Вязкоупругие свойства слизи играют решающую роль в мукоцилиарном клиренсе. Однако традиционные реологические методы слизи требуют сложных и трудоемких подходов. Это исследование предоставляет подробный протокол для использования настольного реометра, который может быстро и надежно выполнять вязкоупругие измерения.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Быстрая вязкоупругая характеристика слизи дыхательных путей с помощью настольного реометра
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
При слизисто-обструктивных заболеваниях легких (например, астма, хроническая обструктивная болезнь легких, муковисцидоз) и других респираторных заболеваниях (например, вирусные/бактериальные инфекции) биофизические свойства слизи изменяются гиперсекрецией бокаловидных клеток, обезвоживанием дыхательных путей, окислительным стрессом и присутствием внеклеточной ДНК. Предыдущие исследования показали, что вязкоупругость мокроты коррелирует с функцией легких и что лечение, влияющее на реологию мокроты (например, муколитики), может привести к замечательным клиническим преимуществам. В целом, реологические измерения неньютоновских жидкостей используют сложные, трудоемкие подходы (например, параллельные / конусно-пластинчатые реометры и / или отслеживание частиц микрогранул), которые требуют обширной подготовки для выполнения анализа и интерпретации данных. Это исследование проверило надежность, воспроизводимость и чувствительность Rheomuco, удобного для пользователя настольного устройства, которое предназначено для выполнения быстрых измерений с использованием динамических колебаний с сдвиговой деформацией для обеспечения линейных вязкоупругих модулей (G', G", G* и δ загара) и характеристик точки геля (γc и σc) для клинических образцов в течение 5 минут. Производительность устройства была проверена с использованием различных концентраций имитатора слизи, полиэтиленоксида 8 МДа (PEO) и по сравнению с традиционными объемными реологическими измерениями. Клинический изолят, собранный у интубированного пациента с астматическим статусом (SA), затем оценивали в трех измерениях, и коэффициент вариации между измерениями составляет <10%. Использование ex vivo мощного агента, уменьшающего слизь, TCEP, на слизи SA привело к пятикратному снижению модуля упругости и изменению в сторону более «жидкого» поведения в целом (например, более высокий δ загара). Вместе эти результаты демонстрируют, что испытанный настольный реометр может надежно измерять вязкоупругость слизи в клинических и исследовательских условиях. Таким образом, описанный протокол может быть использован для изучения эффектов мукоактивных препаратов (например, rhDNase, N-ацетилцистеина) на месте для адаптации лечения в каждом конкретном случае или в доклинических исследованиях новых соединений.
Введение
Мукобструктивные заболевания дыхательных путей, включая астму, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), муковисцидоз (МВ) и другие респираторные заболевания, такие как вирусная и бактериальная пневмония, являются распространенными проблемами со здоровьем во всем мире. В то время как патофизиология сильно варьируется между каждым состоянием, общей ключевой особенностью является аномальный мукоцилиарный клиренс. В здоровых легких слизь выстилает эпителий дыхательных путей, чтобы улавливать вдыхаемые частицы и обеспечивать физический барьер против патогенов. После секретирования слизь дыхательных путей, состоящая из ~ 97,5% воды, 0,9% соли, ~ 1,1% глобулярных бел....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
В настоящем исследовании образцы были собраны во время клинически показанной бронхоскопии после получения информированного согласия в соответствии с протоколом, утвержденным Институциональным наблюдательным советом UNC.
1. Сбор и хранение мокроты/слизи
- Сбор слизи дыхательных путей с помощью сбора мокроты или аспирации бронхоскопии.
- Собирайте мокроту либо с помощью спонтанного отхаркивания, либо индуцируйте мокроту путем 3% гипертонического физиологического раствора. В качестве альтернативы, непосредственно аспирировать слизь из дыхательных путей во время процедуры бронхоскопии.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
На фиг.1 показана точность и повторяемость реологических измерений с использованием концентрационно-зависимых кривых вязкоупругого контроля, т.е. раствора полиэтиленоксида (ПЭО) и состояния астматической (SA) слизи. Измерения вязкоупругих характеристик ПЭО 8 МДа при пяти различных концентрациях (1%, 1,5%, 2%, 2,5% и 3%) были непосредственно сопоставлены между оцененным настольным реометром и традиционным объемным реометром (Таблица материалов). В отличие от слизи SA, раствор.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Уникальные вязкоупругие свойства слизи имеют важное значение для поддержания здоровья дыхательных путей. Внутренние и внешние факторы могут изменять биофизические свойства слизи дыхательных путей, вызывая клинические осложнения, характерные для мукобструктивных заболеваний. Следовательно, мониторинг изменений вязкоупругости слизи может быть рассмотрен во время оценки состояния заболевания и изучения методов лечения, которые снижают вязкоупругость слизи. Эмпирические исследования 1980-х годов продемонстрировали сильную ко.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Благодарности
Эта статья поддерживается грантами Vertex Pharmaceuticals (Ehre RIA Award) и поддерживаемыми CFF исследованиями EHRE20XX0.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Наконечники капиллярных поршней | Gilson | CP1000 | |
| Discovery Hybrid Rheometer-3 | TA Instruments | DHR-3 Объемный реометр производства компании TA Instruments в Нью-Касле, штат Делавэр, < бр/> Детройт: Используется для проведения реологических испытаний. | |
| Программное обеспечение для построения графиков | GraphPad Prism | Программное обеспечение GraphPad (Сан-Диего, Калифорния) для анализа данных | |
| Микроцентрифужная трубка | Costar | 3621 | |
| Пластина Пельтье | TA Instruments | Система контроля температуры<бр/> производства компании TA Instruments в Нью-Касле, DE | |
| Полиэтиленоксид | Sigma | 372838 | полимер 8 MDa, используемый в качестве имитатора слизи |
| Пипетка положительного смещения Пипетка | Gilson | M1000 | используется для работы с вязкими растворами |
| Настольный реометр Rheomuco | Rheonova | производства Rheonova во Франции: Используется для проведения реологических тестов. | |
| Грубая нижняя геометрия | Rheonova | D-1811-007 | Диаметр 25 мм |
| Грубая верхняя геометрия | Rheonova | U-1811-007 | Диаметр 25 мм |
| Гладкая верхняя параллельная пластина | TA Instruments | 20 мм Диаметр | |
| трис(2-карбоксиэтил)фосфин | Sigma | 646547-10X1ML | TCEP: Сильнодействующий восстановитель. |
Ссылки
- Button, B., et al. A periciliary brush promotes the lung health by separating the mucus layer from airway epithelia. Science. 337 (6097), 937-941 (2012).
- Boucher, R. C. Muco-obstructive lung diseases. New England Journal of Medicine. 380 ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
