腹腔内のブドウ糖負荷試験、肥満や呼吸器アウトカムに対する代謝が異常の影響を研究する肺機能の測定や肺の固定

次の 3 つの方法の全体的な目標は、肥満と代謝障害が肺の構造と機能に与える影響を研究することです。これらの方法は、代謝障害が肺の構造と肺機能に与える影響に関する呼吸器研究分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。これらの技術の利点は、慢性肺疾患の病因に対する代謝の機能的役割を評価し、さまざまな治療アプローチをテストするために組み合わせることができることです。

これらの技術の意味するところは、表現型にとどまらず、肺疾患の病因における代謝標的の特異的な機能的役割を解明するものにまで及びます。これらの方法は、遺伝子組み換えを持つ健康な動物だけでなく、COPDや喘息の動物モデルでも構造と機能の研究に適用できます。一般的に、これらの方法に不慣れな個人は、気管チューブの挿入、肺の送気、深部麻酔の投与に苦労します。

私たちがこれらの方法のアイデアを最初に思いついたのは、マウスだけでなくヒトの早期発症肥満が、インパクト代謝や乳児期以降の慢性肺疾患と密接に関連していることを発見したときでした。腹腔内ブドウ糖負荷を測定するには、12時間絶食した成体マウスの尾を優しく拘束し、滅菌ハサミを使用して尾の先端を切開します。.すぐに血糖値計のテストストリップに自由に流れる血液を一滴垂らして、空腹時血糖値を測定します。

テスト結果は、4秒後に血糖値計の画面に表示されます。各動物のブドウ糖を測定した後、色付きのマーカーで個別にラベルを付け、動物の体重を量ります。次に、1ミリリットルの注射器に取り付けられた27ゲージの針を使用して、腹腔内注射を介して各動物に体重1トングラムあたり100マイクロリットルのブドウ糖を投与し、15分後、30分後、60分後、および120分後に新しいテストストリップで血糖値を測定します。

肺機能を評価するには、成体マウスをパッドの仰臥位に置き、動物の目に軟膏を塗布します。つま先のつま先つまみに反応がないことを確認した後、甲状腺領域の毛皮を70%エタノールで濡らし、鉗子を使用して胸骨の頸静脈切欠きとオトガイの塊茎結合との間の正中線で皮膚を持ち上げます。鈍いハサミを使用して、テント状の皮膚に1センチメートルの皮膚切開を慎重に行い、下にある皮下脂肪組織と甲状腺を視覚化し、気管を露出させます 峡部と胸骨甲状腺と胸骨甲状腺の筋肉の解剖で両方の甲状腺葉を慎重に鈍く分離します。

鋭い鉗子を使用して、気管と食道の間に4-0編組外科用縫合糸を通し、マイクロハサミで気管軟骨の間の喉頭を閉じる気管を慎重に切開します。気管チューブで挿管し、手術用縫合糸でチューブを固定し、動物を体腔の加熱ベッドに移動します。気管チューブをフェイスプレートに接続し、人工呼吸器の電源を入れます。

換気量と同時に胸部の動きを確認し、気管チューブの適切な配置を確認し、コンピューター画面上の圧力信号を監視します。換気中の経肺圧の変化を制御するには、画面を見ている肺のレベルまで食道チューブを挿入して、最大の圧力たわみと最小限の心臓アーチファクトを観察できるチューブの配置を容易にします。製造元の指示に従ってデータ収集を開始し、ネブライザーに10マイクロリットルのPBSを塗布します。

5分間の拍手喝采の後に噴霧を開始し、続いて3分間の応答フェーズで気道抵抗と呼吸器系のコンプライアンスを測定します。動物が次の噴霧を開始する前に3分間回復させ、人工呼吸器にメタコリンの10マイクロリットル濃度を段階的に適用するためのソフトウェアの指示に従ってください。肺組織の定量的組織形態学的分析では、鈍いハサミを使用して成体マウスの横隔膜に小さな切開を行い、湾曲した鈍いハサミを使用して胸郭の全長に沿って胸部を切開して胸部を穏やかに開きます。

胸郭を持ち上げて胸膜腔を露出させ、胸腺を切除します。心臓を切除した後、鋭い鉗子を使用して気管を準備して露出させ、気管と食道の間に4-0編組の外科用縫合糸を通した後、気管軟骨の間の喉頭に近い気管を慎重に切開します。26ゲージの静脈内カニューレで挿管し、固定剤を使用して、水の20センチメートルの一定圧力で圧力固定することにより肺を膨らませます。.

室温で30分後、気管を結紮し、同時にカニューレを取り外してください。次に、組織を傷つけずに肺を慎重に切除し、肺を摂氏4度の新鮮な固定剤に一晩保存します。肥満マウスは、腹腔内グルコース注射の15分後と30分後に血清グルコースレベルの増加を示し、標準的な食事を与えたマウスと比較して細胞グルコースの取り込みが損なわれていることを示しています。

侵襲性肺機能解析では、メタコリンによる刺激後に肥満の高脂肪食を与えられたマウスでは、対照動物と比較して気道抵抗が最大1.5倍増加することが示されています。気管内留置後の肺実質切片のヘマトキシリンおよびエオシン染色は、圧力が少なすぎる状態で点眼された肺に複数の膨らんでいない領域、厚い肺胞中隔、および多角形の肺胞を明らかにします。対照的に、点眼圧が強すぎると、肺胞中隔が破壊された領域が過度に膨らみます。

しかし、肺の固定中に適切な量の圧力を加えると、丸い形の肺胞を持つ完全に膨らんだ肺になります。一度習得すると、腹腔内ブドウ糖負荷試験は2時間半で完了することができます。肺機能検査は1時間で完了し、肺の送気は1時間以内に完了することができます。

この手順を試行する際、最適なデータ取得のためには、マウスの適応、研究者のトレーニング、静かでストレスの少ない環境での作業がすべて推奨されることを覚えておくことが重要です。その開発後、この技術は、代謝および呼吸器疾患の分野の研究者が、小動物モデルを使用して慢性肺疾患の治療戦略に関与するメカニズムと増強を探求する道を開きました。このビデオを見た後、肥満と代謝障害が肺の構造と機能に与える影響を調査する方法を十分に理解しているはずです。

動物や手術器具を扱う作業は怪我や皮膚反応を引き起こす可能性があり、これらの手順を実行する際には、適切な個人用保護具を着用するなどの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。