Articolo metodologico

Sistema di perfusione polmonare isolato nel modello di coniglio

DOI:

10.3791/62734

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15 luglio 2021

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1Departamento de Investigación en Hiperreactividad Bronquial, Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias, 2Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México

In questo articolo

Sommario

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La preparazione polmonare di coniglio isolata è uno strumento gold standard nella ricerca polmonare. Questa pubblicazione si propone di descrivere la tecnica sviluppata per lo studio dei meccanismi fisiologici e patologici coinvolti nella reattività delle vie aeree, nella conservazione polmonare e nella ricerca preclinica nel trapianto di polmone e nell'edema polmonare.

Abstract

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Il sistema di perfusione polmonare isolato è stato ampiamente utilizzato nella ricerca polmonare, contribuendo a chiarire il funzionamento interno dei polmoni, sia micro che macroscopicamente. Questa tecnica è utile nella caratterizzazione della fisiologia e della patologia polmonare misurando le attività metaboliche e le funzioni respiratorie, comprese le interazioni tra sostanze circolatorie e gli effetti di sostanze inalate o perfuse, come nei test antidroga. Mentre i metodi in vitro prevedono l'affettamento e la coltura dei tessuti, il sistema di perfusione polmonare ex vivo isolato permette di lavorare con un organo funzionale completo rendendo possibile lo studio di una funzione fisiologica continua durante la ricreazione della ventilazione e della perfusione. Tuttavia, va notato che gli effetti dell'assenza di innervazione centrale e drenaggio linfatico devono ancora essere pienamente valutati. Questo protocollo ha lo scopo di descrivere l'assemblaggio dell'apparato polmonare isolato, seguito dall'estrazione chirurgica e dalla cannulazione di polmoni e cuore da animali da laboratorio sperimentali, nonché di visualizzare la tecnica di perfusione e l'elaborazione del segnale dei dati. La vitalità media del polmone isolato varia tra 5-8 ore; durante questo periodo, la permeabilità capillare polmonare aumenta, causando edema e lesioni polmonari. La funzionalità del tessuto polmonare conservato è misurata dal coefficiente di filtrazione capillare (Kfc), utilizzato per determinare l'entità dell'edema polmonare nel tempo.

Introduzione

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Brodie e Dixon descrissero per la prima volta il sistema di perfusione polmonare ex-vivo nel 1903 1. Da allora, è diventato uno strumento gold standard per lo studio della fisiologia, della farmacologia, della tossicologia e della biochimica dei polmoni2,3. La tecnica offre un modo coerente e riproducibile per valutare la fattibilità dei trapianti di polmone e per determinare l'effetto dei mediatori infiammatori come l'istamina, i metaboliti dell'acido arachidonico e la sostanza P, tra gli altri, nonché le loro interazioni durante fenomeni polmonari come broncocostrizione, atel....

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Protocollo

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Il sistema di perfusione isolato nel modello di coniglio è stato ampiamente utilizzato nel laboratorio di iperreattività bronchiale presso l'Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias. Il protocollo include conigli neozelandesi con un peso approssimativo di 2,5-3 kg. Tutti gli animali sono stati tenuti in condizioni standard di vivaio e alimentazione ad libitum in conformità con le linee guida ufficiali messicane per gli animali da laboratorio (NOM 062-ZOO-1999) e sotto la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio (8a edizione, 2011). Tutte le procedure e i metodi di cura degli animali presentati in questo protocollo sono stati p....

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Risultati

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Il sistema di perfusione polmonare isolato consente la manipolazione degli organi per la biopsia, la raccolta di campioni dalla perfusione e la raccolta di dati in tempo reale dei parametri fisiologici. Il sistema isolato può essere utilizzato per testare molte ipotesi che coinvolgono diverse funzioni e fenomeni polmonari, dall'attività metabolica ed enzimatica alla formazione dell'edema e ai periodi di conservazione per i trapianti polmonari.

La Figura 1 mostra u.......

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Discussione

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Questo lavoro mostra una visione generale del sistema di perfusione polmonare isolato, una tecnica essenziale nella ricerca sulla fisiologia polmonare. Il sistema di perfusione polmonare isolato offre un grande grado di versatilità nei suoi usi e consente la valutazione di diversi parametri rilevanti nella sperimentazione di una vasta gamma di ipotesi15. Un sistema polmonare isolato è uno strumento con presenza mondiale che, nell'ultimo decennio, ha ulteriormente stabilito la sua rilevanza per le .......

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Dichiarazioni

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Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.

