Articolo metodologico

Un modello di effusione pleurica in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice

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DOI:

10.3791/58560

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12 aprile 2019

 ,  ,  , 
1Department of Ultrasound Medicine, Beijing Chaoyang Hospital, Capital Medical University, 2Department of Occupational Medicine & Clinical Toxicology, Beijing Chaoyang Hospital, Capital Medical University, 3Department of Emergency, Beijing Chaoyang Hospital, Capital Medical University

In questo articolo

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per costruire un modello di effusione pleurica in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice.

Abstract

L'effusione pleurica è un'individuazione clinica prevalente di molte malattie polmonari. Avere un modello utile animale effusione pleurica è molto importante per lo studio di queste malattie polmonari. Modelli precedenti di effusione pleurica pagato più attenzione a fattori biologici, piuttosto che le nanoparticelle nell'ambiente. Qui, presentiamo un modello per rendere l'effusione pleurica in ratti mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice e un metodo di isolamento di nanoparticelle nell'effusione pleurica. Mediante instillazione intratracheale di poliacrilato/nanosilice con concentrazioni di 3.125, 6.25 e 12,5 mg/kg∙mL, l'effusione pleurica in ratti ha presentato il giorno 3, ha raggiunto la posizione di giorni 7-10 a 6.25 e 12,5 mg/kg∙mL gruppi, poi lentamente diminuito e scomparso il giorno 14. Quando la concentrazione di poliacrilato/nanosilice aumentata, l'effusione pleurica è più prodotto e più veloce. Questo liquido pleurico è stato rilevato dall'ecografia o cassa CT scansione e confermato tramite la dissezione dei ratti. Nanoparticelle di silice sono state osservate nell'effusione pleurica dei ratti da microscopio elettronico a trasmissione. Questi risultati hanno mostrato che l'esposizione a poliacrilato/nanosilice conduce all'induzione di effusione pleurica, che era costante con la nostra precedente relazione in esseri umani. Inoltre, questo modello è utile per l'ulteriore studio di nanotossicologia e le malattie di effusione pleurica.

Introduzione

L'effusione pleurica è una manifestazione clinica molto comune delle malattie polmonari con una varietà di cause. Avere un modello utile animale effusione pleurica è molto importante per studiare queste malattie polmonari, i ruoli di due strati di membrana pleurica, i meccanismi di effusione pleurica ed il relativo trattamento. Tuttavia, alcuni segnalati modelli di effusione pleurica si concentrano principalmente sull'effusione pleurica maligna o fattori biologici piuttosto che le nanoparticelle in ambiente1,2. Qui, presentiamo un nuovo modello di versamento pleurico che è semplice, sicuro ed efficace.

Con lo sviluppo delle nanotecnologie e l'uso estensivo di nanoprodotti, c'è una preoccupazione circa i rischi potenziali dei nanomateriali per l'ambiente e la salute umana3,4. Nanomateriali introducono fattori di rischio e potenzialmente portano a nuovi pericoli sul posto di lavoro o tramite contaminazione ambientale. Gli studi in vitro e in vivo indicano che i nanomateriali possono causare danni multiorgano a polmoni, cuore, fegato, rene e il sistema nervoso, nonché del sistema riproduttivo e sistema immunitarios5,6. Inoltre, alcuni studi ha riferito che la tossicità specifica dei nanomateriali è stato a causa di loro proprietà fisico-chimiche uniche3,4,7.

