nikotin. Klopfen Sie vorsichtig auf die Spritze, um die Nadel und das vordere Ende der Spritze mit dem Nikotin zu füllen. Legen Sie die nikotinhaltige Spritze in eine lichtgeschützte Schale. HINWEIS: Zum Zeitpunkt der Injektion befinden sich 0,1-0,2 ml Luft hinter dem Nikotin, wodurch garantiert wird, dass die gesamte Flüssigkeit erfolgreich an die Maus verabreicht wird.</li>
	<li>Fassen Sie den Schwanz der Maus mit der rechten Hand, und wenn sich das Tier entspannt, drücken Sie mit dem linken Daumen und Zeigefinger die Haut im Nacken vom Schwanz über den Kopf bis zum Rand des Ohres mit mäßigem Druck. Lassen Sie danach die rechte Hand los und kneifen Sie mit dem linken kleinen Daumen und Ringfinger in den Schwanz und die Hintergliedmaßen, woraufhin die Maus von der linken Hand vollständig bewegungsunfähig gemacht wird. HINWEIS: Fassen Sie die Maus mit angemessener Kraft. Unzureichende Kraft macht es Mäusen leicht, zu beißen, während übermäßige Kraft zum Ersticken der Mäuse führen kann.</li>
	<li>Mit der rechten Hand injizieren Sie mit der rechten Hand die Haut im Nacken in der Nähe des Ohrrandes der Mäuse in Kopf-zu-Schwanz-Richtung mit der Spritze und injizieren Sie Nikotin mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit. Achten Sie auf eine halbkreisförmige Hautwölbung, die auf eine erfolgreiche Injektion hinweist. HINWEIS: Wenn die Nadel in die Haut gestochen ist, entsteht ein Gefühl des Widerstandes. Der Widerstand verschwindet nach dem Einführen der Nadel. An dieser Stelle muss die Nadel leicht zurückgezogen werden, um langsam und gleichmäßig zu injizieren.</li>
</ol>5. Kieselsäure-Exposition in vivo
<ol><li>An den Tagen 5-19 wird die Siliciumdioxid-Suspension in die Nasenhöhle der Mäuse der SiO2- und Nic+SiO2-Gruppen eingeträufelt. Jede Maus wird schnell mit 2 % Isofluran in einem Anästhesiegerät in einer Dosis von 3,6 ml/h anästhesiert. Legen Sie die Maus nach der Anästhesie auf die Handfläche einer Hand und legen Sie die Nasenhöhle der Maus frei. Instillieren Sie 50 μl Kieselsäuresuspension innerhalb von 4-8 s in die Nasenhöhle.</li>
	<li>Damit die Silica-Suspension so schnell wie möglich in die Lunge gelangen kann, drücken Sie nach dem Einträufeln 3-5x pro Sekunde mit dem Zeigefinger sanft auf das Herz der Maus, um die Atemfrequenz zu fördern.</li>
	<li>Nachdem die Atmung der Maus allmählich gleichmäßig geworden ist, setzen Sie die Maus in einen Käfig, um sie 3 Minuten lang zu beobachten.</li>
	<li>Wiederholen Sie für alle Mäuse, die die Silica-Suspension erhalten, die Schritte 1-3. In der Kontrollgruppe werden an den Tagen 5-19 50 μl sterile Kochsalzlösung in die Nasenhöhle eingeträufelt.</li>
</ol>6. Gewinnung von frischem und fixiertem Lungengewebe
<ol><li>An Tag 41 werden 50 mg/kg Natrium-Pentobarbital verwendet, um die Mäuse intraperitoneal in einer Dosis von 0,1 ml/20 g entsprechend ihrem Körpergewicht zu betäuben. Befestigen Sie die Gliedmaßen auf einer Schaumstofftestplatte und besprühen Sie das Fell mit 75%igem Alkohol.</li>
	<li>Führen Sie eine Herzperfusion durch, um frisches Lungengewebe zu erhalten, schneiden Sie die Mittellinie des Bauches durch, um die Brusthöhle freizulegen, und machen Sie eine kleine Öffnung an der Spitze des rechten Herzens. Injizieren Sie dann 20 ml vorgekühlte phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) langsam und gleichmäßig von der Spitze des linken Herzens, wodurch das Blut aus der Öffnung an der Spitze des rechten Herzens abfließt. Nehmen Sie den gesamten Lungenlappen heraus, legen Sie ihn in ein vorgekühltes 1,5-ml-Zentrifugenröhrchen und stellen Sie ihn zur Lagerung bis zur Proteinextraktion auf -80 °C.</li>
	<li>Andere Mäuse mit 20 ml vorgekühltem PBS gefolgt von 10 ml 4%igem Paraformaldehyd an der gleichen Stelle perfundieren, um die gesamte Lunge zu fixieren; Bewahren Sie jede Lunge in 30 ml 4% PFA auf.</li>
	<li>Nach 72 h wird das fixierte Lungengewebe in Paraffin eingebettet.<ol><li>Das Lungengewebe wird in einem Ultraschall-Wasserbad bei 40 °C für 30 min in das vorbereitete Fixiermittel getaucht, gefolgt von einem Dehydratisierungsprozess in 75 % Ethanol, 95 % Ethanol und wasserfreiem Ethanol für jeweils 50 min.</li>
		<li>2x mit Xylol für je 50 min waschen.</li>
		<li>Legen Sie das Gewebe für 2-3 h bei 55-60 °C in geschmolzenes Paraffinwachs, damit das Xylol im Lungengewebe allmählich durch Paraffinwachs ersetzt wird.</li>
		<li>Fixieren Sie das Lungengewebe im Einbettrahmen mit Paraffin und warten Sie, bis der Wachsblock ausgehärtet ist. Nachdem der Wachsblock ausgehärtet ist, wird die Lunge mit der Paraffintrennmaschine bei 4-5 μm geschnitten.</li>