Ringraziamenti

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Gli autori desiderano ringraziare la dottoressa Bettina Sommer Cervantes per il suo sostegno nella scrittura di questo manoscritto e Kitzia Elena Lara Safont per il suo supporto con le illustrazioni.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Tubo Tygon E-Lab a 2 stop, diametro interno 3,17 mm, confezione da 12 pezzi, nero/biancoHugo Sachs Elektronik (HSE)73-1864
Adattatore per ventilazione a pressione positiva su IPL-4Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-4312
Adattatore per ventilazione a pressione positiva su IPL-4Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-4312
Alimentazione alternativa di gas senza pressione per IPL-4: per alimentare la trachea con una miscela di gas diversa dall'aria ambiente durante la ventilazione negativaHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4309
Unità base per il polmone perfuso isolato da coniglio a maiale fetaleHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4138
Siero bovino A2:D41albumina polvere liofilizzatasigma3912500 g
Cloruro di calcio, CaCl2· 2H2O.JT Baker10035-04-8
Fiale criogenicheCorning4306592 mL
di D-glucosa, C6H12O6.SigmaG5767
Trasduttore differenziale di bassa pressione DLP2.5, gamma +- 2,5 cmH2O, connettore HSEHugo Sachs Elektronik (HSE)73-3882
Trasduttore di pressione differenziale MPX, gamma +- 100 cmH2O, connettore HSEHugo Sachs Elektronik (HSE)73-0064
Eppendorf tubes
Ethanol grado HPLC assolutoTubi
Falcon14 mL
Hugo Sachs Elektronik (HSE)59-9703
EparinaPISA5000 UI
Colonna HPLC (C18 100A 5U)Alltech98121213da 150 mm x 4,6 mm
MillexSLLGR04NL4 mm
IPL-4 Sistema centrale per polmone isolato da coniglio a feto di maiale, 230Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-4296
Sistema centrale IPL-4 per polmone isolato da coniglio a feto di maiale, 230 VHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4296
Serbatoio in vetro incamiciato per soluzione tampone, con fritta e tubo, 6,0 LHugo Sachs Elektronik (HSE)73-0322
Circolatore termostatico Lauda, tipo E-103, 230 V/50 Hz, 3 l volume del bagno, intervallo di temperatura da 20 a 150 gradi; CHugo Sachs Elektronik (HSE)73-0125
Cannula atrio sinistra per coniglio con cestello, OD 5,9 mmHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4162
Trasduttore di pressione sanguigna a basso intervallo P75 per modulo PLUGSYSHugo Sachs Elektronik (HSE)73-0020
Solfato di magnesio eptaidrato, MgSO4· 7H2OJT Baker10034-99-8
Tubo per microcentrifugaCorning430909
Opzione di controllo della ventilazione a pressione negativa con regolatore di pressione per IPL-4Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-4298
Conigli
PISABENTAL (Pentobarbital sodico)PISAQ-7833-215
PLUGSYS Custodia, Tipo 603* 7Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-0045
PLUGSYS Modulo Contatore Temporizzato TCMHugo Sachs Elektronik (HSE)73-1750
PLUGSYS Modulo Amplificatore Trasduttore (TAM-A)Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-0065
PLUGSYS Modulo Amplificatore Trasduttore (TAM-D)Hugo Sachs Elektronik (HSE)73-1793
PLUGSYS VCM-4R Modulo di controllo della ventilazione con regolatore di pressioneHugo Sachs Elektronik (HSE)73-1755
Cloruro di potassio, KCl.JT Baker3040-01
Diidrogeno fosfato di potassio, KH2PO4JT Baker7778-77-0
PROCIN (xilacina cloridrato)PISAQ-7833-099
Cannula arteriosa polmonare per coniglio con cestello, OD 4,6 mmHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4161
Coltellobisturi
Serotonina 5-HT
Servo Controllore per Perfusione (SCPHugo Sachs Elektronik (HSE)73-2806
Tappo a scatto Microcentrifuga ProvettaCostar36201,7 mL
Bicarbonato di sodio, NaHCO3sigmaS6014
Cloruro di sodio, NaCl.sigmaS9888
Guanti chirurgici n. 7 1/2
Guanti chirurgici n. 8
tubi TaygonMasterflex
Cannula tracheale per coniglio, OD 5,0 mmHugo Sachs Elektronik (HSE)73-4163
Caledon Pompa peristaltica Harvard P-230 (completa di scatola di controllo e azionamento motore P-230)Hugo Sachs Elektronik (HSE)70-7001 Pneumotacometro lineare riscaldato Intervallo di flusso da 0 a 10 L/min Hugo Sachs Elektronik (HSE)59-9349 Controller di riscaldamento per pneumotacometro singolo 230 V CA, 50 Hz Filtro per siringa idrofila della Nuova Zelanda

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Dixon, W. E. Contributions to the physiology of the lungs: Part I. The bronchial muscles, their innervation, and the action of drugs upon them. The Journal of Physiology. 29 (2), 97-173 (1903).
  2. Nelson, K., et al.

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Modello di polmone di conigliofisiologia polmonarecoefficiente di filtrazione capillareedema polmonareventilazione perfusionepermeabilit vascolarepolmone ex vivodanno polmonare

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