Hier presenteren we een protocol voor de bouw van een model van de pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/nanosilica.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Een Model van de pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/Nanosilica
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Pleurale effusie is een overwegend klinische vinden van vele longziekten. Na een nuttig dier pleurale effusie model is zeer belangrijk om te studeren deze longziekten. Voorgaande modellen van pleurale effusie meer aandacht besteed aan biologische factoren in plaats van nanodeeltjes in het milieu. Hier introduceren we een model voor het maken van pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/nanosilica, en een methode van nanoparticle isolatie in de pleurale effusie. Door intratracheale instillatietest van polyacrylaat/nanosilica met concentraties van 3.125, 6,25 en 12,5 mg/kg∙mL, de pleurale effusie bij ratten op dag 3, 7-10 dagen in 6,25 en 12,5 mg/kg∙mL groepen, bedroeg gepresenteerd dan langzaam daalde en verdween op dag 14. Wanneer de concentratie van polyacrylaat/nanosilica toeneemt, is de pleurale effusie geproduceerde meer en sneller. Deze vergroeiingen vloeistof werd ontdekt door ultrageluid onderzoek of CT borst scannen en bevestigd door de dissectie van ratten. Silica nanodeeltjes werden waargenomen in de rats pleurale effusie door transmissie-elektronenmicroscoop. Deze resultaten toonden aan dat de blootstelling aan polyacrylaat/nanosilica leidt tot de inductie van pleurale effusie, die in overeenstemming met ons vorige verslag bij de mens was. Dit model is bovendien gunstig zijn voor de verdere studie van Nanotoxicologie en de pleurale effusie ziekten.
Inleiding
Pleurale effusie is een veel voorkomende klinische manifestatie van longziekten met allerlei oorzaken. Na een nuttig dier pleurale effusie model is zeer belangrijk om te studeren deze longziekten, de rol van de twee pleura membraan lagen, de mechanismen van pleurale effusie en de behandeling ervan. Echter, sommige meldden pleurale effusie modellen zich vooral richten op het maligne, pleurale effusie of biologische factoren in plaats van de nanodeeltjes in het milieu1,2. Hier introduceren we een nieuw model van pleurale effusie die is eenvoudig, veilig en effectief.
Met de ontwikkeling van nanotechnologie en het uitgebreide gebruik van nanoproducten is er een bezorgdheid over de mogelijke gevaren van nanomaterialen voor het milieu en de gezondheid van de mens3,4. Nanomaterialen introduceren van risicofactoren en potentieel leiden tot nieuwe gevaren op de werkplek of via verontreiniging van het milieu. In vitro en in vivo studies tonen aan dat nanomaterialen in meerdere orgel schade aan de longen, het hart, de lever, de nieren, en het zenuwstelsel, evenals de reproductieve en immuunsysteems5,6 resulteren kan. Bovendien, sommige studies gerapporteerd dat de specifieke toxiciteit van nanomaterialen te wijten aan hun unieke fysisch-chemische eigenschappen3,4,7 was.
We hebben gemeld dat een groep van werknemers met beroepsmatige blootstelling aan nanomaterialen klinisch gepresenteerd met vergroeiingen en pericardvocht effusie, longfibrose en granuloma8,9. Silica nanodeeltjes werden in deze patiënten pleurale effusie9geïsoleerd. Om te reproduceren en controleer of de pleurale effusie geïnduceerd door de geïnhaleerde nanodeeltjes in mens, we het experiment uitgevoerd door de polyacrylaat/nanosilica (PA/NPSi) via de luchtwegen bij ratten, die geïmiteerd menselijke ademhaling in een echte milieu, en vond dat intratracheale instillatietest van PA/NPSi kan resulteren in pleurale effusie bij ratten. We introduceren hier, how to make pleurale effusie bij ratten door intratracheale instillatietest van PA/NPSi, en hoe u kunt isoleren van nanodeeltjes in de pleurale effusie. Dit model kan nuttig zijn voor de verdere studie van Nanotoxicologie en pleurale effusie ziekten.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
De studie gevolgd richtsnoeren van kapitaal Medizinische Universität (Peking, P.R China) voor de verzorging en het gebruik van proefdieren. Alle procedures werden goedgekeurd door het dier ethisch comité van kapitaal medische universiteit in China.
1. experimental preparaten
Opmerking: Acclimatiseren de vrouwelijke specifieke pathogenen vrije Wistar ratten (gewicht: 200 ± 10 g) aan de experimentele omgevingen voor een week vóór Administratie (omgevingsomstandigheden: licht / donker: 12h / 12h, temperatuur 22 ± 2 ° C, luchtvochtigheid 50 ± 10%).
- Gebruik een vers 10 mL van PA/NPSi suspensies (nanosilica Ø:20 ± 5 nm door ter plaatse emulsie polymerisatie) verdund in normale zout bij concentraties van 3.125, 6,25 en 12,5 mg/mL, respectievelijk10. Vóór administratie, bewerk ultrasone trillingen ten de schorsingen voor 20-30 min en vortex gedurende 10 minuten om te voorkomen dat nanodeeltjes aggregatie.
- Even een totaal van 20 ratten te verdelen in vier groepen: één groep voor elke concentratie van PA/NPSi (0, 3.125 6.25 en 12,5 mg/mL).
- Om te anesthetize hen, plaatst u de ratten in een ongeopende verpakking met 1,5 mL ether (99,5%) of elke andere IACUC goedgekeurde protocollen. Na 60-90 s van anesthesie, Controleer voor het gebrek aan respons op het pedaal reflex. Zorg ervoor dat de ratten zijn ademhaling.