	</ol></li>
	<li>Die Lungenabschnitte werden in Reinstwasser bei 45 °C gelegt. Sobald das Paraffin geschmolzen ist, legen Sie den Lungenschnitt auf einen anhaftenden Objektträger.</li>
</ol>7. Hämatoxylin- und Eosin (HE)-Färbung
<ol><li>Die Objektträger bei 60 °C 2 h backen und die Objektträger zum Entwachsen 2 x 30 min in Xylol legen. Anschließend legen Sie die Objektträger für jeweils 5 Minuten in wasserfreies Ethanol, 95 % Ethanol, 85 % Ethanol und 75 % Ethanol. Zum Schluss 3 x 5 min mit Reinstwasser waschen.</li>
	<li>50 μl Hämatoxylin-Färbelösung mit einer Pipettenpistole auf das Lungengewebe tropfen und 5 Minuten lang färben; Anschließend die Scheiben 5 Min. lang unter fließendem Wasser waschen.</li>
	<li>Geben Sie 50 μl 2%ige Salzsäure in Ethanol auf den Abschnitt und spülen Sie ihn 30 s lang mit destilliertem Wasser ab. Geben Sie dann 50 μl Eosin-Färbelösung auf das Lungengewebe, um es 1 Minute lang zu färben.</li>
	<li>Entwässern, transparentisieren und versiegeln Sie die Paraffinabschnitte.<ol><li>100-150 ml 75%iges Ethanol, 85%iges Ethanol, 95%iges Ethanol, wasserfreies Ethanol und Xylol in einen kombinierten Kunststofffärbetank geben. Legen Sie die Objektträger für jeweils 5 Minuten in 75 %, 85 %, 95 % und wasserfreies Ethanol, um sie zu dehydrieren.</li>
		<li>Legen Sie dann die Objektträger für 5 Minuten in Xylol, um sie zu transparentisieren.</li>
		<li>Zum Schluss träufeln Sie 20 μl neutralen Kaugummi auf den Lungenabschnitt und legen Sie ein Deckglas über den Objektträger, um ihn zu versiegeln. HINWEIS: Die oben genannten Schritte werden bei Raumtemperatur durchgeführt.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Masson-Färbung
<ol><li>Entwachsen, hydratisieren und waschen Sie die Paraffinabschnitte wie in Schritt 7.1 beschrieben.</li>
	<li>Die Schnitte werden 7 Minuten lang mit 50 μl konfigurierter Weigert-Hämatoxylin-Färbelösung gefärbt, gefolgt von 50 μl saurer Ethanol-Fraktionierungslösung für 10 s, und mit fließendem Wasser gewaschen, um die Zellkerne blau zu färben.</li>
	<li>Färben Sie die Abschnitte 4 Minuten lang mit 50 μl Masson Trichrom-Lösung und waschen Sie sie mit Wasser.</li>
	<li>Spülen Sie die Abschnitte 1 Minute lang mit destilliertem Wasser ab und färben Sie sie dann 7 Minuten lang mit Lichun Red Acid Magenta.</li>
	<li>Waschen Sie die Abschnitte mit einer schwach sauren Arbeitslösung (30%ige Salzsäure) für 1-2 Minuten, Phosphomolybdänsäurelösung für 1-2 Minuten und einer schwach sauren Arbeitslösung für 1-2 Minuten.</li>
	<li>Färben Sie die Abschnitte 2 Minuten lang in Anilinblau-Färbelösung und waschen Sie sie dann 1 Minute lang mit einer schwach sauren Arbeitslösung.</li>
	<li>Die Abschnitte werden 1 s lang mit 95%igem Ethanol gefolgt von wasserfreiem Ethanol entwässert, 1 s lang mit Xylol transparentisiert und schließlich mit neutralem Harz versiegelt, wie in Schritt 7.4 beschrieben.</li>
</ol>9. Immunhistochemie
<ol><li>Die Scheiben bei 60 °C 6 h backen. Entwachsen, hydratisieren und waschen Sie die Paraffinabschnitte wie in Schritt 7.1 beschrieben.</li>
	<li>Antigen-Retrieal: Legen Sie die Scheiben in eine hitzebeständige Kunststoff-Schneidebox, die genügend Citrat-Antigen-Rückgewinnungslösung enthält, um die Scheiben einzutauchen, und kochen Sie sie 20-30 Minuten lang.</li>
	<li>Auf Raumtemperatur abkühlen lassen, die Abschnitte entfernen und mit deionisiertem Wasser abspülen. Anschließend 2 x 5 Minuten in PBS mit 0,5 % Tween-20 (PBST) einweichen.</li>
	<li>Zeichne mit einem hydrophoben Stift eine Schlaufe in der Nähe des Lungenabschnitts auf dem Objektträger, um einen hydrophoben Kreis zu bilden.</li>
	<li>50 μl 3%ige Wasserstoffperoxidlösung (3 %H2O2) tropfenweise zu den Scheiben geben und 15 Minuten lang bei Raumtemperatur lichtgeschützt inkubieren, um die endogene Peroxidase zu inaktivieren.</li>
	<li>Die Scheiben 3 x 5 Min. in PBST einweichen.</li>
	<li>50 μl 5 % bovines Serumprotein (BSA)-PBST tropfenweise zu den Scheiben geben und 1 h bei Raumtemperatur blocken.</li>
	<li>Die Blockierungslösung wird verworfen, 50 μl der verdünnten Primärantikörper CD206 (Verdünnung: 1:1.500), TGF-β1 (Verdünnung: 1:200) und Vimentin (Verdünnung: 1:2.000) tropfenweise in die Scheiben gegeben und über Nacht bei 4 °C inkubiert. HINWEIS: In dieser Arbeit wurden alle Antikörper in 5% BSA verdünnt.</li>
	<li>Am nächsten Tag die Scheiben wieder auf Raumtemperatur bringen (40 min). Waschen Sie die Scheiben wie in Schritt 9.6 beschrieben.</li>
