Summary
यह अध्ययन एक इनहेलेशन कक्ष में पूरे शरीर के माध्यम से सिलिका के साँस लेना के साथ एक सिलिकोसिस चूहा मॉडल स्थापित करने के लिए एक तकनीक का वर्णन करता है। सिलिकोसिस वाले चूहे मानव सिलिकोसिस की रोग प्रक्रिया को अच्छी पुनरावृत्ति के साथ एक आसान, लागत प्रभावी तरीके से बारीकी से नकल कर सकते हैं।
Abstract
सिलिकोसिस का प्रमुख कारण व्यावसायिक वातावरण में सिलिका का साँस लेना है। कुछ शारीरिक और शारीरिक मतभेदों के बावजूद, कृंतक मॉडल मानव सिलिकोसिस के अध्ययन के लिए एक आवश्यक उपकरण बने हुए हैं। सिलिकोसिस के लिए, क्लासिक पैथोलॉजिकल प्रक्रिया को ताजा उत्पन्न क्वार्ट्ज कणों के साँस लेना के माध्यम से प्रेरित करने की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है विशेष रूप से मानव व्यावसायिक रोग को प्रेरित करना। इस अध्ययन ने सिलिकोसिस की पैथोलॉजिकल गतिशील विकास प्रक्रिया को स्थापित करने और प्रभावी ढंग से नकल करने के लिए एक तकनीक का वर्णन किया। इसके अलावा, तकनीक में अच्छी पुनरावृत्ति थी जिसमें कोई सर्जरी शामिल नहीं थी। इनहेलेशन एक्सपोजर सिस्टम को गढ़ा गया, मान्य किया गया, और श्वसन योग्य कण इनहेलेशन पर विष विज्ञान अध्ययन के लिए उपयोग किया गया। महत्वपूर्ण घटक इस प्रकार थे: (1) थोक सूखी SiO2 पाउडर जनरेटर एक वायु-प्रवाह नियंत्रक के साथ समायोजित; (2) 0.3 मीटर3 पूरे शरीर साँस लेना जोखिम कक्ष 3 वयस्क चूहों को समायोजित करने के लिए; (3) वास्तविक समय में ऑक्सीजन एकाग्रता, तापमान, आर्द्रता और दबाव को विनियमित करने के लिए एक निगरानी और नियंत्रण प्रणाली; और (4) प्रयोगशाला तकनीशियनों और पर्यावरण की सुरक्षा के लिए एक बाधा और अपशिष्ट निपटान प्रणाली। सारांश में, वर्तमान प्रोटोकॉल पूरे शरीर के माध्यम से साँस लेना की रिपोर्ट करता है, और साँस लेना कक्ष ने कम मृत्यु दर, कम चोट और अधिक सुरक्षा के साथ एक विश्वसनीय, उचित और दोहराने योग्य चूहा सिलिकोटिक मॉडल बनाया।
Introduction
सिलिकोसिस, जो सिलिका के साँस लेने के कारण होता है, चीन में सबसे गंभीर व्यावसायिक बीमारी है, जोहर साल व्यावसायिक रोग रिपोर्ट की कुल संख्या का 80% से अधिक है। सिलिकोसिस का एटियलजि स्पष्ट है, और इसे रोका और नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन कोई प्रभावी उपचार विधि उपलब्ध नहीं है2. कई दवाओं बुनियादी अध्ययन में प्रभावी साबित किया गया है, लेकिन वे अभेद्य नैदानिक प्रभाव 3,4 है. इसलिए, सिलिकोसिस के रोग और शारीरिक तंत्र को अभी भी तलाशने की आवश्यकता है।
कई अध्ययनों ने सिलिकोसिस 5,6 के रोगजनन की जांच के लिए चूहों या चूहों की श्वासनली में सिलिका के एक बार जलसेक का उपयोग किया है। यद्यपि इन कृंतक सिलिकोटिक मॉडल को थोड़े समयमें प्राप्त किया जा सकता है 7, इन तरीकों में अभी भी चुनौतियां थीं, जैसे कि पशु आघात और उच्च मृत्यु दर। कुछ अध्ययनों में एक निरर्थक फेफड़े की प्रतिक्रिया को प्रेरित करने के लिए फेफड़ों में संग्रहीत सिलिका को शामिल किया गया है, लेकिन चूहों8 में सिलिकोटिक नोड्यूल का उल्लेख नहीं किया गया है। इसके अलावा, तीव्र सिलिकोसिस से दूर, व्यावसायिक वातावरण में सिलिका के क्रोनिक एक्सपोजर ने फेफड़ों में प्रो-एपोप्टोटिक मार्करों के बजाय एंटी-एपोप्टोटिक मार्करों के स्तर को काफी कम फुफ्फुसीय सूजन और ऊंचा करदिया। इसलिए, सिलिकोसिस के रोगजनन का पता लगाने के लिए एक विश्वसनीय, उचित और दोहराने योग्य पशु मॉडल की आवश्यकता है।