- Zet de narcose rat op het bord en ook haar voortanden bevestigen met een gesteriliseerde lijn van nylon op het bord.
- Haar mond open en bloot haar horizontalis van glottis met behulp van een chirurgische pincet en frontale lens.
- De ratten met 0,5 mL van PA/NPSi ophanging aan elke rat's Long voor een totaal van 1 mL met behulp van een fijn buisje met een gesteriliseerde botte naald in de bilaterale bronchiën inboezemen.
- Plaats de ratten op een kunststof bord in een liggende positie en laat die de ratten langzaam in 5-10 min herstellen.
2. echografie onderzoek voor pleurale effusie
- Een echografie-systeem gebruiken met een array van de lineaire transducer (frequentie: 8 MHz) te onderzoeken op ratten op dagen 1, 3, 7 en 1410.
- Anesthesie (0.35 mL/100 g, 10% chloraalhydraat, i.p.) geven de ratten en controleer voor het gebrek aan pedaal reflexen.
- Verwijder de haren uit ratten borst en bovenste buik met behulp van een elektrisch scheerapparaat. Plaats vervolgens de rat op een montageplaat in een liggende positie.
- Dekking van de huid met de gecoate gel, en plaats dan de transducer op de intercostale ruimte en subcostal gebied te detecteren het pleurale vocht.
Opmerking: Om op te sporen de effusie nauwkeurig, links en rechts laterale standpunten werden geselecteerd om een echo-onderzoek uitvoeren. - Zet de rat op een kunststof bord in een liggende positie na echografie onderzoek en laat die de ratten langzaam in 10 min herstellen.
3. borst CT aftasten voor pleurale effusie
- Anesthetize op de post beheer van dagen 7 en 14, de ratten met 10% Chloraalhydraat (i.p). Vind het voldoende diepte van verdoving bij de rat niet reageert op het pedaal reflexen.
Opmerking: Dag 7 na toediening is de meest geschikte tijd om te observeren pleurale effusie door het scannen van CT. - Plaats de rat op een plastic vel in een horizontale positie en vervolgens scannen zijn borst om te onderzoeken van pleurale effusie met een 64-kanaals CT. Use de volgende instellingen: 64 x 0.625 mm detector configuratie, 120 kV (piek) en 350 mAs.
4. verzameling van pleurale effusie en isolatie van nanodeeltjes in de pleurale effusie
- Na borst CT scannen van ratten en onder verdoving van chloraalhydraat, controleren de pedaal reflex van de ratten, scheren van het haar van buik tot borst en vervolgens desinfecteren van de huid door jodium.
- De ratten brengen het chirurgische gebied.
- Onder verdoving, gesneden snel 1-1,5 cm van de huid en de buikspieren aan de xiphoid langs de middellijn met het intact middenrif.
- Zorgvuldig de borst open en inspecteren van bilaterale pleurale holten met behulp van een pincet, met name de bilaterale phrenic hoeken van ribben. 1-2 mL van de pleurale effusie van lichtgeel met een 2 mL steriele injectiespuit verzamelen.
- Zodra gedaan, offeren de ratten met IACUC goedgekeurde protocol.
- Centrifugeer de pleurale effusie in een tube 2 mL gedurende 15 minuten staan bij 300 x g om te isoleren van de nanodeeltjes.
- Gebruik een daling van de bovenste laag de heldere vloeistof is en onder een transmissie elektronen microscope(TEM,) bij een versnellende spanning van 60-80 kV observeren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Met behulp van een thoracale echografie, vonden we geen pleurale effusie op dag 1 in alle groepen. Echter, op dag 3, de pleurale effusie verscheen in de groepen van 6,25 en 12,5 mg/kg∙mL. De effusie was vooral in de rechts ribben phrenic hoek, terwijl de pericardvocht effusie alleen gepresenteerd in 12,5 mg/kg∙mL groep. Bovendien, op dag 7, pleurale effusie (Video 1) zowel pericardvocht effusie (Video 2) werden ontdekt in 6,25 mg/kg∙mL groep (
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Echografie is het meest geschikte hulpmiddel voor het bepalen van longziekten, vanwege haar uitstekende gevoeligheid voor de gratis vloeistof in de spouw van Pleurale11. Dat komt omdat echografie kan onmiddellijk het contrast detecteren in akoestische impedantie van lucht en vocht in de longen12. Bovendien, de echografie is flexibeler in een klein dier model dan CT. Niettemin, de lucht in de longen het gevolg van de geluidsgolf en belemmerd van het waarnemen van de intrapul...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De huidige studie en de productie naar dit artikel werden gefinancierd door het National Natural Science Foundation of China (Grant 81773373, 81172614 en Grant 81441089). Wij danken Dr. Jin Yan en Dr. Pan Yujie, departement van de noodtoestand, Beijing Chaoyang ziekenhuis, en Dr. Qu Peng van afdeling van echografie geneeskunde, Beijing Chaoyang ziekenhuis voor het helpen met de videoproductie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Acuson S2000 Color Doppler echografiesysteem | Siemens Medical Solutions, Mountain View,CA | ||
| Polyacrylaat/nanosilica | Fudan University, Shanghai, China | gemaakt op bestelling met nanosilica (20±5) nm | |
| 10% chloraalhydraat | Beijing Chemical Works | 302-17-0 | |
| Lichtsnelheid 16 spiraalcomputertomografie | GE Healthcare, VS | ||
| Specifiek pathogeen-vrij Wistar | Animal Center of Lianhelihua (Beijing, China) | Wistar-ratten |
Referenties
- 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).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
