Method Article
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول طريقة فعالة وبسيطة وطفيفة التوغل لدراسة العقيدات الرئوية. يتم استخدام جمع الدم في الوريد تحت الفك العلوي والتصوير المضغوط المجهري كتقنيات استقصائية.
التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) هو تقنية في الوقت الفعلي وبديهية وحساسة وطفيفة التوغل لمراقبة التغيرات من العقيدات الرئوية (PN) إلى سرطان الرئة (LC). يتيح دمج أخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي الكشف السريع والمستقر والمباشر للتصوير والتعديلات الرئيسية في الهدف أثناء تطور PN إلى LC. في هذه الدراسة ، قمنا بإعطاء جرعة 100 مجم / كجم من 4- (ميثيل نيتروزامينو) -1- (3-بيريديل) -1-بوتانون في الفئران A / J لتطوير نموذج سرطان الرئة. ثم تمت مراقبة تطور المرض في التجارب من خلال أخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي ومقايسة التصوير المقطعي المحوسب الدقيق. أظهرت النتائج التجريبية وجود بؤر عقيدية في رئتي بعضبحلول الأسبوع العاشر ، مع ظهور صور سرطان الرئة الغدي الذي أصبح واضحابحلول الأسبوع الحادي والعشرين. في الختام ، يمكن للتصوير المقطعي المحوسب الصغير أن يلاحظ بشكل فعال التغيرات المرضية في رئتي الفئران ، وعندما يقترن بأخذ عينات دم الوريد تحت الفك السفلي ، يمكنه مراقبة التغيرات في الدم والبروتين والأهداف ديناميكيا. توفر هذه الطريقة نهجا محددا وبسيطا وحساسا للغاية لفحص الأدوية واختبار الحرائك الدوائية والتجارب السمية ودراسات السلامة.
سرطان الرئة (LC) هو ورم شديد ينشأ في الغشاء المخاطي للقصبات الهوائية أو غدد الرئة. وفقا لإحصاءات عام 2021 ، يتسبب LC في ما يقرب من مليوني حالة وفاة على مستوى العالم كل عام ، مع ارتفاع معدلات الإصابة والوفيات1. يساهم التشخيص والتدخل المبكر في LC في ارتفاع معدلات الشفاء وتقليل الوفيات وخفض تكاليف العلاج. العقيدات الرئوية (PN) هي سلائف محددة ل LC ، تتميز بظلال صلبة أو شبه صلبة موضعية ومستديرة وأكثر كثافة يبلغ قطرها ≤30 مم في الفحوصات الإشعاعية ، دون دليل على انهيار الرئة أو تضخم العقدة الليمفاوية المنصف أو الانصباب الجنبي2. صنفت الشبكة الوطنية الشاملة للسرطان (NCCN) في عام 2022 PN حسب العدد والقطر والكثافة ، وحددت مجموعات مثل عقيدة زجاجية أرضية معزولة مقاس 5 مم في الرئة اليمنى3. ومع ذلك ، تشير إرشادات NCCN إلى أن خطر الإصابة بالورم الخبيث في PN يزداد مع قطر العقيدات وكميتها. أدى التطبيق الواسع النطاق للتصوير المقطعي المحوسب بجرعة منخفضة إلى زيادة تشخيص PN بشكل كبير ، مع تحديد ملايين الحالات الجديدة كل عام4.
مزيج الفئران A / J مع 4- (ميثيل نيتروسامينو) -1- (3-بيريديل) -1-بوتانون (NNK) هو النموذج الحيواني الأكثر استخداما لسرطان الرئة (LC) 5،6. يعد استخدام التصوير المقطعي المحوسب الصغير جنبا إلى جنب مع أخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي نهجا فعالا للمراقبة في الوقت الفعلي للتغيرات من العقيدات الرئوية (PN) إلى LC. يعد الحث الكيميائي المسرطن ، خاصة مع الفئران NNK و A / J ، الطريقة الأكثر انتشارا لنمذجة سرطان الرئة وقد أثبت أنه نهج فعال لإنشاء السرطان في الموقع7،8. تحاكي طريقة النمذجة هذه بشكل أكثر دقة تطور PN إلى LC مقارنة بطريقة التلقيح الإبطي.
