Nous présentons ici un protocole visant à construire un modèle d’un épanchement pleural chez le rat par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice.
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Article de méthode
Un modèle d’un épanchement Pleural chez le rat par Instillation intratrachéale de Polyacrylate/nanosilice
Dans cet article
Résumé
Résumé
Épanchement pleural est une constatation clinique répandue de nombreuses maladies pulmonaires. Avoir un modèle utile d’épanchement pleural animaux est très important d’étudier ces maladies pulmonaires. Les modèles précédents d’un épanchement pleural plus d’attention aux facteurs biologiques plutôt que des nanoparticules dans l’environnement. Ici, nous présentons un modèle pour faire un épanchement pleural par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice chez les rats et une méthode d’isolement de nanoparticules dans l’épanchement pleural. Par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice avec des concentrations de 3,125, 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL, l’épanchement pleural chez les rats présentés le jour 3, a culminé à jours 7 à 10 groupes de 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL, puis lentement diminué et disparu le jour 14. Lorsque la concentration de polyacrylate/nanosilice augmente, l’épanchement pleural est plus produite et plus rapide. Ce liquide pleural a été détecté par l’examen échographique ou poitrine CT scanner et confirmé par la dissection de rats. Nanoparticules de silice ont été observés dans un épanchement pleural rats par microscope électronique à transmission. Ces résultats ont montré que l’exposition aux polyacrylate/nanosilice conduit à l’induction d’un épanchement pleural, qui concorde avec notre précédent rapport chez l’homme. En outre, ce modèle est bénéfique pour une étude plus approfondie de la nanotoxicologie et les maladies de l’épanchement pleural.
Introduction
Épanchement pleural est une manifestation clinique très commune de maladies pulmonaires avec une variété de causes. Avoir un modèle utile d’épanchement pleural animaux est très important d’étudier ces maladies pulmonaires, les rôles des deux couches de membrane pleurale, les mécanismes de l’épanchement pleural et son traitement. Toutefois, certains rapporté modèles épanchement pleural portent principalement sur l’épanchement pleural malin ou facteurs biologiques plutôt que les nanoparticules dans l’environnement1,2. Ici, nous présentons un nouveau modèle d’un épanchement pleural qui est simple, sûr et efficace.
Avec le développement de la nanotechnologie et l’utilisation extensive des nanoproduits, il y a une inquiétude sur les risques potentiels des nanomatériaux pour l’environnement et la santé humaine3,4. Nanomatériaux, introduire des facteurs de risque et susceptibles d’entraîner de nouveaux dangers en milieu de travail ou par le biais de contamination de l’environnement. Des études in vitro et in vivo montrent que les nanomatériaux peut donner lieu à plusieurs organes pour les poumons, le cœur, le foie, les reins et le système nerveux, ainsi que la reproduction et le système immunitaires5,6. En outre, certaines études ont indiqué que la toxicité spécifique des nanomatériaux était en raison de leurs propriétés physico-chimiques uniques3,4,7.
Nous avons rapporté qu’un groupe de travailleurs bénéficiant d’une orientation professionnelle aux nanomatériaux présentée cliniquement épanchement pleural et péricardique, fibrose pulmonaire et granulome8,9. Nanoparticules de silice ont été isolés dans ces patients un épanchement pleural9. Afin de reproduire et vérifier l’épanchement pleural induite par les nanoparticules inhalées chez les humains, nous avons mené l’expérience en instillant le polyacrylate/nanosilice (PA/NPSi) via les voies respiratoires chez le rat, qui a imité la respiration humaine dans un véritable environnement et trouvé que par voie intratrachéale instillation de PA/NPSi pourrait entraîner un épanchement pleural chez les rats. Nous présentons ici, comment faire un épanchement pleural chez le rat par instillation intratrachéale de PA/NPSi et comment isoler des nanoparticules dans l’épanchement pleural. Ce modèle peut être utile pour une étude plus approfondie de la nanotoxicologie et maladies de l’épanchement pleural.
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Protocole
L’étude de suivi des lignes directrices du Capital Medical University (Beijing, Chine P.R) pour le soin et l’utilisation des animaux d’expérimentation. Toutes les procédures ont été approuvées par l’Animal éthique Comité de Capital Medical University en Chine.
1. experimental préparations
NOTE : Acclimater les femelles rats Wistar exempts de micro-organismes pathogènes spécifiques (poids : 200 ± 10 g) aux environnements expérimentaux pendant une semaine avant l’administration (conditions environnementales : lumière / obscurité : 12h / 12h, température de 22 ± 2 ° C, humidité 50 ± 10 %).