वर्तमान अध्ययन में सिलिकोसिस के रोगियों की रोग प्रक्रिया की नकल करने के लिए एक विधि का वर्णन किया गया है, जो पूरे शरीर के माध्यम से सिलिका इनहेलेशन के माध्यम से होता है, एक इनहेलेशन चैंबर में एयर-डिलीवर कण, जिसमें एक एयर-डिलीवर सिलिका जनरेटर, एक पूरे शरीर का कक्ष और एक अपशिष्ट निपटान प्रणाली शामिल होती है। यह विधि सरल, संचालित करने में आसान है, और सिलिकोसिस की पैथोलॉजिकल गतिशील विकास प्रक्रिया की प्रभावी ढंग से नकल करती है। इसके अलावा, कई संभव तंत्र और सिलिकोसिस के रोगजनन इस विधि10,11,12 का उपयोग कर पहचान रहे हैं. प्रस्तावित प्रोटोकॉल सिलिकोसिस अनुसंधान के संबंधित क्षेत्र में आगे की जांच में मदद करने के लिए प्रत्याशित है।
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Protocol
सभी पशु प्रयोग यूनाइटेड स्टेट्स नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ गाइड फॉर द केयर एंड यूज ऑफ लेबोरेटरी एनिमल्स के अनुसार आयोजित किए गए थे और नॉर्थ चाइना यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (प्रोटोकॉल कोड LX2019033 और 2019-3-3 के अनुमोदन के आचार संहिता पर समिति द्वारा अनुमोदित किए गए थे)। नर विस्टार चूहों, उम्र के 3 सप्ताह, वर्तमान अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया गया. सभी चूहों को लकड़ी की छीलन के साथ स्थिर पिंजरों में रखा गया था। जानवरों को 12 घंटे / 12 घंटे के प्रकाश/अंधेरे चक्र में बनाए रखा गया था, और उन्हें भोजन और पानी एड लिबिटम प्रदान किया गया था। अनुकूली खिला के 1 सप्ताह के बाद अनुवर्ती प्रयोग किए गए थे।
1. पशु तैयारी
- आगमन पर, सभी चूहों को एक विशिष्ट रोगजनक मुक्त (एसपीएफ) कमरे में रखें।
- बेतरतीब ढंग से स्वस्थ चूहों को दो समूहों (एन = 10) में विभाजित करें: सिलिका को साँस लेने वाले सिलिकोसिस के साथ शुद्ध हवा और चूहों को नियंत्रित करें।
2. सिलिका तैयारी
चेतावनी: मानव शरीर द्वारा साँस ली गई सिलिका धूल फेफड़ों को नुकसान पहुंचा सकती है। इसलिए, व्यक्तियों को ऑपरेशन के दौरान चौग़ा, चिकित्सा दस्ताने और सुरक्षात्मक मास्क (N95) पहनना चाहिए।
- प्रत्येक एक्सपोजर से पहले 1.5 घंटे के लिए एगेट मोर्टार के साथ सिलिका कणों ( सामग्री की तालिकादेखें) को ग्राउंड करें। ऐसा इसलिए है क्योंकि ताजा खंडित क्वार्ट्ज वृद्ध क्वार्ट्ज13 की तुलना में बड़ी मात्रा में सक्रिय ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन करता है, और 1-5 माइक्रोन के व्यास के साथ सिलिका सबसे रोगजनक है।
- पीसने के बाद इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का उपयोग करके सिलिका (30 ग्राम) का वजन करें, इसे एक ग्लास कंटेनर में रखें, और सिलिका कणों की सतह से रोगजनकों को खत्म करने के लिए इलेक्ट्रिक हीटिंग एयर-ब्लोइंग ड्रायर ( सामग्री की तालिकादेखें) में 6 घंटे के लिए 180 डिग्री सेल्सियस पर सेंकना।
3. चूहों के लिए सिलिका जोखिम
