この研究では、実験的な珪肺症マウスの肺線維症の進行に対するニコチンの相乗効果を研究するためのマウスモデルについて説明します。二重曝露マウスモデルは、ニコチンとシリカに同時に曝露した後の肺の病理学的進行をシミュレートします。説明されている方法は単純で再現性が高いです。
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方法論記事
* These authors contributed equally
この研究では、実験的な珪肺症マウスの肺線維症の進行に対するニコチンの相乗効果を研究するためのマウスモデルについて説明します。二重曝露マウスモデルは、ニコチンとシリカに同時に曝露した後の肺の病理学的進行をシミュレートします。説明されている方法は単純で再現性が高いです。
喫煙とシリカへの曝露は職業労働者の間で一般的であり、シリカは非喫煙者よりも喫煙者の肺を傷つける可能性が高くなります。タバコの主要な中毒性成分であるニコチンが珪肺症の発症に果たす役割は不明です。本研究で用いたマウスモデルは、単純で制御が容易であり、ヒトの上皮間葉転換による肺線維症に対する慢性ニコチン摂取とシリカへの反復曝露の影響を効果的にシミュレートしました。さらに、このモデルは、タバコの煙に含まれる他の成分の影響を回避しながら、珪肺症に対するニコチンの影響を直接研究するのに役立ちます。
環境適応後、マウスに0.25mg/kgのニコチン溶液を首の上のゆるい皮膚に、毎朝夕方、12時間間隔で40日間皮下注射した。さらに、結晶性シリカ粉末(1〜5μm)を通常の生理食塩水に懸濁し、20mg/mLの懸濁液に希釈し、超音波水浴を用いて均一に分散させた。イソフルラン麻酔をかけたマウスは、このシリカダスト懸濁液50μLを鼻から吸入し、胸部マッサージ で 目覚めさせた。シリカ曝露は、5〜19日目に毎日投与されました。
二重ばく露マウスモデルをニコチンにばく露し、次にシリカにばく露したが、これは両方の有害因子にばく露された労働者のばく露歴と一致した。さらに、ニコチンはマウスの上皮間葉転換(EMT)を介して肺線維症を促進しました。この動物モデルは、珪肺症の発症に対する複数の要因の影響を研究するために使用できます。
作業者のシリカ曝露は、一部の職業環境では避けられず、一度シリカに曝露すると、環境から除去した後でも劣化が進行します。さらに、これらの労働者のほとんどが喫煙しており、従来のタバコには何千もの化学物質が含まれており、主な中毒性成分はニコチン1です。電子たばこは、若い年齢層でますます人気が高まっています2。これらの電子タバコはニコチン送達システムとして機能し、ニコチンへのアクセスを増加させ、肺感受性と肺炎を増加させます3。また、タバコの煙は、ブレオマイシンに曝露されたマウスの肺線維症を加速し4、シリカに曝露されたマウスの肺毒性と線維症を増加させます5,6。ただし、ニコチンがシリカによって引き起こされる炎症性および肺線維症プロセスに影響を与える可能性があるかどうかは、まだ調査されていません。
高用量のシリカを気管に1回吸入することによって確立された珪肺症マウスモデルは、マウスにとって外傷性です。この方法では、珪肺症モデルがすぐに提供されますが、作業者が繰り返しシリカにさらされる環境の現実には一致しません。そこで、点鼻薬 で 低用量のシリカ懸濁液を繰り返し投与することで、シリカ曝露マウスモデルを確立しました。この用量は、マウスに炎症や線維症を引き起こす可能性があります。.
