March 15th, 2018
비만의 발생률 상승 하 고 만성 폐 질환의 위험을 증가 시킵니다. 설정 기본 메커니즘 및 예방 전략, 잘 정의 된 동물 모델 필요 합니다. 여기, 우리는 세 가지 방법 (포도 당 내성 검사, 몸 plethysmography, 및 폐 고정) 쥐에서 폐 결과에 비만의 효과 연구를 제공 합니다.
다음 세 가지 방법의 전반적인 목표는 비만과 대사 장애가 폐 구조와 기능에 미치는 영향을 연구하는 것입니다. 이러한 방법은 대사 장애가 폐 구조와 폐 기능에 미치는 영향에 대한 호흡기 연구 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 기술의 장점은 만성 폐 질환의 발병에 대한 대사의 기능적 역할을 평가하고 다양한 치료 접근법을 테스트하기 위해 결합할 수 있다는 것입니다.
이러한 기술의 의미는 표현형을 넘어 폐 질환의 발병기전에서 대사 표적의 특정 기능적 역할을 설명하는 것까지 확장됩니다. 이러한 방법은 유전자 변형이 있는 건강한 동물뿐만 아니라 COPD 및 천식의 동물 모델에서도 구조 및 기능 연구에 적용할 수 있습니다. 일반적으로 이러한 방법을 처음 접하는 개인은 기관 튜브 삽입, 폐 흡입 및 심부 마취 투여로 어려움을 겪을 것이며 모두 경험과 훈련이 필요합니다.
우리는 쥐뿐만 아니라 인간의 조기 발병 비만이 충격 대사 및 유아기 이후의 만성 폐 질환과 밀접한 관련이 있다는 것을 발견했을 때 이러한 방법에 대한 아이디어를 처음 갖게 되었습니다. 복강 내 포도당 내성을 측정하려면 12시간 공복 중인 성견 쥐의 꼬리를 부드럽게 제지하고 멸균 가위를 사용하여 꼬리 끝을 절개합니다. 즉시 혈당 측정기의 테스트 스트립에 자유롭게 흐르는 혈액 한 방울을 적용하여 공복 혈당 수치를 측정합니다.
테스트 결과는 4초 후에 혈당계 화면에 나타납니다. 각 동물의 포도당을 측정한 후 색깔 있는 마커로 개별적으로 라벨을 붙이고 동물의 무게를 잰다. 그런 다음 1밀리리터 주사기에 부착된 27게이지 바늘을 사용하여 복강내 주사를 통해 각 동물에게 체중 1톤당 포도당 100마이크로리터의 포도당을 투여하고 방금 시연한 대로 새로운 테스트 스트립으로 15분, 30분, 60분 및 120분 후에 혈당 수치를 측정합니다.
폐 기능을 평가하려면 패드에 누운 자세의 성인 쥐를 놓고 동물의 눈에 연고를 바르십시오. 발가락 꼬임에 대한 반응이 없는 것을 확인한 후 갑상선 부위의 털을 70% 에탄올로 적시고 집게를 사용하여 흉골의 경정맥 노치와 정신의 괴경 교감선 사이의 정중선에서 피부를 들어 올립니다. 뭉툭한 가위를 사용하여 텐트가 있는 피부를 1cm 정도 절개하여 아래에 있는 피하 지방 조직과 갑상선을 시각화하고 협부에서 양쪽 갑상선을 조심스럽게 둔기로 분리하고 흉상유근과 흉상근을 해부하여 기관을 노출시킵니다.
날카로운 집게를 사용하여 기관과 식도 사이에 4-0 꼰 수술 봉합사를 통과시키고 마이크로 가위로 기관 연골 사이의 후두를 닫는 기관을 조심스럽게 절개합니다. 기관관으로 삽관을 하고 외과용 봉합사로 튜브를 고정하고 동물을 체실의 가열된 침대로 옮깁니다. 기관 튜브를 안면 플레이트에 연결하고 인공호흡기를 켭니다.
인공호흡 속도와 동시에 흉부의 움직임을 확인하여 기관관의 적절한 위치를 확인하고 컴퓨터 화면의 압력 신호를 확인합니다. 인공호흡 중 경폐압의 변화를 제어하려면 화면을 보면서 폐 높이까지 식도관을 삽입하여 최대 압력 편향과 최소한의 심장 아티팩트를 관찰할 수 있는 튜브를 쉽게 배치할 수 있습니다. 제조업체의 지침에 따라 데이터 수집을 시작하고 분무기에 10마이크로리터의 PBS를 적용합니다.