- इंजेक्शन और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध जनरेटर सिस्टम ( सामग्री की तालिकादेखें) कनेक्ट करें और जनरेटर में सिलिका (30 ग्राम) रखें। जांचें कि क्या कनेक्शन पाइपलाइन सामान्य है, पावर कॉर्ड जुड़ा हुआ है, और बिजली की आपूर्ति सामान्य है।
- स्प्रे टॉवर के जल स्तर और अपशिष्ट गैस उपचार उपकरण के ह्यूमिडिफायर की जांच करें ( सामग्री की तालिकादेखें) मैन्युअल रूप से, और यदि यह अपर्याप्त है (मानक लाइन तक नहीं) तो पानी डालें।
- अपशिष्ट गैस उपचार उपकरण के स्प्रे टॉवर में नल का पानी और ह्यूमिडिफायर में आसुत जल जोड़ें (चित्र 1)।
- निकास गैस डिस्चार्ज डिवाइस चालू करें ( सामग्री की तालिकादेखें) और वायु स्रोत स्विच यह पुष्टि करने के लिए कि परिरक्षण कैबिनेट के अंदर नकारात्मक-दबाव की स्थिति है या नहीं।
- पुष्टि करें कि इनहेलेशन चैंबर के तहत तरल मिश्रण, पाउडर मिश्रण, शुद्ध गैस प्रवाह नियंत्रण वाल्व और अपशिष्ट जल निर्वहन वाल्व बंद हैं।
- इनहेलेशन चैंबर ( सामग्री की तालिकादेखें) में कुल 10 चूहों को रखें, और इनहेलेशन डिब्बे और स्क्रीन वाले कैबिनेट दरवाजे बंद करें।
- उपकरण पैनल या कंप्यूटर में निम्नलिखित प्रयोगात्मक पैरामीटर सेट करें: कैबिनेट दबाव: -50 से -30 पा; ऑक्सीजन एकाग्रता: 21%; कैबिनेट तापमान: 26-30 डिग्री सेल्सियस; आर्द्रता: 30% -70%; धूल प्रवेश दर: 2.0-2.5 एमएल / मिनट; और कैबिनेट धूल एकाग्रता: 60 ± 5 मिलीग्राम /
नोट: प्रयोग के दौरान लगातार प्रयोगात्मक डेटा और उपकरण की स्थिति का निरीक्षण करें। उपकरण विफलता अलार्म ने समय पर प्रसंस्करण को प्रेरित किया।- प्रत्येक जानवर को प्रति दिन 3 घंटे, प्रति सप्ताह 5 दिन लगातार सिलिका में बेनकाब करें, और नियंत्रण समूह के जानवरों को शुद्ध हवा में सांस लेने की अनुमति दें।
- प्रयोग के पूरा होने पर, मिश्रित गैस प्रवाह नियंत्रण वाल्व बंद करें, और शुद्ध गैस प्रवाह वाल्व खोलें। शुद्ध गैस को लगातार इनहेलेशन चैंबर में इंजेक्ट करें।
नोट: वर्तमान अध्ययन में, शुद्ध गैस प्रवाह (7.0-7.5 मीटर3/घंटा) को कम से कम 20 मिनट के लिए इंजेक्ट किया गया था जब तक कि इनहेलेशन चैंबर में जहरीली गैस पूरी तरह से बदल नहीं दी गई थी।- शुद्ध वायु-प्रवाह वाल्व बंद करें, दरवाजा खोलें, चूहों को बाहर निकालें, और उन्हें रोगजनक मुक्त कमरे में वापस भेजें।
- चूहे रैक और शाखा पाइप घटकों को क्रम में निकालें और उन्हें सफाई के लिए सिंक में रखें। धोने के बाद, स्वचालित सफाई वाल्व को बंद करें और हैच खोलें।
- एक साफ कपड़े से भीतरी दीवार को पोंछ लें, या टैंक को सुखाने के लिए शुद्ध गैस चालू करें। अंत में, कीटाणुशोधन करें। 75% इथेनॉल के साथ सफाई और कीटाणुशोधन के बाद, निकास द्वार को बंद करें और, जितनी जल्दी हो सके, नमी को वाष्पित करने के लिए इनहेलेशन केबिन का दरवाजा थोड़ा खोलें, ताकि इनहेलेशन केबिन के अंदर सूखा रहे।
- प्रयोग के दौरान सिलिका एकाग्रता की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सप्ताह में दो बार निर्माता के निर्देशों ( सामग्री की तालिकादेखें) का पालन करते हुए एक व्यापक वायुमंडलीय पारखी के साथ कैबिनेट में सिलिका एकाग्रता की जांच करें। नमूना लेने से पहले वायुमंडलीय नमूना जांचना.