Abbiamo riferito che un gruppo di lavoratori con esposizione professionale ai nanomateriali ha presentato clinicamente con effusione pleurica e pericardica, fibrosi polmonare e granuloma8,9. Nanoparticelle di silice sono state isolate in questi patients' effusione pleurica9. Al fine di riprodurre e verificare l'effusione pleurica indotta da nanoparticelle inalate in essere umano, abbiamo condotto l'esperimento infondendo il poliacrilato/nanosilice (PA/NPSi) tramite le vie respiratorie nei ratti, che ha imitato la respirazione umana in un vero e proprio ambiente e abbiamo trovato quel intratracheale instillazione di PA/NPSi potrebbe comportare l'effusione pleurica in ratti. Qui, vi presentiamo come fare versamento pleurico in ratti mediante instillazione intratracheale di PA/NPSi e come isolare le nanoparticelle nell'effusione pleurica. Questo modello può essere utile per l'ulteriore studio di nanotossicologia e malattie di effusione pleurica.

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Protocollo

Lo studio ha seguito le linee guida di Capital Medical University (Beijing, Cina P.R.) per la cura e l'uso di animali da esperimento. Tutte le procedure sono state approvate dalla animale etico Comitato di capitale Medical University in Cina.

1. sperimentale preparazioni

Nota: Acclimatare il femminili ratti Wistar da organismi patogeni specifici (peso: 200 ± 10 g) agli ambienti sperimentali per una settimana prima della somministrazione (condizioni ambientali: luce / buio: 12h / 12h, temperatura 22 ± 2 ° C, umidità 50 ± 10%).

  1. Utilizzare un fresco 10 mL di PA/NPSi sospensioni (nanosilice Ø:20 ± 5 nm di polimerizzazione in emulsione in situ) diluito in soluzione salina normale alle concentrazioni di 3.125, 6.25 e 12,5 mg/mL, rispettivamente10. Prima della somministrazione, Sonicare le sospensioni per 20-30 min e vortexare per 10 min al fine di impedire l'aggregazione nanoparticelle.
  2. Ugualmente dividere un totale di 20 ratti in quattro gruppi: un gruppo per ogni concentrazione di PA/NPSi (0, 3.125, 6.25 e 12,5 mg/mL).
  3. Per anestetizzare li, posizionare i ratti in un contenitore chiuso con 1,5 mL di etere (99,5%) o altri protocolli IACUC approvato. Dopo 60-90 s di anestesia, controllare la mancanza di risposta al riflesso del pedale. Garantire che i ratti sono la respirazione.
  4. Mettere il ratto anestetizzato sul bordo e difficoltà i suoi denti anteriori con una linea sterilizzata di nylon sulla scheda troppo.
  5. Aprire la sua bocca ed esporre la sua fenditura della glottide con l'aiuto di un forcipe chirurgico e la lente frontale.
  6. Infondere i ratti con 0,5 mL di sospensione di PA/NPSi al polmone di ogni ratto per un totale di 1 mL utilizzando un sottile tubo con un ago sterilizzato nel Bronco bilaterale.
  7. Posizionare i ratti su un bordo di plastica in una posizione supina e lasciare che i ratti di recuperare lentamente in 5-10 min.

2. ecografia per effusione pleurica

  1. Utilizzare un sistema a ultrasuoni con un array lineare trasduttore (frequenza: 8MHz) per esaminare i ratti su giorni 1, 3, 7 e 1410.
  2. Dare l'anestesia (10% cloralio idrato, 0,35 mL/100 g, i.p.) ai ratti e verifica per la mancanza di riflessi pedale.
  3. Rimuovere i peli dall'addome torace e del tronco di ratti utilizzando un rasoio elettrico. Quindi posizionare il ratto su una piastra di montaggio in posizione supina.
  4. Coprire la pelle con il gel rivestito e quindi posizionare il trasduttore sulla zona sottocostale per rilevare il liquido pleurico e spazio intercostale.
    Nota: Al fine di rilevare con precisione l'effusione, la posizioni laterale di destra e sinistra sono state selezionate per eseguire un esame di ultrasuono.
  5. Mettere il topo su un bordo di plastica in una posizione supina dopo l'esame di ultrasuono e lasciare che i ratti di recuperare lentamente in 10 min.

