Burada, lezyon tarafında intratrakeal damlatma yoluyla tek taraflı bleomisin ile indüklenen pulmoner fibrozis modelinde ventilasyon bölgelerini ölçmek için mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) kullanan bir protokol sunuyoruz.
Yöntem makalesi
* These authors contributed equally
Burada, lezyon tarafında intratrakeal damlatma yoluyla tek taraflı bleomisin ile indüklenen pulmoner fibrozis modelinde ventilasyon bölgelerini ölçmek için mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) kullanan bir protokol sunuyoruz.
Pulmoner fibrozis (PF), kötü prognoz ve sınırlı tedavi seçenekleri ile karakterize, ilerleyici ve geri dönüşümsüz bir interstisyel akciğer hastalığıdır. Bleomisinin intratrakeal damlatılmasıyla indüklenen geleneksel fare pulmoner fibroz modeli, eşit olmayan ilaç dağılımına ve yüksek mortalite oranlarına neden olabilir. Farelerde bleomisin uygulaması için rafine edilmiş tek taraflı intratrakeal damlatma yöntemi, insanlarda hastalığın daha iyi bir simülasyonunu sağlayarak daha düzgün ve kontrollü bir pulmoner fibroz modelinin oluşturulmasını sağlar. Burada, lezyon tarafında intratrakeal damlatma yoluyla tek taraflı bleomisin ile indüklenen pulmoner fibrozis modelinde ventilasyon bölgelerini ölçmek için mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) kullanmak için bir protokol sunuyoruz. Bu yaklaşım, genel akciğer hacminin ve ventilasyona tabi akciğer bölgelerinin ölçülmesine izin vererek, hastalığın ilerlemesinin ve tedavi yanıtının hassas ve doğru bir ölçümünü sağlar. Bu çalışma, anestezi, hassas ilaç uygulaması, mikro-CT taraması ve görüntü analizi için 3D Slicer yazılımı kullanılarak son işlemeyi içerir. Bleomisin tedavisini takiben yapılan tek taraflı akciğer hacmi analizi, kontrollere kıyasla akciğer hacminde anlamlı bir azalma olduğunu gösterdi. Masson'un Trikrom boyaması, BLM ile tedavi edilen farelerde kollajen varlığını ve artan birikimini doğruladı. Burada, mikro-BT kullanarak tek taraflı akciğer hacimsel analizi yaparak klinik öncesi modellerde pulmoner fibrozu değerlendirdik ve araştırmacılara PF çalışmalarında terapötik müdahaleleri değerlendirmek için kesin ve kapsamlı bir değerlendirme yöntemi sağladık.
Pulmoner fibrozis (PF), sınırlı tedavi yöntemleri ile yıkıcı ve geri dönüşü olmayan bir akciğer hastalığıdır. Küresel PF insidansı 100.000 kişi başına 1 ila 13 arasında değişmektedir ve ilerleyen yaşla birlikte prevalansta önemli bir artış gözlenmiştir1. Son on yıllardaki önemli çabalara rağmen, PF için terapötik manzara sınırlı kalmaktadır ve şu anda PF2 tedavisi için onaylanmış sadece iki antifibrotik ajan, nintedanib ve pirfenidon bulunmaktadır. Pulmoner fibrozisin altta yatan patogenezi oldukça karmaşıktır ve moleküler ve hücresel fizyolojinin çeşitli yönlerini kapsar3. Çeşitli ajanlar tarafından indüklenen deneysel in vivo hayvan modelleri, şu anda patojenik mekanizmaları ve hastalık fenotiplerini araştırmak için gerekli araçlardır.
İntratrakeal damlatma yoluyla uygulanan bleomisin ile indüklenen pulmoner fibrozis fare modeli, altta yatan hücresel ve moleküler mekanizmaları aydınlatmak ve potansiyel terapötik hedefleri belirlemek için yaygın olarak kabul edilmektedir4. Bununla birlikte, intratrakeal olarak aşılanan bleomisinin asimetrik ve seçici olmayan dağılımı, esas olarak homojen olmayan fibroz ve bilateral akciğer hasarı nedeniyle yüksek mortalite oranlarına yol açabilir 5,6. Bu sorunu ele almak için, deneysel ajanların sol akciğer içinde eşit şekilde verilmesini sağlamak ve PF hastalarında gözlenen patolojik süreci daha iyi taklit etmek için tek taraflı bir intratrakeal uygulama yaklaşımı önerdik 7,8,9. Ayrıca, tek taraflı uygulama tekniği, lokalize dağılım gerektiren ilaçların değerlendirilmesi veya belirli bir akciğeri hedef alan diğer deneysel müdahaleler için de kullanılabilir.