- गुरुत्वाकर्षण निर्धारण के लिए एक डिजिटल सिंगल-पैन विश्लेषणात्मक संतुलन का उपयोग करें। गणना सिलिका एकाग्रता 65 मिलीग्राम / एम3 (चित्रा 1 और तालिका 1) था।
नोट: सिलिका के अवशोषण से पहले और बाद में फिल्टर पेपर का वजन करें। सिलिका की एकाग्रता की गणना निम्नलिखित सूत्र12 का उपयोग करके की गई थी:
जहां W2 = नमूने के बाद फिल्टर पेपर का वजन, W1 = नमूना लेने से पहले फिल्टर पेपर का वजन, और V = हवा का आयतन।
- गुरुत्वाकर्षण निर्धारण के लिए एक डिजिटल सिंगल-पैन विश्लेषणात्मक संतुलन का उपयोग करें। गणना सिलिका एकाग्रता 65 मिलीग्राम / एम3 (चित्रा 1 और तालिका 1) था।
4. फेफड़ों के ऊतकों का अधिग्रहण और निर्धारण
- पेंटोबार्बिटल (100 मिलीग्राम / किग्रा शरीर के वजन) और लिडोकेन (4 मिलीग्राम / किग्रा शरीर के वजन) के इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन द्वारा चूहों को इच्छामृत्यु दें। दिल की धड़कन के नुकसान से मृत्यु का आकलनकरें 14.
- प्रयोग के अंत में, सही निचले फेफड़े, गुर्दे, यकृत, प्लीहा, और हड्डी को कम से कम 24 घंटे के लिए 4% पैराफॉर्मलडिहाइड के साथ ठीक करें, पैराफिन में एम्बेड करें, और 5 माइक्रोन वर्गों 7,15में काट लें।
5. हेमेटोक्सिलिन और ईोसिन (एच एंड ई) धुंधला हो जाना
- xylol में पैराफिन वर्गों को deparaffinize ( सामग्री की तालिकादेखें) 10 मिनट प्रत्येक16 के लिए दो बार, और 100% इथेनॉल, 95% इथेनॉल, 90% इथेनॉल, 80% इथेनॉल, 70% इथेनॉल, और 3 मिनट प्रत्येक के लिए आसुत जल में पुनर्जलीकरण।
- 5 मिनट के लिए hematoxylin ( सामग्री की तालिकादेखें) के साथ वर्गों दाग, और फिर पानी10 के साथ वर्गों धो लें.
- 2% हाइड्रोक्लोरिक अल्कोहल में वर्गों और फिर आसुत जल में रखें जब तक कि रंग नीले रंग में परिवर्तन न हो जाए।
- 1 मिनट के लिए eosin के साथ वर्गों दाग, उन्हें 95% इथेनॉल के साथ निर्जलीकरण, उन्हें xylene के साथ पारदर्शी बनाने, उन्हें तटस्थ गम के साथ सील, और एक प्रकाश खुर्दबीन12 के तहत निरीक्षण करते हैं.
6. इम्यूनोहिस्टोकेमिकल धुंधला हो जाना
- नियमित रूप से पानी के साथ पैराफिन वर्गों धो लें.
- 80 s के लिए उच्च दबाव (60 kPa) और उच्च तापमान (100 डिग्री सेल्सियस) पर एंटीजन बेनकाब करें और फिर अंतर्जात peroxidases7 को खत्म करने के लिए 15 मिनट के लिए एक अंतर्जात peroxidase अवरोधक (3%) के साथ ब्लॉक.
- सीडी 68 (1: 200 कमजोर पड़ने-सीडी 68 के 4 माइक्रोन को एंटीबॉडी मंदक के 396 माइक्रोन में जोड़ें; सामग्री की तालिका देखें) रात भर 4 डिग्री सेल्सियस पर निर्देशित एंटीबॉडी के साथ नमूनों को इनक्यूबेट करें।
- 30 मिनट के लिए 37 डिग्री सेल्सियस पर एक माध्यमिक एंटीबॉडी (एचआरपी-संयुग्मित बकरी विरोधी माउस आईजीजी बहुलक; सामग्री की तालिकादेखें) के साथ नमूनों को इनक्यूबेट करें, और फिर नमूनों को 1x पीबीएस के साथ धो लें।
- 3,3-डायमिनोबेंज़िडिन (डीएबी; सामग्री की तालिका) के साथ इम्यूनोरेएक्टिविटी की कल्पना करें। ऊतक के लिए थका थका लगाना लागू करने के बाद, एक प्रकाश खुर्दबीन10 के तहत ऊतक के धुंधला निरीक्षण करें.