- Utilisez un frais 10 mL de suspensions PA/NPSi (nanosilice Ø:20 ± 5 nm par polymérisation en émulsion in situ) dilué dans du sérum physiologique à des concentrations de 3,125 6,25 et 12,5 mg/mL, respectivement10. Avant administration, laisser agir les suspensions pendant 20-30 min puis vortexer pendant 10 min afin de prévenir l’agrégation des nanoparticules.
- Tout aussi diviser un total de 20 rats en quatre groupes : un groupe pour chaque concentration de PA/NPSi (0, 3,125, 6,25 et 12,5 mg/mL).
- Pour anesthésier les, placez les rats dans un récipient fermé avec 1,5 mL d’éther (99,5 %) ou tout autre protocole IACUC approuvé. Après 60-90 s de l’anesthésie, vérifier l’absence de réponse à la pédale réflexe. Veiller à ce que les rats respirent.
- Mettre le rat anesthésié au Conseil d’administration et fixer ses dents de devant avec une ligne stérilisée de nylon sur la carte aussi.
- Ouvrir la bouche et exposer sa fissure de glotte à l’aide d’une pince chirurgicale et la lentille frontale.
- Inculquer les rats avec 0,5 mL de suspension de la PA/NPSi au poumon de chaque rat pour un total de 1 mL à l’aide d’un fin tube avec une aiguille stérilisée émoussée dans la bronche bilatérale.
- Placez les rats sur une planche en plastique dans une position couchée et de laisser que les rats récupérer lentement en 5-10 min.
2. une échographie pour épanchement pleural
- Utiliser un système d’échographie avec un transducteur linéaire (fréquence : 8 MHz) pour examiner les rats sur 1, 3, 7 et 14 jours,10.
- Donner l’anesthésie (10 % d’hydrate de chloral, 0,35 mL/100 g, i.p.) aux rats et vérifier l’absence de réflexes pédales.
- Enlever les poils de l’abdomen à l’aide d’un rasoir électrique de la poitrine et le haut des rats. Placez ensuite le rat sur une plaque de montage en position couchée.
- Couvrir la peau avec le gel de l’enduit et ensuite placer le capteur sur l’espace intercostal et espace sous-costal pour détecter le liquide pleural.
Remarque : Afin de détecter avec précision l’effusion, les positions latérales droite et la gauche ont été choisies pour effectuer une échographie. - Mettre le rat sur une planche en plastique dans une position couchée après échographie et laissez que les rats récupérer lentement en 10 min.
3. poitrine Tomodensitométrie pour épanchement pleural
- Sur l’administration après des jours 7 et 14, anesthésier les rats avec 10 % d’hydrate de chloral (i.p). Considérez-le comme une profondeur suffisante de l’anesthésie quand le rat ne réagit pas à la pédale réflexes.
Remarque : Après l’administration jour 7 est le moment le plus approprié d’observer un épanchement pleural par tomodensitométrie. - Placez le rat sur une feuille de plastique dans une position couchée et puis analyser sa poitrine afin d’étudier un épanchement pleural en utilisant un 64 voies CT. Use les paramètres suivants : configuration de détecteur 64 x 0,625 mm, 120 kV (valeur crête) et 350 mAs.
4. la collecte d’isolation des nanoparticules dans l’épanchement pleural et épanchement pleural
- Après poitrine Tomodensitométrie des rats et sous anesthésie d’hydrate de chloral, vérifier le réflexe de pédale des rats, se raser les poils de l’abdomen à la poitrine et puis désinfecter la peau par l’iode.
- Amener les rats à la zone chirurgicale.
- Sous anesthésie, rapidement couper 1 à 1,5 cm de la peau et les muscles abdominaux à la xiphoïde le long de la ligne médiane avec la membrane intacte.
- Ouvrir la poitrine et inspecter les cavités pleurales bilatérales avec l’aide de la pince à épiler, surtout les angles phréniques costales bilatérales. Collecter 1 à 2 mL de l’épanchement pleural jaune clair avec une seringue stérile de 2 mL.
- Une fois fait, sacrifier les rats avec protocole IACUC approuvé.
- Centrifuger l’épanchement pleural dans un tube de 2 mL à 300 x g pendant 15 minutes afin d’isoler les nanoparticules.
- Utiliser une goutte de la couche supérieure qui est le liquide lumineux et d’observer sous un microscope(TEM,) électronique de transmission à une tension d’accélération de 60 à 80 kV.
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Résultats
À l’aide d’une échographie thoracique, nous avons trouvé aucun des épanchements pleuraux jour 1 dans tous les groupes. Cependant, le jour 3, l’épanchement pleural est apparu dans les 6,25 et 12,5 mg/kg∙mL. L’épanchement était principalement dans l’angle phrénique droit costal, tandis que l’épanchement péricardique seulement présenté à 12,5 mg/kg∙mL groupe. En outre, le jour 7, tant un épanchement pleural (Video 1) et épanchement péricardique (Video 2) ont...