Klinik öncesi modellerde, mikro-bilgisayarlı tomografi (mikro-BT), pulmoner patolojileri araştırmak için giderek daha değerli hale gelmiştir ve hastalığın ilerlemesini ve tedavi girişimlerine yanıtı izlemek için kalitatif ve kantitatif veriler sağlayabilen uzunlamasına çalışmalar için güçlü bir araç olduğu kanıtlanmıştır10. Mikro-BT, toplam hacmi, ventilasyonlu ve ventilasyonsuz bölgeleri, bronşiyal morfolojiyi ve doku yoğunluğunu değerlendirmek için kullanılmıştır. Önceki çalışmalarımıza dayanarak, akciğer fibrozunun bir fare modelinde tek taraflı akciğer hacmini analiz etmek ve fibroz düzeylerini değerlendirmek için mikro-BT'nin kullanıldığı yeni bir görüntüleme yöntemi geliştirdik 7,8,9. Bu yöntem, havalandırılmış akciğer bölgelerinin nicelleştirilmesine izin vererek, hastalığın ilerlemesinin ve tedaviye yanıtın daha doğru ve hassas bir ölçümünü sağlar.
Bu çalışma, bleomisin ile tedavi edilen farelerde mikro-BT taramalarından türetilen tek taraflı ventilasyonlu akciğer hacmi analiz yöntemini tanıtmaktadır. Bu yenilikçi yöntem, akciğer fibrozunun daha kesin ve kapsamlı bir değerlendirmesini sunarak, klinik öncesi çalışmalarda terapötik müdahalelerin etkinliğini değerlendirme şeklimizi potansiyel olarak dönüştürür. Bu çalışma, klinik öncesi akciğer fibroz modellerinin analizinde mükemmel bir iyileştirmeye katkıda bulunur ve hastalığın ilerlemesinin yanı sıra tedavi etkilerini değerlendirmek için güçlü bir kantitatif analiz yöntemi sağlar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tüm hayvan deneyleri, Guangzhou Tıp Üniversitesi Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. Deneyler 6-8 haftalık, 25-30 g erkek C57BL / 6 fareler üzerinde yapıldı. Fareler, yiyecek ve suya ad libitum erişimi olan 12 saatlik bir aydınlık / karanlık döngüsü (ışık: 25 lüks) altında barındırıldı ve rastgele kontrol ve BLM gruplarına atandı.
1. Tek taraflı pulmoner intratrakeal damlatma
2. Mikro bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) taraması
NOT: Fareler, üreticinin talimatlarına göre mikro-CT sistemi kullanılarak taranmıştır.
