ここでは、ポリアクリル酸/ナノシリカの気管内投与によるラットの胸水貯留モデルを構築するためのプロトコルを提案する.
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この記事について
サマリー
要約
胸水は、多くの肺疾患の一般的な所見です。役に立つ動物胸水モデルは非常にこれらの肺の病気を研究することが重要です。以前の胸水貯留モデルは、環境のナノ粒子ではなく、生物学的要因にもっと注意を払った。ポリアクリル酸/ナノシリカの気管内投与によるラットの胸水と胸水中にナノ粒子分離法をするモデルを紹介します。3.125、6.25、12.5 mg/kg∙mL の濃度のポリアクリル酸/ナノシリカの気管内注入による、6.25 と 12.5 mg/kg∙mL グループの 7-10 日でピークに達し、3 日目に発表したラットにおける胸水ゆっくりと減少し、14 日目で姿を消した。ポリアクリル酸/ナノシリカの濃度の増加、胸水はより生産と高速です。この胸水は、超音波検査、胸部 CT スキャン、ラットの解剖による確認で検出されました。シリカナノ粒子を透過型電子顕微鏡によるラットの胸水認めた。これらの結果は、ポリアクリル酸/ナノシリカに露出が人間で、前のレポートに一貫した胸水の誘導につながることを示した。また、このモデルは乗り越えると胸水貯留疾患のさらなる研究のために有益です。
概要
胸水は、さまざまな原因と肺疾患の非常に一般的な臨床症状です。役に立つ動物胸水モデルは非常にこれらの肺の疾患、2 つの胸膜膜層、胸水貯留のメカニズムとその治療の役割を研究することが重要。ただし、いくつかは、環境1,2ナノ粒子ではなく、悪性胸水や生物学的要因を中心に胸水貯留モデル報告。シンプルで安全で効果的な胸水の新しいモデルを紹介します。
ナノテクノロジーの発展といたるの広範な使用は、環境と人間の健康3,4ナノ材料の潜在的な危険についての懸念があります。ナノ材料は、危険因子を紹介し、環境汚染、職場内で新規の危険をもたらす可能性が。In vitro および in vivo の研究を示すナノ材料させる肺、心臓、肝臓、腎臓、神経系、生殖および免疫組織のs5,6に多臓器損傷の可能性があります。また、いくつかの研究は、ナノ材料の特定の毒性は、そのユニークな物理化学的性質3,4,7が原因だったことを報告しました。
我々 はナノ物質に職業的に曝露される労働者のグループが臨床的に胸膜、心嚢液貯留、肺線維症、肉芽腫8,9の発表を報告しています。シリカは、これらの患者の胸水9で分離された.再現し、ひと吸入ナノ粒子による胸水の貯留を確認するために我々 はラットは、本当に人間の呼吸を真似た上気道を介してポリアクリル酸/ナノシリカ (PA/NPSi) を浸透させることにより実験を行った環境とその気管 PA/NPSi の注入がラットで胸水をされる可能性があります。PA/NPSi の気管内投与によるラットで胸水を作る方法および胸水中にナノ粒子を特定する方法をご紹介します。このモデルは、乗り越えると胸水貯留疾患のさらなる研究に役に立つかもしれません。
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プロトコル
研究管理と実験動物の使用のための首都医科大学 (北京、中国) のガイドラインに従った。すべてのプロシージャは、動物倫理委員会の首都医科大学中国によって承認されました。
1. 実験準備
注: 順応女性特定病原体フリー wistar 系ラット (重量: 200 ± 10 g) 管理の前に週のための実験環境に (環境条件: 光/暗い: 12 h ・ 12 h、温度 22 ± 2 ° C、湿度 50 ± 10%)。
- 新鮮な 10 mL は 3.125、6.25、それぞれ1012.5 mg/mL の濃度で通常の生理食塩水で希釈した PA/NPSi 懸濁液 (その場で乳化重合によってナノシリカ Ø:20 ± 5 nm) を使用します。管理の前に 20-30 分のための懸濁液および 10 分の渦を超音波ナノ粒子凝集を予防するために。
- 20 ラットの合計で 4 つのグループに均等に分割: PA/NPSi の各濃度を 1 つのグループ (0、3.125、6.25、12.5 mg/mL)。
- それらの麻酔、エーテル (99.5%) の 1.5 mL で密閉容器にラットを配置します。またはその他の承認された IACUC プロトコル。麻酔の 60-90 秒後反射をペダルに反応の欠如を確認します。ラットが呼吸していることを確認します。
- ボード上の麻酔下ラットを置くし、あまりにもボード上のナイロンの滅菌ラインとその前に歯を修正します。
- その口を開き、手術用鉗子と前面のレンズの助けを借りて、声門の割れ目を公開します。
- PA/NPSi 懸濁液 1 mL 滅菌鈍針両側気管支に細い管を使用しての合計は各ラットの肺の 0.5 mL でラットを植え付けます。
- ラットを仰臥させ、ラットを 5-10 分でゆっくりと回復でプラ板に配置します。
2. 超音波検査胸水を
- リニアアレイ探触子で超音波診断装置を使用 (周波数: 8 MHz) 1、3、7、14 日10のラットを調べる。
- 麻酔 (10% 抱水クロラール、0.35 mL/100 g、i. p.) をラットに与えるし、ペダルの反射の欠如を確認します。
