פרוטוקול זה מדגים את המחקר של ההשפעות הפתופיסיולוגיות של עשן סיגריות (CS) עם מערכת חשיפה לכל הגוף (WBIS) (WBIS) מובנית בתוך הבית. מערכת זו יכולה לחשוף בעלי חיים CS בתנאים חוזרים מבוקרים למחקר של השפעות בתיווך CS על אמפיזמה ריאות hematopoiesis.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מדגים את המחקר של ההשפעות הפתופיסיולוגיות של עשן סיגריות (CS) עם מערכת חשיפה לכל הגוף (WBIS) (WBIS) מובנית בתוך הבית. מערכת זו יכולה לחשוף בעלי חיים CS בתנאים חוזרים מבוקרים למחקר של השפעות בתיווך CS על אמפיזמה ריאות hematopoiesis.
בשנת 2018 דווח כי קרוב ל-14% מהמבוגרים בארצות הברית מעשנים סיגריות. ההשפעות של עשן סיגריות (CS) על ריאות ומחלות לב וכלי דם נחקרו באופן נרחב, עם זאת, ההשפעה של CS ברקמות ואיברים אחרים כגון דם ומח עצם נשארים מוגדרים לחלוטין. מציאת המערכת המתאימה כדי ללמוד את ההשפעות של CS במכרסמים יכול להיות יקר באופן אוסרני ודורש רכישה של מערכות זמינות מסחרית. לכן, יצאנו לבנות מערכת סבירה, אמינה ורב-תכליתית כדי לחקור את ההשפעות הפתולוגיות של CS בעכברים. מערך זה של חשיפה לשאיפה בכל הגוף (WBIS) מחקה את הנשימה והנפיחות של סיגריות על ידי חשיפה לסירוגין ל- CS ואוויר נקי. כאן אנו מראים כי מערכת עשה זאת בעצמך (DIY) זו גורם דלקת בדרכי הנשימה ואמפיזמה ריאות בעכברים לאחר 4 חודשים של חשיפה לעשן סיגריות. ההשפעות של שאיפת כל הגוף (WBI) של CS על גזע hematopoietic ותאי אב (HSPCs) במח העצם באמצעות מנגנון זה מוצגים גם.
עישון סיגריות נותר אחד הגורמים העיקריים למחלות הניתנות למניעה בארה"ב למרות הירידה המתמדת במספר המבוגרים המעשנים סיגריות ב -50-60 השניםהאחרונות 1. זה ידוע כי עישון קשור למחלות מרובות של הריאות והדם כולל מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), קבוצה של מחלות הכוללת נפחת ברונכיטיס כרונית2,3,4. על פי המרכז לבקרת מחלות (CDC), בשנת 2014, COPD היה הגורם השלישי המוביל למוות בארצות הברית עם מעל 15 מיליון אמריקאים הסובלים ממחלה זו5.
CS גם נקשר לאחרונה עם סיכון גבוה יותר לפתח hematopoiesis שיבוט (CH)6,7, מצב שבו תא גזע hematopoietic יחיד מייצר באופן לא פרופורציונלי אחוז גדול של הדם ההיקפי של אדם. ממצא זה מצביע על קשר פוטנציאלי בין עישון לתפקוד מח עצם. בהתחשב בהשלכות הבריאותיות הנרחבות והמשמעותיות ביותר של CS ובהתחשב בכך שמודלים מוריניים של מחלות הם אבן יסוד בהתקדמות במחקר הביו-רפואי, כדאי לפתח מערכות יעילות ובמחיר סביר לדגם CS בעכברים.
כאן, אנו מספקים מדריך צעד אחר צעד לבניית מערכת סבירה לטיפול וללמוד את ההשפעות in vivo של CS על אמפיזמה ריאות והומאוסטזיס מח עצם. ההרכבה של ציוד זה אינו דורש מהמשתמש ידע מיוחד ובכך מאפשר הרכבה DIY.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל בעלי החיים המעורבים בניסויים ובפיתוח טכניקה זו היו תחת פרוטוקול השימוש בבעלי חיים שלנו שאושר על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש בבעלי חיים (IACUC) ותחת מכללת ביילור לרפואה ומוסדות MD Anderson המוכרים על ידי האגודה להערכה והסמכה של טיפול בבעלי חיים במעבדה (AAALAC).