नोट: धुंधला समय ऊतक के धुंधला समय के अनुसार कुछ सेकंड से कुछ मिनट तक भिन्न होता है। धुंधला प्रक्रिया पानी में वर्गों रखकर निरस्त किया गया था. इस अध्ययन में, ऊतक के भूरे रंग के धुंधला सीडी 68 की सकारात्मक अभिव्यक्ति का प्रतिनिधित्व किया। सभी एंटीबॉडी 1x पीबीएस में पतला थे।
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Representative Results
प्रस्तावित विधि का उपयोग करते हुए, चूहों में कुछ संभावित तंत्र और सिलिकोसिस के रोगजनन का पता लगाया गया था। साँस लेना कक्ष के योजनाबद्ध चित्रा 1 में दिखाया गया है. कक्ष में एक एयर-डिलीवर सिलिका जनरेटर, एक पूरे शरीर का कक्ष और एक अपशिष्ट निपटान प्रणाली शामिल थी, जैसा कि पहले17 वर्णित था। फुफ्फुसीय कार्यों, सीरम और फेफड़ों में भड़काऊ कारकों के स्तर, कोलेजन जमाव, और myofibroblast भेदभाव पिछले अध्ययन 10,18,19में सूचित किए गए थे. miRNA, lncRNA, और mRNA के अंतर अभिव्यक्ति हमारी पिछली रिपोर्ट20,21,22 में सूचित किया गया था. उपरोक्त बहु-बैच अध्ययनों में सिलिका एक्सपोजर के बाद कोई चूहे नहीं मारे।
सिलिकोसिस के साथ चूहों की क्लासिक रोग संबंधी विशेषताओं को पहले23 में संक्षेप में प्रस्तुत किया गया था। सिलिकोटिक नोड्यूल में सिलिका युक्त मैक्रोफेज शामिल थे। चित्रा 2 सिलिकोसिस के साथ चूहों में कोलेजन जमाव प्रस्तुत करता है। ध्रुवीकृत लेंस ने मैक्रोफेज में सिलिका का खुलासा किया। चित्रा 3 सीडी 68 के इम्यूनोहिस्टोकेमिकल धुंधला द्वारा सिलिकोटिक नोड्यूल के गतिशील विकास को प्रस्तुत करता है; अन्य वैकल्पिक मार्करों inducible नाइट्रिक ऑक्साइड सिंथेज़ या arginase-124 शामिल थे. जैसा कि पहले23 का उल्लेख किया गया है, 24 सप्ताह के लिए सिलिका के संपर्क में आने वाले चूहों ने दृश्यमान और अवलोकन योग्य घावों को दिखाया, जिसमें सिलिकोटिक नोड्यूल, आवधिक एसिड-शिफ पॉजिटिव धुंधला और बिगड़ा हुआ फुफ्फुसीय कार्यों में कोलेजन जमाव शामिल है। दूसरी ओर, अन्य अंगों (हृदय, प्लीहा और यकृत) ने सिलिकोसिस (चित्रा 4) के साथ नियंत्रण चूहों और चूहों के बीच रूपात्मक अंतर नहीं दिखाया। 24 सप्ताह के लिए सिलिका के संपर्क में चूहों के गुर्दे समीपस्थ जटिल नलिकाओं में हल्के अपक्षयी परिवर्तन थे। असामान्य हड्डी चयापचय अच्छी तरह से हमारे पिछले अध्ययन10,17 में प्रलेखित किया गया था. कुल मिलाकर, इन अध्ययनों पर प्रकाश डाला गया है कि प्रस्तावित प्रोटोकॉल मनुष्यों में सिलिकोसिस की प्रगति की अच्छी तरह से नकल कर सकता है।
चित्रा 1: जोखिम नियंत्रण तंत्र का योजनाबद्ध। (ए) एयर-डिलीवर सिलिका जनरेटर। (बी) पूरे शरीर कक्ष। (सी) उपकरण पैनल। (डी) एक्सपोजर नियंत्रण उपकरण। (ई) सभी घटकों को एक कार्यशील उपकरण बनाने के लिए इकट्ठा किया जाता है; कक्ष में एक एयर-डिलीवर सिलिका जनरेटर, एक पूरे शरीर का कक्ष और एक अपशिष्ट निपटान प्रणाली शामिल है। (एफ, जी) एयर डिटेक्टर। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 2: सिलिकोसिस के साथ चूहों में एच एंड ई धुंधला और कोलेजन जमाव। 