3. Mikro-CT işlem sonrası: Tek taraflı seçici akciğer segmentasyonu ve hacim analizi
NOT: Görüntü işleme ve nicel analiz, üreticinin talimatlarına uygun olarak ücretsiz, açık kaynaklı yazılım 3D Slicer (http://www.slicer.org) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Daha önce bildirildiği gibi akciğer parankimini normo-gazlı bölgelere ([-1000, -350] HU) bölerek HU görüntülerini normalleştirmek için akciğer penceresi için klinik Hounsfield Ünitesi (HU) aralıkları uygulandı 8,9,11. Görüntü işleme prosedürü aşağıdaki gibi özetlenmiştir:

Şekil 1: 3D Slicer yazılımının arayüzü. Şekil, 3D Slicer yazılımının ana operasyonel arayüzünü gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Farelerde tek taraflı intratrakeal damlatma ile indüklenen pulmoner fibrozisin BT görüntüleri. Eksenel, koronal ve sagital görünümlerin yanı sıra bleomisin damlatma sonrası 3D akciğer rekonstrüksiyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Sagital görünüm parametre ayarı. Şekil, hassas görselleştirme ve analiz sağlayan parametrelerin ayarlanmasını göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Segmentasyon düzenleme ve parametre ayarlamaları. Şekil, segmentasyon düzenleme sürecini ve ilgili parametre ayarlamalarını göstermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Sağ akciğerin 3 boyutlu segmentasyonu. İşlem üç ardışık adımdan oluşur: akciğer segmentasyonu için bağlı bileşenleri düzenleme (Adım 1), sağ akciğeri izole etmek için Seçili adayı koru'yu seçme (Adım 2) ve modeli görselleştirme panelinde oluşturmak için 3D Göster'i tıklama (Adım 3). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Mikro-BT analizine dayalı olarak sol akciğerin 3D rekonstrüksiyonu. Aksiyel göğüs BT görüntüleri, havalandırılan bölgeleri segmentlere ayırmak, ventilasyon hacmini ölçmek ve bir 3D modeli yeniden oluşturmak için katman katman işlendi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Tek taraflı pulmoner fibroz modelinde ventilasyonlu akciğer hacminin mikro-BT analizine dayalı 3D akciğer rekonstrüksiyonu. Yeniden yapılandırılmış modeller, belirtilen formatlarda önceden tanımlanmış dizinlere aktarıldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 8: Görüntüleri kaydetme kılavuzu. Şekil, Ek Açıklama Ekran Görüntüsü menüsü aracılığıyla kaydetme işlevini başlatmaktan biçimleri seçmeye ve depolama yollarını tanımlamaya kadar görüntüleri kaydetmek için sıralı adımları özetlemektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 9: Tek taraflı pulmoner fibroz modelinde mikro-BT'ye dayalı istatistiksel analiz. Normo-havalandırılmış bölgelerden elde edilen nicel veriler analiz edildi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
4. Masson'un trikom boyaması
5. Masson'un trikrom boyama makine öğrenimi analizi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Şekil 10A-D, akciğer hacmi değişikliklerinin ve boyama analizinin sonuçlarını göstermektedir.
Bleomisinin (BLM) akciğer dokusu üzerindeki etkisini değerlendirmek için, 3D görüntüleme teknikleri kullanarak salin ile tedavi edilen gruplar (Ctrl) ve BLM ile tedavi edilen gruplar arasında akciğer hacimlerinin karşılaştırmalı bir analizini yaptık. Sol akciğer hacmi, BLM grubunda Ctrl'ye kıyasla önemli ölçüde azalmıştır. Sol akciğer hac...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Pulmoner fibroz, akciğer dokusunun ilerleyici yara izi ile karakterize, akciğer fonksiyonunda düşüşe ve nihayetinde solunum yetmezliğine yol açan yıkıcı bir hastalıktır1. Çeşitli farmakolojik ajanlar ve uygulama yöntemleri ile indüklenen pulmoner fibrozis fare modeli, hastalığın ilerlemesini anlamak ve özellikle bleomisin intratrakeal damlatmada potansiyel terapötiklerin etkinliğini değerlendirmek için önemli bir araçtır13. Bununla birlikte...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmemektedir.
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82300092) ve Devlet Anahtar Solunum Hastalıkları Laboratuvarı Bağımsız Araştırmaları (SKLRD-Z-202302) ve Guangdong İl Araştırma Enstitüleri İnovasyon Kapasitesi Geliştirme Projesi Finansmanı (KD032024001) tarafından desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| %0,9 tuzlu su | umut biyografisi | HBPP008-100 | |
| 22G kör iğne | BD | 383922 | |
| 3D Dilimleyici Görüntü Bilgi İşlem Platformu | 3D Dilimleyici | https://www.slicer.org/ | |
| Bleomisin | MCE | HY-17565 Serisi | |
| İzofluran | Geri sar | R510-22 Serisi | |
| Masson Leke Kiti | Evet | 60532ES58 | |
| Mikro CT | Pinseng | SNC-100 Serisi | |
| Yörünge | Yörünge Görüntü analizi | https://www.orbit.bio/ | |
| Pentobarbital sodyum | Sigma | P3761 | |
| Küçük hayvan laringoskopu | Yuyan Enstrümanları | CG-02M | |
| SPSS Dergisi | IBM | Sürüm 19.0 | |
| Sıcak Battaniye | Laboratuvar Animasyon Teknolojisi | LAT-16-0323 |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste