Dit protocol demonstreert de orofaryngeale aspiratietechniek voor gebruik in het bleomycine muizenmodel van longfibrose.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dit protocol demonstreert de orofaryngeale aspiratietechniek voor gebruik in het bleomycine muizenmodel van longfibrose.
Interstitiële longziekte (ILD) vertegenwoordigt een breed spectrum van aandoeningen die worden gekenmerkt door de progressieve en vaak onomkeerbare littekens van het longparenchym, waarvan idiopathische longfibrose (IPF) de meest voorkomende is. Er zijn verschillende diermodellen van IPF ontwikkeld, waarvan het bleomycine-muismodel het meest wordt gebruikt. Bleomycine is een chemotherapeuticum waarvan bekend is dat het DNA-schade in het alveolaire epitheel veroorzaakt, wat resulteert in acuut longletsel en longfibrose bij mensen. Knaagdiermodellen van IPF gebruiken bleomycine-toediening via verschillende methoden, waarvan de meest voorkomende intratracheaal (IT) is. Onlangs is aangetoond dat de orofaryngeale aspiratie (OA)-techniek even effectief is als IT voor meerdere fibroseermiddelen, met aanzienlijk minder bijwerkingen en een gemakkelijkere toedieningsweg. Dit protocol beschrijft de OA-methode van toediening van bleomycine in de muizenlong en belicht voorbeelden van mogelijke downstream-toepassingen voor gegevenskwantificering. Deze methodologie biedt een eenvoudige, snelle en veilige manier om dit veelgebruikte diermodel te gebruiken voor het bestuderen van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan IPF.
Interstitiële longziekte (ILD) verwijst naar een heterogene groep aandoeningen die wordt gekenmerkt door progressieve en onomkeerbare littekens van de longblaasjes, het interstitium en de distale luchtwegen1. Idiopathische longfibrose (IPF) is de meest voorkomende vorm van ILD en heeft een mediane overleving van ongeveer drie jaar2. IPF is uiteindelijk een terminale aandoening, waarbij orthotope longtransplantatie een salvagetherapie is voor geselecteerde patiënten. Er zijn momenteel twee door de FDA goedgekeurde therapieën voor IPF, die beide alleen de progressiesnelheid vertragen in plaats van de longfunctie voor patiënten te stabiliseren of te verbeteren 3,4. Er zijn belangrijke onderzoeksinspanningen aan de gang om de onderbouwing van IPF op te helderen en nieuwe therapeutische doelen te identificeren. Er bestaan talloze diermodellen om de pathogenese van IPF te bestuderen, elk met zijn eigen voor- en nadelen5. Hoewel geen enkel model in staat is om de complexiteit van ziekten bij de mens volledig samen te vatten, bieden deze benaderingen wel een significant inzicht in de moleculaire mechanismen van IPF en kunnen ze translationele studies aanvullen.
Het bleomycine-muismodel blijft het meest gebruikte en best gekarakteriseerde in vivo model van IPF6. Bleomycine is een peptidemiddel dat enkel- en dubbelstrengs DNA-breuken induceert. Na de ontdekking in 1962 bleek bleomycine effectief te zijn bij de behandeling van een aantal vormen van kanker, waaronder testiculaire tumoren en lymfoom, maar het gebruik ervan is beperkt door dosisafhankelijke pneumonitis en de daaruit voortvloeiende longfibrose 7,8. Deze pulmonale toxiciteit wordt gerecapituleerd bij muizen. Bij toediening in een enkele dosis, na een eerste ontstekingsfase, kan fibrose worden gezien vanaf dag 5, met een piek op dag 14-21 9,10,11 (Figuur 1). Spontane verdwijning treedt op na ongeveer 6 weken, hoewel permanente fibrotische veranderingen kunnen worden bereikt met herhaalde dosering12. Gezien de voorbijgaande en inflammatoire aard zijn er enkele inherente nadelen van het bleomycinemodel13, maar het biedt een snel, robuust en reproduceerbaar systeem om enkele van de belangrijkste hiaten in het begrip van ILD in ons vakgebied op te vullen en stelt onderzoekers in staat om resultaten van de afgelopen vijf decennia te vergelijken. Andere installatiebenaderingen zijn de asbestose- en silica-muizenmodellen, die vergelijkbare tijdsverbanden bieden (dagen 14-28)6,14,15,16. Deze modellen genereren echter een histologisch patroon dat meer overeenkomt met pneumoconiose dan IPF en vereisen het gebruik van deeltjes in de lucht, wat een zorgvuldige behandeling vereist. Als alternatief bestaan er diermodellen die gebruik maken van epitheelgestuurde transgenexpressie, zoals difterietoxine en TGF-β1. Deze recapituleren de niet-inflammatoire alveolaire type 2 epitheelcelbeschadiging die wordt gezien bij IPF, maar duren iets langer (21-30d) en vereisen het gebruik van gespecialiseerde dieren die moeten worden teruggekruist in bestaande transgene modellen die van belang zijn. Ten slotte is aangetoond dat adenoviraal-gemedieerde overexpressie van cytokines, waaronder TGF-β1, IL-β1 en TNF-α, longfibrose bij knaagdieren induceert, meestal op dag 14 17,18,19. Deze cytokine-overexpressiemodellen maken gemakkelijke intranasale toediening mogelijk, maar vereisen een zorgvuldige zuivering en behandeling.