2 और 24 सप्ताह के लिए सिलिका के संपर्क में आने वाले चूहों का एच एंड ई धुंधलापन। चूहों की वायुकोशीय संरचना अभी भी बरकरार थी, और सिलिका इनहेलेशन के 2 सप्ताह बाद वायुकोशीय दीवार को मोटा कर दिया गया था। चूहों की वायुकोशीय संरचना गायब हो गई, और सिलिका इनहेलेशन के 24 सप्ताह के बाद फाइब्रोसिस के बड़े क्षेत्रों का गठन किया गया। सिलिका कण चूहों (2 और 24 सप्ताह) के फेफड़ों के लोब में फंस गए थे, और चूहों के कोलेजन फाइबर (24 सप्ताह) एक ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत देखे गए थे। स्केल बार: 50 माइक्रोन। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 3: सीडी 68 के इम्यूनोहिस्टोकेमिकल धुंधला द्वारा पता लगाया गया सिलिकोटिक नोड्यूल का गतिशील विकास। (ए) जैसे-जैसे एक्सपोज़र का समय बढ़ता गया (2 से 24 सप्ताह तक), सिलिकोटिक नोड्यूल का क्षेत्र धीरे-धीरे बढ़ता गया, और आसन्न सिलिकोटिक नोड्यूल धीरे-धीरे बड़े नोड्यूल में जुड़ गए। (बी) सिलिकॉन पिंड का पैटर्न। स्केल बार: 50 माइक्रोन। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 4: एच एंड ई फेफड़ों, गुर्दे, यकृत, प्लीहा, और सिलिकोसिस के साथ नियंत्रण चूहों और चूहों की हड्डी। (ए) एच एंड ई फेफड़ों, गुर्दे, यकृत, प्लीहा, और नियंत्रण चूहों की हड्डी धुंधला हो जाना। स्केल बार: 1 मिमी। (बी) एच एंड ई फेफड़ों, गुर्दे, यकृत, प्लीहा, और नियंत्रण चूहों की हड्डी धुंधला हो जाना। स्केल बार: 50 माइक्रोन। नियंत्रण चूहों की तुलना में सिलिका के संपर्क में आने वाले चूहों में अलग-अलग आकार के कई फाइब्रोटिक घाव बन गए थे। सिलिकोसिस के साथ नियंत्रण चूहों और चूहों के बीच गुर्दे, यकृत और प्लीहा में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया, लेकिन सिलिकोसिस वाले चूहों में हड्डी का नुकसान देखा गया। (सी) सिलिकोसिस के साथ फेफड़े, गुर्दे, यकृत, प्लीहा और चूहों की हड्डी का एच एंड ई धुंधलापन। स्केल बार: 1 मिमी (डी) सिलिकोसिस के साथ फेफड़े, गुर्दे, यकृत, प्लीहा और चूहों की हड्डी का एच एंड ई धुंधलापन। स्केल बार: 50 माइक्रोन। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
| मापने का समय (मिनट) | वॉल्यूम (L) | डब्ल्यू 1 (जी) | डब्ल्यू 2 (जी) | सांद्रता (मिलीग्राम/एम3) |
| 10 | 460 | 0.40 | 0.43 | 65.22 |
| 20 | 923 | 0.40 | 0.46 | 65.01 |
| 30 | 1404 | 0.40 | 0.49 | 64.1 |
तालिका 1: पूरे शरीर के कक्ष में सिलिका की सांद्रता।
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Discussion
सिलिकोसिस के प्रमुख कारण के रूप में, सिलिका मोल्डिंग में निर्णायक भूमिका निभाता है। न्यूमोकोनियोसिस वाले रोगियों द्वारा साँस लिए गए सिलिका कण यांत्रिक काटने द्वारा उत्पादित ताजा, मुक्त सिलिका कण हैं। सिलिका प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों या तो ताजा cleaved कण सतहों पर या परोक्ष रूप से मैक्रोफेज25 पर इसके प्रभाव के माध्यम से उत्पन्न कर सकते हैं. इसलिए, सिलिका कणों का पीसना उच्च महत्व का है। प्रस्तावित प्रोटोकॉल में, सिलिका को 90 मिनट से अधिक समय तक एगेट मोर्टार के साथ जमीन पर रखा गया था ताकि इसे महीन, अधिक अनियमित और सतह क्षेत्र में वृद्धि की जा सके। जैसा कि बताया गया है, क्रिस्टलीय सिलिका26 की हवाई सांद्रता 0.05 मिलीग्राम / हालांकि, इस प्रोटोकॉल में गलत धूल सांद्रता के साथ एक समस्या हो सकती है; धूल एकाग्रता की अनिश्चितता मुख्य रूप से एक अंतर्निहित धूल एकाग्रता निगरानी प्रणाली की अनुपस्थिति से