	<li>Verdünnen Sie den sekundären Antikörper in 5% BSA. 50 μl Meerrettichperoxidase-markierter Sekundärantikörper (Verdünnung: 1:500) tropfenweise zugeben und 1 h bei Raumtemperatur inkubieren. Waschen Sie die Scheiben wie in Schritt 9.6 beschrieben.</li>
	<li>50 μl 3,3'-Diaminobenzidin (DAB)-Lösung, die dem enzymmarkierten sekundären Antikörper entspricht, auf das Lungengewebe tropfen und 5-10 Minuten lang in einer schwarzen immunhistochemischen Nassbox inkubieren. Unter dem Mikroskop beobachten, bis sich die Farbe zu einem kräftigen Braun entwickelt. Spülen Sie die Scheiben mit destilliertem Wasser ab, um die Reaktion zu beenden. HINWEIS: Braune Färbungen gelten als positive Färbung.</li>
	<li>Mit 50 μl Hämatoxylin-Färbung 30 s lang färben und unter fließendem Wasser abwaschen. Als nächstes weichen Sie die Scheiben in 75 %, 85 %, 95 % und wasserfreiem Ethanol für jeweils 3 min und dann 2 x 10 min in Xylol ein. Versiegeln Sie die Objektträger wie in Schritt 7.4 beschrieben.</li>
</ol>10. Western-Blot-Analyse
<ol><li>Nehmen Sie das Lungengewebe aus dem Gefrierschrank und wiegen Sie es. Als nächstes fügen Sie 150 μl RIPA-Lysepuffer mit PMSF pro 20 mg Lungengewebe hinzu. Die Lunge der Maus wird mit einem Handhomogenisator 3-5 Minuten lang auf Eis lysiert, 2 h bei 4 °C vorsichtig geschüttelt, um eine ausreichende Lyse des Lungengewebes zu ermöglichen, 15 min bei 4 °C und 14.800 × g zentrifugiert und der Überstand aufgefangen. HINWEIS: Fügen Sie 100 mM Phenylmethansulfonylfluorid (PMSF) einige Minuten vor der Verwendung des RIPA-Lysepuffers hinzu. Die Endkonzentration von PMSF beträgt 1 mM (z. B. 10 μl PMSF + 990 μl RIPA).</li>
	<li>Verwenden Sie ein BCA-Proteinkonzentrationskit, um die Proteinkonzentration der Probe gemäß den Anweisungen des Herstellers zu bestimmen. Nach der Bestimmung wird die gleiche Charge von Proteinlysat unter Verwendung der kleinsten Konzentration von Proteinlysat als Basis mit RIPA auf die kleinste Konzentration verdünnt, um die gleiche Masse und das gleiche Volumen zu erreichen. HINWEIS: Die Gesamtmenge der Lungengewebebelastung beträgt 30 μg.</li>
	<li>40 μl 5-facher Ladepuffer zu 160 μl Proteinlysat geben und 10 Minuten lang bei 100 °C erhitzen.</li>
	<li>Montieren Sie das vorbereitete 10%ige Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese-Gel (SDS-PAGE) in das Western-Blotting-Elektrophorese-System, fügen Sie den SDS-PAGE-Elektrophoresepuffer hinzu, ziehen Sie den Elektrophoresekamm vorsichtig heraus und fügen Sie langsam und gleichmäßig 20 μl Proteinprobe pro Vertiefung hinzu. Schalten Sie die Stromversorgung ein und starten Sie die Elektrophorese bei 80 V für 30 Minuten. Nachdem die Proteine die untere Gelschicht erreicht haben, schalten Sie auf 100 V um und setzen Sie die Elektrophorese für 60-70 Minuten fort. HINWEIS: Für die Elektrophorese wird ein frischer Elektrophoresepuffer benötigt.</li>
	<li>Übertragen Sie die Proteine per Nasstransfer auf eine PVDF-Membran. Aktivieren Sie die PVDF-Membran vorab mit Methanol (5-30 s). Nehmen Sie die Elektrophorese-Gelplatte heraus, hebeln Sie sie vorsichtig auf, legen Sie das Separatorgel in den Nasstransferpuffer, stellen Sie das elektrische Transfersandwich her und montieren Sie das Nasstransfersystem. Füllen Sie den Elektrophoresetank mit Transferpuffer und übertragen Sie ihn 90 Minuten lang bei 400 mA. HINWEIS: Der Transferpuffer wird im Voraus gekühlt, um die Auswirkungen hoher Temperaturen während des Nasstransfers zu vermeiden.</li>
	<li>Waschen Sie die PVDF-Membran mit Tris-gepufferter Kochsalzlösung mit 0,5 % Tween-20 (TBST) für 3 x 5 Minuten. Blockieren Sie die PVDF-Membran mit 5 % Magermilch, die in TBST verdünnt ist, und inkubieren Sie sie 60 Minuten lang auf einem Schüttler bei Raumtemperatur. dann 2 Min. lang mit TBST waschen. Nach dem Waschen wird die Membran über Nacht bei 4 °C mit den Primärantikörpern Vimentin (1:5.000) und GAPDH (1:10.000) in 5 % BSA verdünnt inkubiert.</li>
	<li>Legen Sie die Membran 30 Minuten lang auf Raumtemperatur und waschen Sie sie 5 x 5 Minuten lang mit TBST. Nach dem Waschen wird die Membran mit dem Sekundärantikörper (1:10.000), der in 5%iger Magermilch verdünnt ist, 60 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert.</li>
	<li>Platzieren Sie die Membran mit der Proteinseite nach oben, tropfen Sie die vorbereitete ECL-Arbeitslösung, inkubieren Sie 1-2 Minuten lang und beobachten Sie die Ergebnisse mit einem Gel-Imager. Verwenden Sie die von der Software gemessenen Graustufenwerte im Gel-Imager, um die Proteinexpressionsniveaus zu bewerten. HINWEIS: Hier diente GAPDH als interne Referenz.</li>
</ol>