ركزت الدراسات السابقة على التحليل الإحصائي لمورفولوجيا العقيدات والتلوين المرضي لعينات الأنسجة بعد القتل الرحيم9. ومع ذلك ، تفتقر هذه الأساليب إلى القدرة على الرصد في الوقت الفعلي للتقدم الديناميكي من PN إلى LC10. يوفر التصوير المقطعي المحوسب الصغير ، كتقنية تصوير غير جراحية ، بيانات طولية دقيقة بدقة عالية وتصوير سريع وجرعة إشعاع منخفضة وأمان ، مما يجعله مناسبا للكشف عن صور الرئة في الوقت الفعلي11،12. أخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي هو أحدث وأبسط وأسرع طريقة للحصول على عينات الدم من الفئران13. تتطلب هذه التقنية غير الغازية الحد الأدنى من التعامل مع وتسمح بالتعافي السريع ، بما يتماشى مع مبادئ 3R التي تهدف إلى تقليل عدد المستخدمة في البحث ، وتقليل الانزعاج ، وتعزيز العلاج الأخلاقي. حجم الدم الذي تم جمعه ، حوالي 0.2-0.5 مل ، يكفي لمراقبة معلمات الدم ذات المتطلباتالمعتدلة 14.
يسمح الاستخدام المتزامن لأخذ عينات الدم بالوريد تحت الفك السفلي والتصوير المقطعي المحوسب وتحت الفك السفلي بالمراقبة الديناميكية في الوقت الفعلي لتقدم PN-to-LC في التصوير والكشف في الوقت الفعلي عن الأهداف الرئيسية داخل مجرى الدم15. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح هذا النهج التحقيق في الوقت الفعلي للمستقلبات والمواد الكيميائية الحيوية الأخرى ، والتي ، عند دمجها مع تقنيات مثل الكروماتوغرافيا عالية الأداء ، تعزز فهمنا ل LC16،17.
في هذه الدراسة ، تم استخدام الفئران A / J جنبا إلى جنب مع NNK لإنشاء نموذج فأر سرطان الرئة في الموقع. تم إجراء فحوصات التصوير المقطعي المحوسب الدقيقة بعد 4 و 10 و 20 أسبوعا من الحث النموذجي لالتقاط صور الرئة ، بينما تم جمع الدم عن طريق أخذ عينات من الوريد تحت الفك السفلي طوال التجربة. تهدف هذه الدراسة إلى إنشاء أساس لأبحاث PN و LC من خلال الجمع بين أخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي والتصوير المقطعي المحوسب الدقيق.
في علم الأورام ، يعد التصوير المقطعي المحوسب الدقيق أداة فعالة للغاية للكشف عن نمو الورم ، حيث يقدم تقنية عالية الدقة لقياس تغيرات تركيز الظل المحلي في أي وقت خلال هذه الدراسات18،19. ومع ذلك ، من الضروري إدراك أن التصوير المقطعي المحوسب الصغير وحده لا يوفر معلومات عن خصائص تركيز الظل ، أو الحالة الفسيولوجية للحيوان ، أو مستويات العوامل البيولوجية الرئيسية. لذلك ، تم استخدام أخذ عينات الوريد تحت الفك السفلي كطريقة تكميلية في هذه الدراسة.
تمت الموافقة على جميع التجارب على الموصوفة في هذه الدراسة من قبل لجنة أخلاقيات رعاية التجريبية التابعة لجامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي وتم إجراؤها وفقا للقوانين والمعايير الأخلاقية ذات الصلة للأبحاث على (رقم المراجعة: 2024035). تم الحفاظ على إناث الفئران الفطرية A / JGpt (7-8 أسابيع) عند درجة حرارة 20-24 درجة مئوية مع رطوبة نسبية تتراوح بين 40٪ -70٪. تم تزويدهم بعلف حيواني قياسي ومياه نقية طوال دورة فاتحة وظلام مدتها 12 ساعة. قبل التجربة ، تأقلم كل مع هذه البيئة لمدة 7 أيام. تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. الكواشف وإعداد
2. التصوير في الجسم الحي بواسطة التصوير المقطع المضغوط
ملاحظة: قم دائما بإزالة الأشياء المعدنية ، مثل علامات الأذن ، من الاختبار قبل استخدام الفحص بالأشعة المقطعية الدقيقة. يمكن أن تسبب الأجسام المعدنية القطع الأثرية الشديدة في الصورة. ينبعث من Micro-CT كمية معينة من الإشعاع. تأكد من عدم تأثر النتائج التجريبية الأخرى.