1. בניית המנגנון

איור 1: סכמטי של החיבורים של WBIS שלנו לחשיפה ל- CS. נתון זה מדגים כיצד כל הרכיבים מורכבים כדי ליצור מנגנון עבודה. האיור מראה רק תא עישון אחד מתוך הארבעה שהמכונה מסוגלת להפעיל. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. חשיפה לעשן סיגריות
התראה: יש להימנע מחשיפה יד שנייה ושלישית לעשן סיגריות. יש להשתמש בתאי סיגריות וחשיפה בתוך ארונות בטיחות ביולוגיים מסוג B2 Laminar Flow מסוג B2. PPE הנכון צריך להיות משוחק בעת ביצוע ניסויים חשיפה לעשן (כלומר, מסכות, כפפות, רשת שיער, שמלה).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אחד מסימני ההיכר העיקריים של חשיפה ל- CS הוא נפחת המאופיינת בנזק והרס של שקים אוויר (alveoli) בריאה. לכן, הניסויים הראשוניים התמקדו ביכולתה של מערכת עשה זאת בעצמך לעורר שינויים אמפיזמטיים בריאות של עכברים נקביים על חשיפה חוזרת ונשנית של כל הגוף ל- CS. משטר המינון של CS נבחר על סמך הפרסומים הקודמים שלנו שבהם השתמשנו במערכת עשה זאת בעצמך המתוארת כאן לטיפול בעכברים עם CS וללמוד את הפתופיזיולוגיה המולקולרית של אמפיזמה10,11,12,<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן אנו מספקים את המידע הדרוש לבניית מנגנון עבור WBIS של עכברים ל- CS. לאחר התקנת המערכת, חשוב מאוד שהחוקרים יתכוילו את המערכת על סמך המינון המועבר של ניקוטין או קוטינין בבעלי חיים. המנגנון מכיל טיימר ומדדי לחץ שניתן להשתמש בהם להתאמת נפח נשיפת הסיגריות, תדירות נשיפה, תקופת חשיפה משולבת לעשן ומרווחי מנוחה שבעלי חיים מקבלים בין כל סיגריה. יתר על כן, המספר האמיתי של סיגריות מנוהל מדי יום עשוי להשתנות בהתאם לתכולת זפת וניקוטין. לבסוף, חובה לנקות כל רכיב שנחשף לעשן סיגריות על בסיס קבוע כדי להבטיח זרימת עשן נאותה וחשיפת עשן ע...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
AR, XH ו- PE נתמכו על ידי מענק NIH R01HL140398 ומענק קרן גילסון לונגנבאו. DEMM ו- KK נתמכו על ידי מענקי NIH R01HL136333 ו- R01HL134880 (KYK), ומענק מקרן המחקר הרפואי הליס. DEMM נתמכת גם על ידי המכון הרפואי ע"ש הווארד יוז (HHMI) גיליאם למחקר מתקדם. PE נתמך גם על ידי הכשרה במדעי בריאות הסביבה דיוק NIEHS T32 ES027801 תוכנית מלגות. JC ו- MF נתמכים על ידי קרנות מחקר טבק מהמחלקה לאפיגנטיקה ומסרטן מולקולרי ועל ידי המרכז לאפיגנטיקה (פרס חוקר ל- MF) ב MD אנדרסון. FK ו- YZ נתמכים על ידי מענקי NIH R01 ES029442-01 ו- R01 AI135803-01 וכן מענק הצטיינות VA CX000104. פרויקט זה נתמך על ידי בסיס Cytometry וליבת מיון תאים במכללת ביילור לרפואה במימון פרס התמיכה במתקן הליבה של CPRIT (CPRIT-RP180672), ה- NIH (CA125123 ו- RR024574), וסיועו של יואל מ. סדרסטרום.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1 במחבר | Lowes | 756990 | |
| 1/4 במחבר Y דוקרני | VWR | 89093-282 | |
| 1/4 במחבר צינורות ישר | VWR | 62866-378 | |
| 1/8 פטמת משושה | Lowes | 877221 | |
| 1/8 בהתאמת צימוד הברגה | Lowes | 877208 | |
| 1/8 בהתאמת | פטמת מתאם זכר הברגהLowes | 877243 | |
| 10/32 (M) מחבר ישר עם הברגה | Bimba | EB60 | |
| 3/4 במרפק 90 מעלות התאמת CPVC | Lowes | 22643 | |
| 3/4 בצינור פוליוויניל כלוריד כלור (CPVC) | Lowes | 23814 | |
| 3/4 בכובע CPVC | Lowes | 23773 | |
| 3/4 במתאם CPVC השקיה בטפטוף נקבה | Lowes | 194629 | |
| מתאם זכר CPVC בקוטר 3/4 אינץ' | Lowes | 23766 | |
| מיכל אטום 8.5 ליטר עם מכסה (11.25 אינץ' x 7.75 אינץ' x 6 אינץ') | Komax | N / A | רשום כ"קופסת לחם גדולה Komax Biokips | (280 אונקיות) מיכל אחסון גדול" |
| צינור ניקוז זכוכית (קוטר 1.75 אינץ' x 8 באורך) | KIMAX | 6500 | |
| שסתומי סולנואיד איסוניק | Bimba | V2A02-AW1 | |
| מרלבורו אדום 100's | מרלבורו | N/A | |
| מחבר מסתובב חמצן | רפואיים גלובליים | RES002 | |
| טיימר פנסוניק LT4H-W | פנסוניק | LT4HW | הפריט נבנה בקר השסתומים על ידי Shepherd Controls & Associates |
| Pressure | Regulator Allied Electronics and Automation | 70600552 | רשום גם כ-"Norgren R07-100-RGKA" |
| פקק גומי # 1 (חור אחד) | VWR | 59581-163 | |
| פקק גומי # 8.5 (חור אחד) | VWR | 59581-389 | |
| Scireq inExpose system | Scireq ו-Emka Technologies | N/A | מערכת מסחרית המשמשת להשוואה עם שלנו DIY WBIS |
| התאמת דוקרנים ישרים (פתיחה 8 מ"מ) | VWR | 10028-872 | |
| סרט איטום חוט | Lowes | 1184243 | |
| מתאם יציאת הברגה | Bimba | P1SA1 | |
| טימטר Aridyne 2000 מדחס אוויר רפואי | MFI רפואי | AHC-TE20 | |
| מד זרימה | בריאות בעלות הברית | 15006-03YP2 | רשום גם כ"מד אוויר פוריטני" |
| מערכת בקרת שסתומים | Shepherd Controls and Associates | N/A | החברה תכננה בהתאמה אישית את מערכת בקרת השסתומים לדגם זה. |
| צינורות ויניל | Vitality Medical | RES3007 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.