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</ol>

Alle Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.

Ein Tiermodell mit doppelter Exposition ist notwendig, um die Rolle und die möglichen Mechanismen der gleichzeitigen Exposition gegenüber Nikotin und kristallinem Siliziumdioxid zu untersuchen. Dieses Modell wurde in dieser Arbeit durch die subkutane Injektion von Nikotin und den nasalen Tropf von Kieselsäure erreicht. Um eine erfolgreiche Nikotininjektion zu gewährleisten, muss sich der Bediener mit dem Greifen der Mäuse vertraut machen, da das Greifen der Haut im Nacken für sie schmerzhaft sein kann. Daher ist es wicht...

Die Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Kieselsäure ist in einigen beruflichen Umgebungen unvermeidlich, und sobald sie Kieselsäure ausgesetzt sind, schreitet die Verschlechterung auch nach der Entfernung aus der Umwelt voran. Darüber hinaus rauchen die meisten dieser Arbeiter, und herkömmliche Zigaretten enthalten Tausende von Chemikalien, wobei die wichtigste süchtig machende Komponente Nikotin1 ist. E-Zigaretten werden in jüngeren Altersgruppen immer beliebter2; Diese E-Zigaretten fungieren als Nikotinabgabesystem und erhöhen den Nikotinzugang, wodurch die Lungenanfälligkeit und Lungenentzündung erhöhtwerden 3. Zigarettenrauch beschleunigt auch die Lungenfibrose bei Bleomycin-exponierten Mäusen4 und erhöht die pulmonale Toxizität und Fibrose bei Kieselsäure-exponierten Mäusen 5,6. Ob Nikotin jedoch den durch Kieselsäure verursachten Entzündungs- und Lungenfibroseprozess beeinflussen kann, muss noch untersucht werden.
Das Silikose-Mausmodell, das durch die einmalige Inhalation einer hohen Dosis Kieselsäure in die Luftröhre entsteht, ist für Mäuse traumatisch. Obwohl diese Methode schnell ein Silikose-Modell liefert, entspricht sie nicht der Realität einer Umgebung, in der Arbeiter wiederholt Kieselsäure ausgesetzt sind. Daher etablierten wir ein Kieselsäure-exponiertes Mausmodell, indem wir wiederholt eine niedrige Dosis Kieselsäure-Suspensionen über einen Nasentropf verabreichten; Diese Dosis kann bei Mäusen Entzündungen und Fibrose verursachen.
Um die Wirkung anderer Zigarettenbestandteile zu umgehen, wurde diesem Mausmodell subkutan Nikotin in die lose Haut des Halses injiziert, um die Wirkung der süchtig machenden Komponente Nikotin auf die Silikose zu bestimmen. Durch die Verabreichung von subkutanen Injektionen kann eine genaue Dosierung erreicht werden, wodurch es möglich ist, Nikotinexpositionsmodelle zu erstellen und Dosis-Toxizitäts-Reaktionen sowie Sucht zu beobachten. An männlichen Mäusen wurde ein Nikotinabhängigkeitsmodell mit einer Nikotininjektionsdosis von 0,2-0,4 mg/kg entwickelt 7,8. In diesem Modell wurden zwei subkutane Injektionen im Abstand von 12 Stunden verabreicht, um den Bedarf der süchtigen Mäuse bei der Drogensuche zu decken. Dieses Nikotinabhängigkeitsmodell der Maus ist nützlich, um die Rauchgewohnheiten des Menschen und die Exposition gegenüber Kieselsäure zu simulieren.
Einfaktor-Tiermodelle haben Einschränkungen in Krankheitsstudien, während die hier beschriebene Methode ein Zwei-Faktoren-Mausmodell der Nikotin- und Kieselsäure-Koexposition beinhaltet. Vor der Kieselsäure-Exposition wurden die Mäuse Nikotin vorexponiert, um die Nikotinexposition bei Rauchern zu replizieren. Anschließend fand von Tag 5 bis Tag 19 eine Kieselsäure-Exposition statt, um die Kieselsäure-Exposition in einer Arbeitsumgebung für Personen mit einer Vorgeschichte des Rauchens zu imitieren.
Es ist bekannt, dass Alveolarmakrophagen eine wichtige Rolle bei der Regulation von Lungenentzündungen und -fibrose spielen. Makrophagen können Kieselsäure beim Einatmen von Kieselsäure nicht abbauen, was zu einer Makrophagenpolarisation oder Apoptose9 und der Freisetzung von Zytokinen wie Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) und transformierendem Wachstumsfaktor beta (TGF-β) führt. M1-Makrophagen, die durch das Vorhandensein des Oberflächenmarkers CD86 identifiziert werden, sind die primären Auslöser der Entzündungsreaktion bei Silikose, während M2-Makrophagen, die durch CD206 markiert sind, für die fibrotische Phase der Erkrankung verantwortlich sind10. In doppelt exponierten Mäusen induzierte Nikotin die Polarisation von Makrophagen in Richtung des M2-Phänotyps in Kieselsäure-geschädigten Lungen und förderte so die Lungenfibrose. Darüber hinaus ist TGF-β1 der Schlüssel zur Induktion von Fibrose und EMT11; Die erhöhte Expression von TGF-β1 beschleunigte das Fortschreiten der Lungenfibrose durch EMT. Dieses Modell analysierte erfolgreich die Auswirkungen von Nikotin auf Silikose und unterstrich die Bedeutung der Nikotinentwöhnung.