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Discussion
L’échographie est l’outil le plus commode pour la détermination des maladies pulmonaires, en raison de son excellente sensibilité au fluide libre dans la cavité pleurale11. C’est parce que l’échographie peut détecter immédiatement le contraste d’impédance acoustique de l’air et des fluides dans les poumons12. En outre, l’échographie est plus souple dans le modèle d’un petit animal que CT. Néanmoins, l’air dans les poumons reflète l’onde sonore et empêché d’observer les chan...
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
La présente étude et la production de cet article ont été financés par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (Grant 81773373, 81172614 et 81441089 Grant). Nous remercions m. Jin Yan et Dr Pan Yujie, du ministère des situations d’urgence, hôpital Chaoyang de Beijing et le Dr Qu Peng du département de médecine par ultrasons, hôpital Chaoyang de Beijing pour aider à la production vidéo.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Acuson S2000 Système d’échographie Doppler couleur | Siemens Medical Solutions, Mountain View ,CA | ||
| ; Polyacrylate / nanosilice | Université Fudan, Shanghai, Chine | fabriqué sur commande avec de la nanosilice (20± ; 5)nm | |
| 10 % hydrate de chloral | Beijing Chemical Works | 302-17-0 | |
| Vitesse de la lumière 16 tomodensitométrie en spirale | GE Healthcare, États-Unis | ||
| animalier Wistar exempt d’agents pathogènes spécifiques | de Lianhelihua (Pékin, Chine) | Rats Wistar |
Références
- Stathopoulos, G. T., et al. Nuclear factor-kappaB affects tumor progression in a mouse model of malignant pleural effusion. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 34 (2), 142-150 (2006).
- Shen, J., et al. The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis. Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).
- Nel, A., Xia, T., Mädler, L., Li, N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science. 311 (5761), 622-627 (2006).
- Maynard, A. D., et al. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444 (7117), 267-269 (2006).
- Duan, J., et al. Toxic effects of silica nanoparticles on zebrafish embryos and larvae. PLoS One. 8 (9), 74606(2013).
- Skuland, T., Ovrevik, J., Låg, M., Schwarze, P., Refsnes, M. Silica nanoparticles induce cytokine responses in lung epithelial cells through activation of a p38/TACE/TGF-α/EGFR-pathway and NF-κΒ signaling. Toxicology and Applied Pharmacology. 279 (1), 76-86 (2014).
- Oberdörster, G., Oberdörster, E., Oberdörster, J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environmental Health Perspectives. 113 (7), 823-839 (2005).
- Song, Y., Li, X., Du, X. Exposure to nanoparticles is related to pleural effusion, pulmonary fibrosis and granuloma. European Respiratory Journal. 34 (3), 559-567 (2009).
- Song, Y., et al. Nanomaterials in humans: identification, characteristics, and potential damage. Toxicologic Pathology. 39 (5), 841-849 (2011).
- Zhu, X., et al. Polyacrylate/nanosilica causes pleural and pericardial effusion, and pulmonary fibrosis and granuloma in rats similar to those observed in exposed workers. International Journal of Nanomedicine. 11, 1593-1605 (2016).
- Havelock, T., et al. Pleural procedures and thoracic ultrasound: British Thoracic Society Pleural Disease Guideline 2010. Thorax. 65, Suppl 2 61-76 (2010).
- Jha, A., Ullah, E., Gupta, P., Gupta, G., Saud, M. Sonography of multifocal hydatidosis involving lung and liver in a female child. Journal of Medical Ultrasound. 40 (4), 471-474 (2013).
- Hikaru, N., et al. Histological analysis of 70-nm silica particles-induced chronic toxicity in rats. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 626-629 (2009).
- Sun, L., et al. Cytotoxicity and mitochondrial damage caused by silica nanoparticles. Toxicology in Vitro. 25, 1619-1629 (2011).
- Hikaru, N., et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 72, 496-501 (2009).
- Liu, T. I., et al. Single and repeated dose toxicity of mesoporous hollow silica nanoparticles in intravenously exposed mice. Biomaterials. 32, 1657-1668 (2011).
- Ding, M., et al. Diseases caused by silica: Mechanisms of injury and disease development. International Immunopharmacology. 2, 173-182 (2002).
- Shen, J., et al. The dosage-toxicity-efficacy relationship of kansui and licorice in malignant pleural effusion rats based on factor analysis. Journal of Ethnopharmacology. 186, 251-256 (2016).
- Ji, J. H., et al. Twenty-eight-day inhalation toxicity study of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats. Inhalation Toxicology. 19 (10), 857-871 (2007).
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Réimpressions et autorisations