जुड़ी थी। वास्तविक सिलिका एकाग्रता की गणना धूल कैबिनेट और गैस प्रवाह दर में प्रवेश करने वाले SiO2 के द्रव्यमान का उपयोग करके की गई थी। SiO2 का वॉल्यूम रोटरी प्लेट की गति पर आधारित था, बजाय SiO2 के द्रव्यमान के वास्तव में कैबिनेट में प्रवेश करने के। इसलिए, समस्या के संभावित समाधान सप्ताह में दो बार कक्ष में सिलिका की मात्रा की जांच कर रहे थे ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि चूहों को हर बार सिलिका की समान मात्रा में उजागर किया गया था या धूल कक्ष में एकाग्रता-मापने वाले उपकरण को रखा गया था, बाद वाला सबसे अच्छा समाधान था।
इस मॉडल की सीमाएं भी स्पष्ट थीं: (1) एक्सपोज़र खुराक और इसके जैविक प्रभाव के बीच संबंध केवल अनुमानित है क्योंकि चूहों का श्वसन पथ मनुष्यों से अलग है; (2) धूल एकाग्रता की अनिश्चितता मौजूद थी; (3) विशेष उपकरणों की खरीद के लिए आवश्यक विधि; (4) धूल कक्ष की मात्रा और धूल से संक्रमित चूहों की संख्या सीमित थी; (5) माउस सिलिकोसिस मॉडल का निर्माण नहीं किया जा सका क्योंकि चूहों का श्वसन पथ संकीर्ण था और सिलिका धूल फेफड़ों में जमा नहीं हो सकती थी; इसके अलावा, माउस मॉडल सस्ता था, और ट्रांसजेनिक या केओ चूहों को उत्पन्न करना आसान था।
सिलिकोसिस पशु मॉडल के पारंपरिक निर्माण में मुख्य रूप से दो तरीके शामिल थे: ब्रोन्कियल इंजेक्शन और एसआईओ2 का साँस लेना। ब्रोन्कियल इंजेक्शन में, मृत्यु दर छिड़काव खुराक से निकटता से संबंधित थी, और आक्रामक सर्जरी अनिवार्य रूप से अतिरिक्त संपार्श्विक क्षति27 का कारण बनी। इंट्राट्रैचियल इंजेक्शन मॉडल को बदलने के लिए, कुछ विद्वानों ने इनहेलेशन28 के लिए अल्ट्रासोनिक परमाणु सिलिका निलंबन का उपयोग करके एक सिलिकोसिस मॉडल की स्थापना की। हालांकि, अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण परमाणुकरण के बाद हवा में सिलिका की एकाग्रता को नियंत्रित नहीं कर सका, दोहराव खराब था, और इस मॉडलिंग पद्धति का उपयोग करके विशिष्ट फाइब्रोटिक घावों का गठन नहीं किया जा सकता था। एक और किफायती, व्यावहारिक और प्रभावी मॉडल माउस नाक ड्रिप मॉडल29 था, लेकिन इस विधि ने श्वासनली में तरल सिलिका को इंजेक्ट किया और इसे साँस लेने जितना अच्छा नहीं था। एक्सपोज़र कंट्रोल उपकरण में एक मल्टीपल एयर इनटेक सिस्टम होता है ताकि इनहेलेशन चैंबर में सिलिका समान रूप से वितरित हो, डेटा सटीक हो, और धूल कक्ष में धूल वितरण एक समान हो। इसलिए, परीक्षण वातावरण लंबे समय तक स्थिर था, और प्रासंगिक मापदंडों को किसी भी समय देखा और दर्ज किया गया था।
पशु रोग या चोट मॉडल स्थापित करने का महत्व रोगजनक कारकों के कारण होने वाली बीमारी या चोट की रोग प्रक्रिया की सबसे बड़ी हद तक नकल करना है। इसलिए, एक अच्छा पशु मॉडल जितना संभव हो उतना मानव रोग के करीब है। सिलिका के संपर्क में साँस लेना द्वारा, चूहे स्वतंत्र रूप से धूल कक्ष में रोगजनक सिलिका कणों को साँस ले सकते हैं। साप्ताहिक और दैनिक एक्सपोजर सत्रों ने न्यूमोकोनियोसिस श्रमिकों के काम के घंटों की पूरी तरह से नकल की। इस मॉडलिंग पद्धति का उपयोग करते हुए, हमने चूहों में सिलिकोसिस के दौरान उपकला-मेसेनकाइमल संक्रमण, स्थानांतरण विकास कारक संकेतों की सक्रियता, मैक्रोफेज की सक्रियता और सेनेसेंस से संबंधित संकेतों के सक्रियण जैसे पैथोलॉजिकल परिवर्तनों की पहचान की। मानव नमूनों में से कुछ की पुष्टि की गई18. हाल ही में, हमने इस विधि23 द्वारा सिलिकोसिस के विकास में गतिशील रोग परिवर्तनों का अध्ययन करना भी शुरू कर दिया है।
