Un modèle d’un épanchement Pleural chez le rat par Instillation intratrachéale de Polyacrylate/nanosilice
12 avril 2019
Nous présentons ici un protocole visant à construire un modèle d’un épanchement pleural chez le rat par instillation intratrachéale de polyacrylate/nanosilice.
Cette méthode peut fournir un aperçu de la toxicité des nanomatériaux et peut être appliquée pour l’étude de la toxicité pulmonaire. Cette technique a été dérivée pour étudier les effets de l’effusion pleurale polyacrylate/nanosilica-induite. Avant de commencer l’instillation, sonicate une suspension fraîche, 10 millilitres, polyacrylate/nanosilica dans la solution saline normale pendant 20 à 30 minutes, suivie de 10 minutes de vortex, avant de diluer la suspension à 3.125, 6.25, et 12.5 milligrammes par millilitre concentrations.
Ensuite, confirmez un manque de réponse au pincement des orteils dans un rat anesthésié, et fixez les dents avant de l’animal à la planche avec un morceau de ficelle de nylon. À l’aide de forceps et d’une laisse frontale, ouvrez doucement la bouche pour visualiser la fissure de la glotte, et insérez un tube fin dans la bronche bilatérale. Ensuite, inculquer 0,5 millilitres des particules de polyacrylate/nanosilica à travers le tube dans les poumons, et placer le rat dans la position supine avec surveillance jusqu’à la récupération complète.
Les jours un, trois, sept et 14 après l’instillation, utilisez un rasoir électrique pour enlever les cheveux de la poitrine et du haut de l’abdomen de chaque rat anesthésié, et placez le rat sur la plaque de montage d’un système d’ultrasons avec un transducteur linéaire de tableau dans la position supine. Appliquer le gel à ultrasons sur la peau exposée, et placer le transducteur sur l’espace intercostal et la zone subcostale pour détecter le liquide pleural. Afin de détecter l’effusion avec précision, sélectionnez les positions latérales gauche et droite pour effectuer un examen échographique.
Le septième jour, l’effusion pleurale et l’effusion péricardique sont détectées dans le groupe instillé de 6,25 milligrammes par kilogramme par millilitre. Les jours sept et 14, les balayages de coffre de CT des animaux instillés de 12,5 milligrammes par kilogramme par millilitre sont anormaux à l’angle costophrène postérieur émoussé, faisant allusion à une petite quantité d’effusion pleurale. La microscopie électronique de transmission des échantillons d’effusion pleurale révèle des nanoparticules de nanosilica individuellement et en grappes avec une morphologie compatible avec celle observée pour les nanoparticules dans la suspension préparée.
La chose la plus importante est de se rappeler de visualiser la fissure de la glotte et d’insérer un tube fin dans la bronche bilatérale. Les nanoparticules peuvent également être inculquées par inhalation ou injection intraveineuse, car les deux méthodes ont été effectuées dans des études antérieures. Cette technique est utile pour étudier le développement de l’effusion pleurale.
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Aperçu
Cet article présente un protocole de création d'un modèle d'épanchement pleural chez le rat à l'aide de polyacrylate/nanosilice par instillation intratrachéale. La méthode vise à fournir des informations sur la toxicité des nanomatériaux et leurs effets sur la santé pulmonaire.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Toxicologie
- Recherche pulmonaire
- Nanomatériaux
Contexte
- Les modèles d'épanchement pleural sont essentiels pour l'étude des maladies pulmonaires.
- Le polyacrylate/nanosilice est un nanomatériau doté d'une toxicité pulmonaire potentielle.
- Comprendre les effets de tels matériaux peut éclairer les réglementations en matière de sécurité.
- Ce modèle peut aider à évaluer l'impact biologique des nanomatériaux.
Objectif de l'étude
- Développer un modèle animal fiable pour l'épanchement pleural.
- Étudier la toxicité pulmonaire du polyacrylate/nanosilice.
- Fournir une méthode pour les études futures sur les effets des nanomatériaux.
Méthodes utilisées
- Sonification de la suspension de polyacrylate/nanosilice dans une solution saline.
- Préparation de différentes concentrations de la suspension.
- Instillation intratrachéale de la suspension chez des rats anesthésiés.
- Surveillance des rats après instillation jusqu'à leur rétablissement.
Résultats principaux
- Le protocole a réussi à induire un épanchement pleural chez le modèle rat.
- Les observations ont indiqué une toxicité potentielle des nanomatériaux.
- Le modèle peut être utilisé pour des recherches ultérieures sur les effets pulmonaires.
- Les résultats contribuent à la compréhension de la sécurité des nanomatériaux.
Conclusions
- Le modèle développé est efficace pour l'étude de l'épanchement pleural.
- Les connaissances acquises peuvent aider à évaluer les risques liés aux nanomatériaux.