- 電気シェーバーを使用してラットの胸部および上腹部から髪を削除します。次に仰臥位に取り付けプレートにラットを置きます。
- コーティングされたゲルで肌をカバーし、肋と胸水を検出する弓下領域に探触子を配置します。
注: 胸水を正確に検出するために左と右ラテラルの位置選択された超音波検査を行います。 - 超音波検査とラットを 10 分でゆっくりと回復後仰臥位のプラ板にラットを置きます。
胸水のスキャン CT 3。
- 7 および 14 日後の管理について 10% 抱水クロラール (i.p) とラットを麻酔します。ラットが反射をペダルに反応しないとき、それは十分な麻酔深度と考慮します。
注: 7 日後管理は ct で胸水を観察する最も適切な時期です。 - 腹臥位のプラスチック シートにラットを配置し、64 ch CT. 使用に次の設定を使用して胸水を調査するその胸をスキャン: 64 × 0.625 mm 検出器構成、120 kV (peak) と 350 Ma。
4. 胸水および胸水中のナノ粒子の分離のコレクション
- 後胸部 CT ラットの下、抱水クロラールの麻酔ラットのペダルの反射をチェック、腹部から胸に髪を剃るし、ヨウ素によって皮膚を消毒します。
- 外科領域にラットをもたらします。
- 麻酔下ですぐに皮膚や腹部の筋肉の 1 〜 1.5 cm をそのままダイアフラム正中線に沿って剣状にカットします。
- 慎重に胸を開き、ピンセット、特に二国間の肋横隔膜角の助けを借りて両側胸膜腔を検査します。2 mL 滅菌注射器と明るい黄色の胸水の 1-2 の mL を収集します。
- 一度完了したら、IACUC 承認プロトコルでラットを犠牲に。
- 300 × gで 15 分の 2 mL チューブに胸水をナノ粒子を分離するために遠心分離機します。
- 明るい液晶である上層のドロップを使用、60-80 kV の加速電圧での伝送電子 microscope(TEM,) の下で観察します。
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結果
胸部超音波を使用して、我々 が見つかりません胸水のすべてのグループの 1 日。しかし、3 日目、胸水は 6.25 と 12.5 mg/kg∙mL グループで登場。胸水は、心嚢のみ 12.5 mg/kg∙mL グループで発表しながら、右肋骨横隔角で主にだった。さらに、7 日に胸水 (ビデオ 1) と心嚢 (動画 2) の両方が 6.25 mg/kg∙mL グループ (図 1) で検出されました。胸水は 7-10 日に最大限に徐々 に増加し、その後徐々 に減少しました。14 日に胸水が見つかりませんでした胸膜の癒着の記号が、もうすべてのグループ。10
7 と 14 日で 3.125 と 6.25 mg で胸水の兆候があった/kg∙mL グループ10...
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ディスカッション
超音波検査は呼吸器胸腔内11無料の流体に優れた感度を決定するための最も便利なツールです。超音波検査はすぐに空気や肺12で液体の音響インピー ダンスのコントラストを検出できるためであります。また、超音波検査は CT と比較小動物のモデルをより柔軟それにもかかわらず、肺内の空気は音の波を反映し、ナノ粒子注入後肺の変化を観察することから妨げ。そのため、胸部 CT スキャン ・肺胸水と肺の変化を調査するため超音波を組み合わせてください。
画像データを探索した後我々 は画像処理の結果を顕著な発見します。まず、我々 のモデルを示した PA/NPSi が確かに胸膜、心嚢モデルラットにおける初期の段階で、明らかにされた珍しい毒性を誘発しました。第二に、このモデルは正常に再現発生と人間 polyserous 胸水; 開発一方、これらのプロセスは、胸膜、心嚢液貯留、肺線維症、肉芽腫8,9提示...
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開示事項
著者が明らかに何もありません。
謝辞
本研究とこの記事の制作は、中国の国家自然科学基金 (グラント 81773373、81172614 とグラント 81441089) によって賄われました。博士ジン ヤンとの北京朝陽病院、救急部の博士鍋タマと博士ク鵬北京朝陽病院ビデオ制作を助けるため超音波医学部に感謝します
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Acuson S2000カラードップラー超音波システム | シーメンスメディカルソリューションズ、マウンテンビュー、カリフォルニア州 | ||
| ポリアクリル酸/ナノシリカ | 復旦大学、上海、中国 | シリカ(20±5)nm | |
| 10%クロラール水和物 | 北京化学工場 | 302-17-0 | |
| 光速16スパイラルコンピュータ断層撮影 | GEヘルスケア、米国 | ||
| 特定病原体フリー | 蓮地華動物センター(北京、中国) | ウィスターラット |
参考文献
- 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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