यह सरल, कम लागत वाला और आसानी से दोहराए जाने वाला प्रोटोकॉल ऐसे समय में भी बहुत महत्व रखता है जब सिलिकोसिस कीघटनाएं दुनिया में वापसी कर रही हैं। 100 मिलीग्राम क्वार्ट्ज / एम3 के लिए 8 सप्ताह के साँस लेना जोखिम के बाद, सिलिका का 20% 6 और 12 महीने31 के बाद चूहे के फेफड़ों में बने रहे। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने इस बात की जांच की कि एक समान उपकरण में एक जानवर किस हद तक हवा में सांस ले सकता है और बाहर निकल सकता है; जानवरों द्वारा साँस ली गैस की एकाग्रता थोड़ा32 बदल गया. प्रोटोकॉल अभी भी महान वादा रखता है, उदाहरण के लिए, सिलिकोसिस के गतिशील विकास का निरीक्षण करने के लिए माइक्रोकंप्यूटेड टोमोग्राफी के साथ संयोजन करके और सिलिकोसिस की रोग प्रक्रिया को सत्यापित करने और नए विरोधी भड़काऊ और एंटी-फाइब्रोटिक प्रणालीगत उपचारों को मान्य करने के लिए इसे प्रतिलेख डेटाबेस के साथ जोड़कर।
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Disclosures
लेखक हितों के टकराव की घोषणा नहीं करते हैं।
Acknowledgments
इस काम को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (82003406), हेबै प्रांत (H2022209073) के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और हेबै शिक्षा विभाग (ZD2022127) के विज्ञान और प्रौद्योगिकी परियोजना द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Air detector (compressive atmospheric sampler) | Qingdao Xuyu Environmental Protection Technology Co. LTD | ||
| Anatomical table | No specific brand is recommended. | ||
| Antibody of CD68 | Abcam | ab201340 | |
| DAB | ZSGB-BIO | ZLI-9018 | |
| Electric heating air-blowing drier | Shanghai Yiheng Scientific Instrument Co., LTD | ||
| Electronic balance | OHRUS | ||
| Embedding machine | leica | ||
| Exhaust gas discharge device | HOPE Industry and Trade Co. Ltd. | ||
| Generator systems | HOPE Industry and Trade Co. Ltd. | ||
| Gloves (thin laboratory gloves) | The secco medical | ||
| Hematoxylin and eosin | BaSO Diagnostics Inc. | BA4025 | |
| HOPE MED 8050 exposure control apparatus | HOPE Industry and Trade Co. Ltd. | ||
| Inhalation chamber | HOPE Industry and Trade Co. Ltd. | ||
| Injection syringe | No specific brand is recommended. | ||
| Light microscope | olympus | ||
| Object slide | shitai | ||
| PV-6000 (HRP-conjugated goat anti-mouse IgG polymer) | Beijing Zhongshan Jinqiao Biotechnology Co. Ltd | s5631 | |
| Silicon dioxide | Sigma-Aldrich | ||
| Slicing machine | leica | RM2255 | |
| Waste gas treatment device | HOPE Industry and Trade Co. Ltd. | ||
| Wet box | Cooperative plastic Products Factory | ||
| Xylol | Tianjin Yongda Chemical Reagent Co., LTD |
References
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