- Cette recherche souligne la nécessité d'évaluations de la sécurité des nanomatériaux.
Questions fréquemment posées
Pertinence sectorielle pour les cadres
Ce modèle d'effusion pleurale permet une détection mécanistique des risques de toxicité pulmonaire induite par les nanomatériaux, en offrant un système in vivo reproductible pour évaluer les réponses inflammatoires dépendantes de la dose. Il facilite la validation de cibles en nanotoxicologie en reliant l'exposition aux nanoparticules à l'accumulation de liquide pleural, un critère d'évaluation cliniquement pertinent. Le modèle améliore la fiabilité prédictive en phase précoce de découverte en permettant une évaluation quantitative de la biodistribution des nanoparticules et de la progression pathologique dans un système pertinent pour la maladie.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Valeur scientifique : Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques concernant l'inflammation pleurale induite par les nanoparticules et l'activation des voies biologiques.
- Valeur opérationnelle : Permet la validation fonctionnelle des cibles grâce à des mesures fonctionnelles de l'épanchement pleural en réponse à des doses de 3,125, 6,25 et 12,5 mg/kg.
- Valeur prédictive : Facilite le tri des portefeuilles en identifiant les nanomatériaux présentant un potentiel de toxicité pulmonaire significatif à faible dose.
Développement de tests et criblage
- Valeur scientifique : Prépare des échantillons de liquide d'hydrothorax validés pour l'analyse en aval de la biodistribution des nanoparticules et des marqueurs inflammatoires.
- Valeur opérationnelle : Normalise les méthodes de détection par échographie et tomodensitométrie afin de quantifier de façon reproductible le volume d'hydrothorax dans le temps.
- Préparation au criblage : Permet une évaluation évolutive de bibliothèques de nanoparticules à l'aide de critères d'imagerie non invasifs.
Recherche translationnelle et préclinique
- Pertinence translationnelle : Ressemble aux réponses humaines des épanchements pleuraux à l'exposition aux nanoparticules, soutenant l'extrapolation interspécifique.
- Continuité préclinique : Permet une surveillance longitudinale depuis l'induction (jour 3) jusqu'à la résolution (jour 14), éclairant les décisions d'orientation tenant compte du risque.
- Réduction du risque mécanistique : Confirme la présence de nanosilice dans le liquide pleural par microscopie électronique en transmission (TEM), établissant un lien entre les propriétés du matériau et les effets biologiques.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Le modèle s'intègre à la chaîne de découverte, depuis la validation précoce de cibles jusqu'à l'évaluation préclinique de la sécurité, en fournissant des données quantitatives de toxicité qui éclairent l'identification des composés candidats et le choix des candidats précliniques.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses sur l'inflammation pleurale induite par les nanoparticules et précise les relations dose-réponse.
- Depistage : Fournit des systèmes biologiques prêts à l'essai avec une détection standardisée des épanchements par échographie et tomodensitométrie à des moments définis.
- Analytique : Permet des mesures quantitatives du début, du pic (jours 7 à 10) et de l'élimination de l'épanchement, facilitant l'analyse comparative entre conditions.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre l'exposition aux nanoparticules et la pathologie pleurale, avec une pertinence directe pour les études humaines de nanotoxicologie.
- Réutilisation en entreprise : Met en place une plateforme réutilisable pour évaluer divers nanomatériaux dans des programmes de dépistage de la toxicité pulmonaire.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Fournit une confiance prédictive dans la validation des cibles en réduisant l'ambiguïté mécanistique des réponses pleurales induites par les nanoparticules.
- Valeur opérationnelle : Assure la standardisation et la reproductibilité grâce à des volumes d'instillation définis (0,5 mL) et des calendriers de surveillance (jours 1, 3, 7, 14).
- Valeur stratégique : Améliore les décisions d'aller/arrêt en identifiant précocement des signaux de toxicité pulmonaire, réduisant ainsi le risque d'échec en phase avancée.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation fondée sur le risque des nanomatériaux en utilisant l'épanchement pleural comme biomarqueur traductionnel des lésions pulmonaires.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie sur rongeurs, notamment en instillation intratrachéale et en gestion de l'anesthésie.
- Dépend de l'accès à l'échographie, à l'imagerie par tomodensitométrie (CT) et à la microscopie électronique en transmission pour la détection des épanchements et la caractérisation des nanoparticules.
- Exige une standardisation croisée entre les équipes de pharmacologie in vivo, d'imagerie et de nanosécurité afin d'assurer une interprétation cohérente des données.
- Implique des adaptations à envisager lors de l'extension à d'autres types de nanoparticules en raison des variations d'agglomération et de biodisponibilité.
- Les limites pratiques incluent la nécessité d'une dissection à un point temporel terminal pour confirmer la présence d'épanchement et de nanoparticules, ce qui restreint l'échantillonnage longitudinal.