5분 동안 환호를 보낸 후 분무를 시작한 후 3분의 반응 단계를 진행하며, 이 단계에서 기도 저항과 호흡기 계통 순응도를 측정합니다. 다음 분무를 시작하기 전에 동물이 3분 동안 회복할 때까지 기다렸다가 인공호흡기에서 10마이크로리터 농도의 메타콜린 농도를 단계적으로 적용하기 위한 소프트웨어 지침을 따릅니다. 폐 조직의 정량적 조직 분석을 위해 뭉툭한 가위를 사용하여 성체 쥐의 횡격막을 작게 절개하고 구부러진 뭉툭한 가위를 사용하여 흉곽 전체를 따라 흉곽 주위를 절개하여 흉부를 부드럽게 엽니다.
흉곽을 들어 올려 흉강을 노출시키고 흉선을 제거합니다. 심장을 제거한 후 날카로운 집게를 사용하여 기관을 준비하고 노출시켜 기관과 식도 사이를 4-0으로 꼰 수술 봉합사를 통과한 다음 기관 연골 사이의 후두에 가까운 기관을 조심스럽게 절개합니다. 26게이지 정맥 캐뉼라로 삽관하고 고정제를 사용하여 20cm의 일정한 물 압력에서 압력 고정으로 폐를 팽창시킵니다.
실온에서 30분 후 기관을 접합하고 캐뉼라를 동시에 제거합니다. 그런 다음 조직을 손상시키지 않고 폐를 조심스럽게 절제하고 폐를 섭씨 4도의 새 고정제에 넣어 밤새 보관합니다. 비만 마우스는 복강내 포도당 주입 후 15분 및 30분 후에 혈청 포도당 수치가 증가하여 표준 사료를 먹인 마우스에 비해 세포 포도당 흡수가 손상되었음을 나타냅니다.
침습적 폐 기능 분석은 메타콜린으로 자극을 준 후 비만, 고지방 다이어트를 한 쥐에서 대조 동물에 비해 기도 저항이 최대 1.5배 증가했음을 보여줍니다. 기관내 삽입 후 폐 실질 절편의 헤마톡실린 및 에오신 염색은 너무 적은 압력으로 주입된 폐에 팽창되지 않은 여러 영역, 두꺼운 폐포 격막 및 다각형 모양의 폐포를 나타냅니다. 대조적으로, 주입 압력이 너무 높으면 파괴된 폐포 중격으로 인해 영역이 과도하게 팽창하게 됩니다.
그러나 폐 고정 중에 적절한 양의 압력을 가하면 폐가 완전히 팽창하고 둥근 모양의 폐포가 생깁니다. 일단 숙달되면 복강내 포도당 내성 검사는 2시간 30분 안에 완료할 수 있습니다. 폐 기능 검사는 1시간 이내에 완료할 수 있으며 폐 흡입은 한 시간 이내에 완료할 수 있습니다.
이 절차를 시도하는 동안 최적의 데이터 수집을 위해 마우스를 적응시키고, 조사자를 교육하고, 조용하고 스트레스가 적은 환경에서 작업하는 것이 모두 권장된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 개발 후 이 기술은 대사 및 호흡기 질환 분야의 연구자들이 소동물 모델을 사용하여 만성 폐 질환의 치료 전략에 관여하는 메커니즘과 잠재력을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 비만과 대사 장애가 폐 구조와 기능에 미치는 영향을 조사하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
동물이나 수술 기구를 가지고 작업하면 부상이나 피부 반응을 일으킬 수 있으며 이러한 절차를 수행하는 동안 항상 적절한 개인 보호 장비를 착용하는 것과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
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이 기사는 동물 모델을 사용하여 비만이 폐 구조 및 기능에 미치는 영향을 연구하는 방법을 논의합니다. 만성 폐 질환을 이해하는 데 있어 이러한 기술의 중요성을 강조합니다.
Obesity-related metabolic dysfunction represents a growing risk factor for chronic lung diseases, creating a need for preclinical models that can mechanistically link systemic metabolism to pulmonary outcomes. The integrated assessment of glucose tolerance, lung function, and histological structure enables de-risking of therapeutic hypotheses by providing quantitative, reproducible readouts across metabolic and respiratory domains. This approach supports target validation and predictive confidence in early discovery by elucidating whether metabolic interventions modify lung pathology in disease-relevant systems.
The method positions itself within the discovery continuum from hypothesis testing to lead identification, supporting iterative evaluation of metabolic interventions on lung structure and function in preclinical models.