3. cassa CT scansione per effusione pleurica

  1. Amministrazione post-giorni 7 e 14, anestetizzare i ratti con 10% cloralio idrato (i. p). Considerarlo sufficiente profondità dell'anestesia quando il topo non reagisce ai riflessi del pedale.
    Nota: Dopo la somministrazione giorno 7 è il momento più opportuno per osservare l'effusione pleurica di esame di CT.
  2. Posizionare il ratto su un foglio di plastica in posizione prona e poi la scansione del suo petto per indagare l'effusione pleurica utilizzando un Use di CT. 64 canali le seguenti impostazioni: configurazione del rivelatore di 64 x 0,625 mm, 120 kV (picco) e 350 mAs.

4. raccolta di effusione pleurica e l'isolamento delle nanoparticelle nell'effusione pleurica

  1. Dopo petto CT scansione dei ratti e sotto anestesia di cloralio idrato, controllare il pedale riflesso dei ratti, radersi i capelli dall'addome al petto e poi disinfettare la pelle da iodio.
  2. Portare i ratti per l'area chirurgica.
  3. Nell'ambito dell'anestesia, tagliare rapidamente 1-1,5 cm di pelle e muscoli addominali al xifoideo lungo la linea mediana con il diaframma intatto.
  4. Aprite la cassa e ispezionare le cavità pleuriche bilaterali con l'aiuto di pinzette, soprattutto gli angoli frenici costale bilaterale con cura. Raccogliere 1-2 mL di effusione pleurica giallo-chiaro con una siringa sterile da 2 mL.
  5. Una volta fatto, sacrificare i ratti con protocollo IACUC approvato.
  6. Centrifugare il versamento pleurico in una provetta da 2 mL per 15 min a 300 x g per isolare le nanoparticelle.
  7. Utilizzare una goccia di livello superiore che è il liquido brillante e osservare sotto un microscope(TEM,) elettronico di trasmissione a una tensione di accelerazione di 60-80 kV.

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Risultati

Non usando un'ecografia toracica, abbiamo trovato nessun effusioni pleuriche il giorno 1 in tutti i gruppi. Tuttavia, il giorno 3, l'effusione pleurica è comparso nei gruppi 6.25 e 12,5 mg/kg∙mL. L'effusione era principalmente nell'angolo di destra costa frenico, mentre l'effusione pericardica presentato solo in 12,5 mg/kg∙mL gruppo. Inoltre, il giorno 7, effusione pleurica (Video 1) sia l'effusione pericardica (Video 2) sono stati rilevati nel gruppo di ...

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Discussione

L'ecografia è lo strumento più conveniente per la determinazione di malattie polmonari, dovuto la relativa sensibilità eccellente per il liquido libero nella cavità pleurica11. Ecco perché l'ecografia è in grado di rilevare immediatamente il contrasto di impedenza acustica dell'aria e fluidi nei polmoni12. Inoltre, l'ecografia è più flessibile nel modello di un piccolo animale CT. Tuttavia, l'aria nel polmone riflette l'onda sonora e impedito di osservare le modifiche intra...

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Ringraziamenti

Lo studio presente e la produzione di questo articolo sono stati finanziati dalla National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 e 81441089 di Grant). Ringraziamo Dr. Jin Yan e Dr. Pan Yujie, del dipartimento di emergenza, Beijing Chaoyang Hospital e Dr. Qu Peng del dipartimento di medicina di ultrasuono, Beijing Chaoyang Hospital per aiutare con la produzione video.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Ecografo Color Doppler Acuson S2000Siemens Medical Solutions, Mountain View, CA&
nbsp; Poliacrilato / nanosiliceFudan University, Shanghai, Cinarealizzato su ordinazione con nanosilice (20± 5) nm
10% cloralio idratoChemical Works302-17-0
Tomografia computerizzata a spirale 16 velocità della luceGE Healthcare, Stati Uniti
Wistar privo di agenti patogeni specificidi Lianhelihua (Pechino, Cina)ratti Wistar
Beijing Centro per animali

Riferimenti

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