他のタバコ成分の影響を回避するために、このマウスモデルを首のゆるい皮膚にニコチンを皮下注射し、中毒性成分であるニコチンが珪肺症に及ぼす影響を測定しました。皮下注射を投与することで、正確な投与が可能となり、ニコチン曝露モデルの作成や用量毒性反応、中毒の観察が可能になります。ニコチン中毒モデルは、0.2-0.4 mg / kg 7,8のニコチン注射用量で、雄マウスで開発されています。このモデルでは、中毒マウスの薬物探索ニーズを満たすために、12時間間隔で2回の皮下注射を行った。このマウスのニコチン依存症モデルは、ヒトの喫煙習慣とシリカへの曝露をシミュレートするのに役立ちます。
単一因子動物モデルには疾患研究の限界があるのに対し、ここで説明する方法は、ニコチンとシリカの共曝露の2因子マウスモデルを含みます。シリカ曝露の前に、マウスは喫煙者のニコチン曝露を再現するためにニコチンに事前曝露されました。その後、喫煙歴のある個人の作業環境でシリカ曝露を模倣するために、5日目から19日目までシリカ曝露が行われました。
肺胞マクロファージは、肺の炎症や線維化の調節に重要な役割を果たすことが知られています。マクロファージはシリカを吸入してもシリカを分解できず、マクロファージの分極またはアポトーシス9 を引き起こし、腫瘍壊死因子α(TNF-α)やトランスフォーミング成長因子β(TGF-β)などのサイトカインを放出します。表面マーカーCD86の存在によって識別されるM1マクロファージは、珪肺症における炎症反応の主要な扇動者であり、CD206によってマークされるM2マクロファージは、状態10の線維化期の原因である。二重ばく露マウスでは、ニコチンはシリカ損傷肺のマクロファージのM2表現型への分極を誘導し、肺線維症を促進しました。さらに、TGF-β1は線維症およびEMT11の誘導の鍵である。TGF-β1の発現増加は、EMTによる肺線維症の進行を加速させました。このモデルは、珪肺症に対するニコチンの効果を分析することに成功し、ニコチン禁煙の重要性をさらに強調しました。
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すべての手順は、国立衛生研究所の実験動物のケアと使用に関するガイド(NRCの第8版)によって発行されたガイドラインに従って実施され、安徽科技大学の動物倫理委員会によって承認されました。
1.動物の調製
2.ニコチン製剤
注:ニコチン密度は1.01 g / mLです。
3. シリカ調製
4.マウスの捕獲とニコチン曝露
5. in vivoでのシリカ曝露
6.新鮮で固定された肺組織の獲得
7. ヘマトキシリンとエオシン(HE)の染色
8.マッソン染色
9. 免疫組織化学
10. ウェスタンブロット解析
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マウスの珪肺症の進行におけるニコチンの潜在的な役割を調査するために、シリカ曝露と組み合わせたニコチンを研究するマウスモデルが確立されました。 図1 は、ニコチン注射とシリカ懸濁液の点鼻を組み合わせた二重曝露マウスモデルを使用した実験手順を示しています。各群のマウスの病理学的変化は、HE染色を用いて観察された。ニコチンとシリカの組み合わせに曝露されたマウスは、ニコチンまたはシリカのみに曝露されたマウスよりも有意に重度の肺損傷を示しました。ニコチンに曝露したマウスの肺のリンパ管付近でリンパ球が増加し、炎症性細胞塊を形成した。マッソン染色では、ニコチンとシリカの組み合わせに曝露された肺では、他のグループの肺と比較してコラーゲン線維沈着が有意に増加し、これはマッソン染色の定量化によって裏付けられました(図2)。シリカ曝露マウスでは肺胞構造が破壊され、マクロファージの数が増加しました。しかし、シリカと結合したニコチンに曝露した後、著しい炎症性細胞浸潤があり、線維芽細胞結節が現れました。さらに、蓄積されたマクロファージ、特にM2マ...
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ニコチンと結晶性二酸化ケイ素への同時曝露の役割と潜在的なメカニズムを調査するには、二重曝露動物モデルが必要です。このモデルは、ニコチンの皮下注射とシリカの点鼻滴によってこの作業で達成されました。ニコチン注射を成功させるには、首の後ろの皮膚をつかむと痛みを伴う可能性があるため、オペレーターはマウスのつかみ方に慣れる必要があります。したがって、マウスが把持に徐々に適応できるようにすることが重要です。さらに、マウスのシリカ曝露における重要なステップは、点鼻薬です。手術の成功率とマウスの生存率を高めるためには、事前に点鼻薬の練習が不可欠です。
注射を行うときは、マウスが注射器を見たときに強い闘争を避けるために、注射器をマウスの頭上をすくい取る必要があります。ネズミの尻尾は右手でしっかりとつかみ、左手で首の後ろの耳の縁まで皮膚を丁寧に優しく押し上げ、そこの皮膚をつまみます。右手でネズミの尻尾を離した後、噛みつきを防ぐために左手の親指と薬指で尻尾と後肢を安定させます。右手に1 mLのシリンジを使用して、針を首の上の緩い皮膚に頭から尾の方向に30°の角度で挿入する必要があります。.抵抗が失われた...