Er zijn meerdere benaderingen voor de toediening van bleomycine, waaronder intratracheale (IT), intranasale, intraperitoneale, subcutane en intraveneuze routes6. IT-toediening is de meest gebruikelijke methode, waarbij traditioneel endotracheale intubatie of chirurgische tracheostomie20 betrokken is, die beide diepe sedatie en technische finesse vereisen en geassocieerd zijn met perioperatieve morbiditeit en mortaliteit. Onlangs is aangetoond dat de orofaryngeale aspiratie (OA) -techniek even effectief is als IT, met aanzienlijk minder bijwerkingen en een gemakkelijkere toedieningsroute 14,21,22,23,24,25,26. Hier presenteren we een gedetailleerd visueel protocol voor de OA-methode van bleomycine-afgifte in de muizenlong en belichten we verschillende mogelijke downstream-toepassingen voor gegevenskwantificering.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dierstudies die in deze experimenten worden beschreven, werden uitgevoerd volgens protocollen (ARC-2021-025, ARC-2010-039) die zijn goedgekeurd door het UCLA Animal Research Committee (ARC) en het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Volledige naleving van alle staats- en federale voorschriften en beleidsregels met betrekking tot het gebruik van proefdieren werd gehandhaafd. Dieren werden gehuisvest in de Animal Care Facility van UCLA en verzorgd door het bekwame personeel van de UCLA Division of Laboratory and Animal Medicine (DLAM) onder pathogeenvrije omstandigheden. Wildtype C57BL/6-muizen werden commercieel verkregen en kregen ten minste 14 dagen de kans om te acclimatiseren. Voor deze onderzoeken werden mannelijke muizen van 8-12 weken gebruikt, met een gemiddeld lichaamsgewicht van 20-25 g. Vrouwelijke muizen kunnen ook worden gebruikt, hoewel het belangrijk is om dieren van geslacht en leeftijd te matchen in verschillende experimentele groepen en omstandigheden27. De commerciële details van de dieren, reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.
1. Orofaryngeale toediening van bleomycine
2. Inductie van anesthesie
3. Orofaryngeale toediening
4. Herstel van dieren
5. Weefseloogst, verwerking en eindpuntanalyse
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Het hier beschreven protocol geeft een samenvatting van de orofaryngeale aspiratieroute van toediening in het bleomycine muizenmodel. In deze experimenten werden dieren behandeld met bleomycine (0,75 U/kg lichaamsgewicht) of PBS voor schijncontrole. Op dag 7, 14 en 21 werden muizen geëuthanaseerd, hun longen geëxplanteerd en weefsel gefixeerd, zoals eerder beschreven35. Fibrose werd beoordeeld met behulp van histologische kleuring van hematoxyline en eosine (H&E)....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Er wordt een gedetailleerd videoprotocol verstrekt over de orofaryngeale aspiratietechniek voor het toedienen van bleomycine voor gebruik in het muizenmodel van longfibrose. Daarnaast belichten we mogelijke downstream-toepassingen om fibrotische en ontstekingsveranderingen veroorzaakt door OA-bleomycine te kwantificeren.
Hoewel geen enkel dier de complexiteit van ziekten bij de mens volledig recapituleert, is het bleomycine-muismodel de afgelopen vijf decennia...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten.
Dit werk werd ondersteund door de NIH Ruth L. Kirchstein National Research Service Award (NRSA) Institutional Research Training Grant (T32) toegekend aan RW (2T32HL072752-16). De auteurs willen ook de steun van het Saul and Joyce Brandman Foundation Lung Health Center erkennen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| anti-mouse CD45, Brlliant Violet 605 | BioLegend | 103155 | |
| anti-mouse CD64, AlexaFluor 647 | BioLegend | 139322 | |
| anti-mouse Ly6G, AlexaFluor 700 | BioLegend | 127622 | |
| anti-mouse MerTK, PE/Cy7 | BioLegend | 151522 | |
| anti-mouse SiglecF, PE | BD Biosciences | 552126 | |
| BD Luer-Stub Adaptors | Fisher Scientific | 13-681-21 | |
| Bleomycin | McKesson | 1129996 | Van NorthStar Rx 16714088601 |
| Endotracheal Mouse Intubation Kit | Kent Scientific | ETI-MSE | |
| Fixable Live/Dead Violet | Thermo | L34955 | |
| FlowJo v10 Software | FlowJo | ||
| gentleMACS Dissociator | Miltenyi | 130-093-235 | |
| Hydroxyproline Assay Kit | Sigma | MAK463 | |
| Liberase TM | Roche | 5401127001 | |
| Moria Vessel Clamp | Fine Science Tools | 18350-11 | |
| Mouse Endotracheal Intubation Kit | Kent | ETI-MSE | |
| Stepper Pipette | Dymax | TI15469 | |
| Wildtype C57BL/6 mice | Jackson Laboratories | JAX, stain #000664 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.