<table><tbody><tr><td>10% Formalin neutrales Fixiermittel</td><td>Nanchang Yulu Experimental Equipment Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Alkohol-Desinfektionsmittel</td><td>Xintai Kanyuan Desinfektionsprodukte Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>BSA, Fraktion V</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>ST023-200g</td><td></td></tr><tr><td>CD206 Monoklonaler Antikörper</td><td>Proteintech</td><td>60143-1-IG</td><td></td></tr><tr><td>Citrat Antigen Retrieval Solution</td><td>biosharp life science</td><td>BL619A</td><td></td></tr><tr><td>Dimethylbenzol</td><td>West Asia Chemical Technology (Shandong) Co</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Enhanced BCA Protein Assay Kit</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>P0009</td><td></td></tr><tr><td>GAPDH Polyklonaler Antikörper</td><td>Proteintech</td><td>10494-1-AP</td><td></td></tr><tr><td>Hämatoxylin und Eosin (H& E)</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>C0105S HRP-Substrat</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Millipore Corporation</td><td>P90720</td><td></td></tr><tr><td>HRP-konjugiertes Affinipure Ziege Anti-Maus IgG(H+L)</td><td>Proteintech</td><td>SA00001-1</td><td></td></tr><tr><td>HRP-konjugiertes Affinipure Ziege Anti-Kaninchen IgG(H+L)</td><td>Proteintech</td><td>SA00001-2</td><td></td></tr><tr><td>ImmPACT[R] DAB EqV Peroxidase (HRP) Substrat</td><td>Vektor Laboratorien</td><td>SK-4103-100</td><td></td></tr><tr><td>Masson's Trichrome Stain Kit</td><td>Solarbio</td><td>G1340</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Macklin</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikotin</td><td>Sigma</td><td>N-3876</td><td></td></tr><tr><td>phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS)</td><td>Biosharp</td><td>BL601A</td><td></td></tr><tr><td>Physiologische Kochsalzlösung</td><td>Das erste Volkskrankenhaus der Stadt</td><td></td><td></td>Huainan</tr><tr><td>PMSF</td><td>Beyotime Biotechnologisches</td><td>ST505</td><td></td></tr><tr><td>Positives Fluoreszenzmikroskop</td><td>OlympusCorporation</td><td>BX53+DP74</td><td></td></tr><tr><td>Vorgefärbtes Farbprotein Molekulargewicht&nbsp; Marker oder vorgefärbte Farbe Protein Leiter</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>P0071</td><td></td></tr><tr><td>PVDF-Membranen</td><td>Millipore</td><td>3010040001</td><td></td></tr><tr><td>RIPA Lysis Buffer</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>P0013B</td><td></td></tr><tr><td>SDS-PAGE Gel-Vorbereitungskit</td><td>Beyotime Biotechnology</td><td>P0012A</td><td></td></tr><tr><td>Siliziumdioxid</td><td>Sigma</td><td>#BCBV6865</td><td></td></tr><tr><td>TGF- &beta;</td><td>Bioss</td><td>bs-0086R</td><td></td></tr><tr><td>Vimentin Polyklonaler Antikörper</td><td>Proteintech</td><td>10366-1-AP</td><td></td></tr><<tr><td>strong>Name des Materials/ der Ausrüstung</td><td>Company</td><td>Katalognummer</td><td></td></tr><tr><td>0,5 mL Röhrchen</td><td>Biosharp</td><td>BS-05-M</td><td></td></tr><tr><td>Oszillatorisches thermostatisches Metallbad</td><td>Abson</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Paraffin Einbettungsmaschine</td><td>Präzision (Changzhou) Medizinische Geräte Co.</td><td>PBM-A</td><td></td></tr><tr><td>Paraffinschneider</td><td>Jinhua Kratai Instruments Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pipetten</td><td>Eppendorf</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polarisationsmikroskop</td><td>Olympus</td><td>BX51</td><td></td></tr><tr><td>Präzisionswaage</td><td>Acculab</td><td>ALC-110.4</td><td></td></tr><tr><td>RODI IOT intelligentes multifunktionales Wasseraufbereitungssystem</td><td>RSJ</td><td>RODI-220BN</td><td></td></tr><tr><td>Scilogex SK-D1807-E 3D-Shaker</td><td>Scilogex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Small Anästhesiegerät für Tiere</td><td>Anhui Yaokun Biotech Co., Ltd.</td><td>ZL-04A</td><td></td></tr><tr><td>Universal-Pipettenspitzen</td><td>KIRGEN</td><td>KG1011</td><td></td></tr><tr><td>Universal-Pipettenspitzen</td><td>KIRGEN</td><td>KG1212</td><td></td></tr><tr><td>Universal-Pipettenspitzen</td><td>KIRGEN</td><td>KG1313</td><td></td></tr><tr><td>Vortex&nbsp; Mischer&nbsp;</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Name des Materials/ der Ausrüstung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adobe Illustrator</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ImageJ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Photoshop</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Prism7.0</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