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すべての著者は、利益相反がないことを宣言します。
本研究は、安徽省大学シナジーイノベーションプログラム(GXXT-2021-077)および安徽科技大学大学院イノベーション基金(2021CX2120)の支援を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 10%ホルマリン中性固定剤 | 南昌Yulu実験装置有限公司 | ||
| アルコール消毒剤 | Xintai Kanyuan Disinfection Products Co. | ||
| BSA、フラクションV | Beyotime Biotechnology | ST023-200g | |
| CD206モノクローナル抗体 | Proteintech | 60143-1-IG | |
| クエン酸抗原賦活化液 | バイオシャープライフサイエンス | BL619A | |
| ジメチルベンゼン | West Asia Chemical Technology (Shandong) Co | ||
| Enhanced BCA Protein Assay Kit | Beyotime Biotechnology | P0009 | |
| GAPDHポリクローナル抗体 | プロテインテック | 10494-1-AP | |
| ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E) | Beyotime Biotechnology | C0105S | |
| HRP substrate | Millipore Corporation | P90720 | |
| HRP 標識アフィニピュアヤギ 抗マウス IgG(H+L) | プロテインテック | SA00001-1 | |
| HRP 結合アフィニピュアヤギ 抗ウサギ IgG(H+L) | プロテインテック | SA00001-2 | |
| ImmPACT[R] DAB EqV ペルオキシダーゼ (HRP) 基質 | ベクター研究所 | SK-4103-100 | |
| Masson's Trichrome Stain Kit | Solarbio | G1340 | |
| Methanol | Macklin | ||
| Nicotine | Sigma | N-3876 | |
| リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) | バイオシャープ | BL601A | |
| 生理食塩水 | 淮南市 | ||
| PMSF | Beyotime Biotechnological | ST505 | |
| 正の蛍光顕微鏡 | OlympusCorporation | BX53+DP74 | |
| 染色済みカラータンパク質分子量 マーカー、または染色済みカラータンパク質ラダー | Beyotime Biotechnology | P0071 | |
| PVDF膜 | Millipore | 3010040001 | |
| RIPA Lysis Buffer | Beyotime Biotechnology | P0013B | |
| SDS-PAGEゲル調製キット | Beyotime Biotechnology | P0012A | |
| 二酸化ケイ素 | Sigma | #BCBV6865 | |
| TGF-&ベータ; | Bioss | bs-0086R | |
| ビメンチンポリクローナル抗体 | プロテインテック | 10366-1-AP | |
| 材料名/設備名 | 会社 | カタログ番号 | |
| 0.5 mL チューブ | バイオシャープ | BS-05-M | |
| 振動サーモスタット金属浴 | アブソン | ||
| パラフィン包埋機 | 精密(常州)医療機器有限公司 | PBM-A | |
| パラフィンスライ | サーJinhuaクラタイインスツルメンツ株式会社 | ||
| ピペット | エッペンドルフ | ||
| 偏光顕微鏡 | オリンパス | BX51 | |
| 精密天びん | Acculab | ALC-110.4 | |
| RODI IOTインテリジェント多機能浄水システム | RSJ | RODI-220BN | |
| Scilogex SK-D1807-E 3Dシェーカー | Scilogex | ||
| Small動物用麻酔器 | Anhui Yaokun Biotech Co., Ltd. | ZL-04A | |
| ユニバーサルピペットチップ | KIRGEN | KG1011 | |
| ユニバーサルピペットチップ | KIRGEN | KG1212 | |
| ユニバーサルピペットチップ | KIRGEN | KG1313 | |
| ボルテックス ミキサー | VWR | ||
| 素材名・機材 | |||
| Adobe Illustrator | |||
| ImageJ | |||
| Photoshop | |||
| Prism7.0 |
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