verwendung von nikotin in einem kieselsäure-exponierten mausmodell zur förderung des Übergangs von lungenepithel zu mesenchym

Using Nicotine in a Silica-Exposed Mouse Model to Promote Lung Epithelial-Mesenchymal Transition

Rauchen und die Exposition gegenüber Kieselsäure sind bei Berufstätigen weit verbreitet, und Kieselsäure schädigt die Lunge von Rauchern eher als von Nichtrauchern. Die Rolle von Nikotin, dem primären süchtig machenden Inhaltsstoff von Zigaretten, bei der Entwicklung von Silikose ist unklar. Das in dieser Studie verwendete Mausmodell war einfach und leicht zu kontrollieren und simulierte effektiv die Auswirkungen der chronischen Nikotinaufnahme und der wiederholten Exposition gegenüber Kieselsäure auf die Lungenfibrose durch epithelial-mesenchymalen Übergang beim Menschen. Darüber hinaus kann dieses Modell bei der direkten Untersuchung der Auswirkungen von Nikotin auf Silikose helfen und gleichzeitig die Auswirkungen anderer Komponenten im Zigarettenrauch vermeiden.
Nach der Anpassung an die Umwelt wurden den Mäusen über 40 Tage morgens und abends im Abstand von 12 h 0,25 mg/kg Nikotinlösung subkutan in die lose Haut über dem Hals injiziert. Zusätzlich wurde kristallines Siliciumdioxidpulver (1-5 μm) in normaler Kochsalzlösung suspendiert, auf eine Suspension von 20 mg/ml verdünnt und unter Verwendung eines Ultraschallwasserbades gleichmäßig dispergiert. Die mit Isofluran betäubten Mäuse atmeten 50 μl dieser Quarzstaubsuspension durch die Nase ein und wurden durch eine Brustmassage geweckt. Die Kieselsäure-Exposition wurde täglich an den Tagen 5-19 verabreicht.
Das doppelt exponierte Mausmodell wurde Nikotin und dann Kieselsäure ausgesetzt, was mit der Expositionsgeschichte von Arbeitern übereinstimmt, die beiden schädlichen Faktoren ausgesetzt waren. Darüber hinaus förderte Nikotin die Lungenfibrose durch epithelial-mesenchymale Transformation (EMT) bei Mäusen. Dieses Tiermodell kann verwendet werden, um die Auswirkungen mehrerer Faktoren auf die Entwicklung von Silikose zu untersuchen.

Ein Mausmodell zur Untersuchung von Nikotin in Kombination mit Kieselsäureexposition wurde etabliert, um die potenzielle Rolle von Nikotin beim Fortschreiten der Silikose bei Mäusen zu untersuchen. Abbildung 1 zeigt das experimentelle Verfahren für die Verwendung eines Dual-Expositions-Mausmodells, bei dem eine Nikotininjektion mit der nasalen Instillation einer Silica-Suspension kombiniert wurde. Die pathologischen Veränderungen der Mäuse in jeder Gruppe wurden mittels HE-Färbung beobachtet...

Diese Studie beschreibt ein Mausmodell, um die synergistische Wirkung von Nikotin auf das Fortschreiten der Lungenfibrose bei experimentellen Silikose-Mäusen zu untersuchen. Das Dual-Expositions-Mausmodell simuliert das pathologische Fortschreiten in der Lunge nach gleichzeitiger Exposition gegenüber Nikotin und Kieselsäure. Die beschriebenen Methoden sind einfach und hochgradig reproduzierbar.

Verwendung von Nikotin in einem Kieselsäure-exponierten Mausmodell zur Förderung des Übergangs von Lungenepithel zu mesenchym

Smoking and exposure to silica are common among occupational workers, and silica is more likely to injure the lungs of smokers than non-smokers. The role ...

Das in dieser Studie verwendete Mausmodell simuliert effektiv die Wirkung von chronischer Nikotinaufnahme und wiederholter Exposition gegenüber Kieselsäure auf Lungenfibrosen durch epitheliale mesenchymale Transition beim Menschen. Das Jury-Portionsmodell wurde durch subkutane Injektion von Nikotin und den nasalen Tropf von Kieselsäure auf einfache und zuverlässige Weise erreicht. Suspendieren Sie steriles kristallines Siliziumdioxid in Kochsalzlösung, um eine Suspension von 20 Milligramm pro Liter herzustellen.Oszillieren Sie es 25 Minuten lang in einem Ultraschall-Schüttelwasserbad. Stellen Sie die Silica-Suspension für drei Minuten mit einem Vortex-Oszillator auf. Saugen Sie die Suspension an, um sie zu mischen, und verwenden Sie dann 50 Mikroliter für den Nasentropf.Um mit der Kieselsäure-Exposition zu beginnen, legen Sie die betäubte Maus zunächst auf die Handfläche einer Hand und legen Sie die Nasenhöhle der Maus frei. Injizieren Sie 50 Mikroliter der Silica-Suspension innerhalb von vier bis acht Sekunden aus einem Nasenloch. Um ein schnelles Eindringen der Suspension in die Lunge zu ermöglichen, drücken Sie mit dem Zeigefinger drei bis fünf Sekunden lang vorsichtig auf die Brust der Maus und wiederholen Sie den Druck drei- bis fünfmal pro Sekunde, um die Atemfrequenz aufrechtzuerhalten.Sobald die Maus eine gleichmäßige Atmung zeigt, setzen Sie sie drei Minuten lang in einen Käfig. Bereiten Sie Nikotinspritzen vor, indem Sie Luft bis zur Markierung von 0,2 Milliliter in eine Ein-Milliliter-Spritze ziehen. Dann 125 Mikroliter Nikotin aufziehen.Klopfen Sie auf die Spritze, um die Nadel und das vordere Ende mit Nikotin zu füllen, und legen Sie sie dann in eine lichtgeschützte Schale. Greife mit der rechten Hand den Schwanz der Maus. Wenn sich die Maus entspannt hat, üben Sie mit dem linken Daumen und Zeigefinger einen mäßigen Druck auf die Haut vom Schwanz bis zum Rand des Ohrs aus.Lassen Sie nun die rechte Hand los und kneifen Sie mit dem linken, kleinen und Ringfinger in den Schwanz und die Hintergliedmaßen, um die Maus bewegungsunfähig zu machen. Halten Sie die Injektionsspritze in der rechten Hand und stechen Sie die Haut im Nacken von Kopf zu Schwanz ein. Injizieren Sie das Nikotin mit einer gleichmäßigen Rate.Fixieren Sie die betäubte Maus auf einer Schaumstofftestplatte und besprühen Sie das Fell mit 75%igem Alkohol. Machen Sie einen Schnitt entlang der Mittellinie des Bauches, der die Brusthöhle freilegt. Mache einen kleinen Schnitt an der Spitze der rechten Seite des Herzens.Injizieren Sie 20 Milliliter vorgekühltes PBS langsam und gleichmäßig von der Spitze des linken Herzens, wodurch Blut aus der Öffnung an der Spitze des rechten Herzens fließt. Entnehmen Sie den gesamten Lungenlappen und stellen Sie ihn bei minus 80 Grad Celsius in den Kühlschrank. Die restlichen Mäuse werden mit 10 Millilitern 4%para-Formaldehyd perfundiert.Konservieren Sie die Lunge nach der PBS-Perfusion in 30 Millilitern der Para-Formaldehyd-Lösung. Nach 72 Stunden tauchen Sie die Lunge in das vorbereitete Fixiermittel und legen Sie sie in ein Ultraschall-Wasserbad. 30 Minuten bei 40 Grad Celsius temperiert.Als nächstes führen Sie eine Dehydrierung durch, indem Sie das Gewebe für jeweils 50 Minuten in 75%iges Ethanol, dann in 95%iges Ethanol und dann in wasserfreies Ethanol legen. Tauchen Sie das Lungengewebe zweimal 50 Minuten lang in Xylol, um das Gewebe zu waschen. Legen Sie das Gewebe für zwei bis drei Stunden bei 55 bis 60 Grad Celsius in geschmolzenes Paraffinwachs.Sobald das Wachs ausgehärtet ist, verwenden Sie eine Trennmaschine, um die vier bis fünf Mikrometer dicken Lungenschnitte zu erhalten. Erhitzen Sie die Abschnitte bei 45 Grad Celsius in Reinstwasser. Legen Sie die Lungenabschnitte auf einen anhaftenden Objektträger, sobald das Wachs geschmolzen ist.Hämatoxylin- und Eosin-Färbestudien zeigten, dass Mäuse, die Nikotin in Kombination mit Kieselsäure ausgesetzt waren, signifikant schwerere Lungenschäden aufwiesen als diejenigen, die entweder Nikotin oder Kieselsäure allein ausgesetzt waren. Massons Färbung ergab eine erhöhte Kollagenfaserablagerung in der Lunge, die im Vergleich zu den anderen Gruppen einer Nikotin-Kieselsäure-Kombination ausgesetzt war. Die Alveolar-Strukturen wurden in den Kieselsäure-exponierten Mäusen zerstört.Immunhistochemische Untersuchungen zeigten bei den Mäusen, die der Kombination von Nikotin und Kieselsäure ausgesetzt waren, erhöhte CD-2-Null-Sechs-positive Makrophagen und den pro-fibrotischen Faktor, TGF-beta-eins-positive Zellen. Die Vimentin-Expression war bei Mäusen, die der dualen Expression ausgesetzt waren, im Vergleich zu den anderen Gruppen höher. Immunhistochemische Untersuchungen und Proteinquantifizierung deuten auf eine schwere epitheliale mesenchymale Transformation hin.Um eine erfolgreiche Nikotininjektion zu gewährleisten, muss sich der Bediener mit dem Greifen der Mäuse vertraut machen, da das Greifen der Haut im Nacken für sie schmerzhaft sein kann.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Pulmonale Epithelzellen aus den Atemwegen von Mäusen isoliert und kultiviert bei Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche als ein Modell der differenzierten respiratorischen Epithels. Ein Protokoll ist für die Isolierung, Kultivierung und Freilegen dieser Zellen zu Mainstream Zigarettenrauch beschrieben, um molekulare Antworten zu diesem Umweltgift zu studieren.

Isolierung von Maus respiratorischen Epithelzellen und der Exposition gegenüber Experimental Zigarettenrauch bei Air Liquid-Interface

Das Ziel dieses Protokolls ist es, automatisierte Methoden zur Quantifizierung chronischer Lungenpathologien in einem Mausmodell der COPD bereitzustellen. Das Protokoll umfasst die Exposition von Mäusen gegenüber Zigarettenrauch (CS), die Messung der Lungenfunktion, das Aufblasen der Lunge und die Verwendung morphometrischer Methoden zur Messung von Emphysem und Umbau kleiner Atemwege bei Mäusen.

Automatisierte Messung von Lungenemphysem und Klein Airway Remodeling im Zigarettenrauch ausgesetzten Mäuse

Die Fähigkeit zu migrieren ist eine Schlüsselfunktion vieler verschiedener Zelltypen, einschließlich mesenchymaler Stromazellen (MSCs). Die Quantifizierung von Veränderungen der Migrationskapazität nach Schäden ist jedoch eine Herausforderung. Dieses Protokoll beschreibt einen leicht anpassbaren Migrationsassay, der strenge Statistiken verwendet, um Veränderungen der MSC-Migrationskapazität nach einer Schädigung zu quantifizieren.

Optimierung der Wund Scratch Assay auf Änderungen in Murine mesenchymale Stromazellen Zellmigration Detect nach der Beschädigung durch lösliche Cigarette Smoke Extract

Dieses Protokoll zeigt die Untersuchung der pathophysiologischen Wirkungen von Zigarettenrauch (CS) mit einem ganzheitigen Inhalationssystem (WBI) im eigenen Haus gebaut. Dieses System kann Tiere UNTER kontrollierten wiederholbaren Bedingungen CS aussetzen, um CS-vermittelte Wirkungen auf Lungenemphysem und Hämatopoese zu erforschen.

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Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Etablierung eines Mausmodells der Silikose durch wiederholte Exposition gegenüber Kieselsäuresuspensionen über einen Nasentropf. Dieses Modell kann den pathologischen Prozess der menschlichen Silikose effizient, bequem und flexibel mit hoher Wiederholbarkeit und Wirtschaftlichkeit nachahmen.

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In dieser Arbeit beschreiben wir ein in vitro Modell zur Isolierung und Differenzierung von murinen Atemwegsepithelzellen, wobei der Schwerpunkt auf ihrer Akklimatisierung an chronischen Zigarettenrauchextrakt (CSE) liegt. Das Modell könnte verwendet werden, um die Multi-Omics-Auswirkungen von CSE umfassend zu charakterisieren, was möglicherweise Einblicke in die zellulären Reaktionen unter chronischer Rauchbelastung liefert.

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Dieses Papier beschreibt eine striaghforward und effiziente Methode zur Intubation Mäusen Lungenfunktion Messungen oder pulmonale Instillation, dass die Mäuse sich zu erholen und zu späteren Zeitpunkten untersucht werden können. Das Verfahren beinhaltet eine kostengünstige LWL-Lichtquelle, die direkt beleuchtet die Luftröhre.

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Maus Pneumonektomie Modell der Ausgleichs Lung Wachstum

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Methode Isolated<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lung Perfusion in einem Rattenmodell: Lehren aus Entwicklung einer Ratte EVLP Programm gelernt

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