3. معالجة البيانات وتحليلها
أظهرت هذه الدراسة بناء نموذج مستقر لسرطان الرئة باستخدام NNK بالاشتراك مع الفئران A / J. ويوضح التصميم التجريبي في الشكل 1. كان الهدف هو مراقبة العملية في الوقت الفعلي للانتقال من العقيدات الرئوية (PN) إلى سرطان الرئة (LC) في رئتي الفئران ، باستخدام أخذ عينات الدم من الوريد تحت الفك السفلي بالتصوير المقطعي المحوسب الدقيق. وفقا لذلك ، تم إجراء الفحص بالأشعة المصغرة وأخذ عينات الدم من رئتي الفأر في الأسابيع الرابع والعاشر والعشرين.
أظهرت النتائج التجريبية أن نهج النمذجة ل NNK بالاشتراك مع الفئران A / J يحاكي بشكل فعال العملية المرضية من PN إلى LC. أولا ، يمكن القول أن الاختبار المستخدم في هذه الدراسة لم يؤثر بشكل كبير على رفاهية التجارب. كما هو موضح في الشكل 2 ، لم تظهر أوزان جسم التجارب خلال فترة التغذية التي استمرت 20 أسبوعا اختلافات ملحوظة مقارنة بالمجموعة الضابطة. ثانيا ، كشفت نتائج اختبارات الدم الروتينية التي أجريت على عينات مأخوذة من التجربة عن زيادة كبيرة في عدد الكريات البيض والصفائح الدموية في المجموعة النموذجية ، بينما ظلت أعداد خلايا الدم الحمراء والهيموجلوبين دون تغيير (الشكل 3). يشير هذا إلى أن عملية التحول من PN إلى LC ترتبط أيضا بزيادة تدريجية في الالتهاب المزمن. الأهم من ذلك ، أن كلا من الفحص بالتصوير المقطعي المحوسب الدقيق وأخذ عينات الدم في الوريد تحت الفك السفلي لم يضر بوظيفة المكونة للدم لحيوانات التجارب ، بما يتفق مع نتائج العديد من الدراسات السابقة. بالإضافة إلى ذلك ، كشفت المراقبة الدقيقة للسلوك وحالة المعطف والتنفس والنظام الغذائي وتناول الماء لحيوانات التجربة طوال الدراسة عن عدم وجود تشوهات.
بعد الإعطاء الأولي ل NNK لحيوانات التجارب ، أجرينا الفحص المحظوذ للرئتين في اليوم الأول من الأسابيع الرابع والعاشر والعشرين24. أشارت النتائج إلى أنه بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، أظهر نسيج الرئة للمجموعة النموذجية سماكة تدريجية. بحلولالأسبوع العاشر ، كان من الممكن ملاحظة تكوين البؤر العقدية الدقيقة ، وبحلولالأسبوع العشرين ، تطورت العقيدات إلى بؤر ظل يمكن تمييزها. في ضوء هذه النتائج ، يمكن افتراض أن تكوين بؤر الظل في الرئتين يرتبط بالالتهاب المزمن الناجم عن NNK25. ومع ذلك ، نظرا لأن هذه الدراسة مصممة لمراقبة التطور الآمن والفعال وغير الضار ل PN إلى LC دون إشراك دراسات مرضية على ، يجب إجراء الدراسات اللاحقة وفقا لبروتوكولات تجريبيةمحددة 26. يوضح الشكل 4 التغيرات في تصوير الرئة التي لوحظت في التجارب في الأسابيع 4 و 10 و 20.
الشكل 1: التصميم التجريبي لعلاج NNK في الفئران A / J. تم حقن خمس فئران من الإناث A / J بمركب NNK في نقطة زمنية واحدة ، بينما تم حقن خمسة أخرى بالمحلول الملحي كعنصر تحكم. تم جمع عينات الدم في الأسابيع 4 و 10 و 20 باستخدام فحوصات التصوير المقطعي المحوسب الدقيقة لرئتي الفأر وجمع الدم في الوريد تحت الفك العلوي. تم التحقق من صحة البيانات التي تم الحصول عليها لتقييم تطور المرض في الفئران. (أ) لمحة عامة عن التصميم التجريبي. (ب) رسم تخطيطي لأخذ عينات دم الشريان تحت الفك العلوي. (ج) تمثيل تخطيطي لإعداد التصوير المصغر بالتصوير المقطعي المحوسب، يظهر الماوس الموضوع على فراش (الأزرق) والإطار الأصفر كمعين المنظر، والذي يجب أن يغطي أنسجة رئة الماوس بالكامل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تغيرات الوزن في الفئران على مدى 20 أسبوعا. أشارت اتجاهات الوزن إلى أن علاج NNK في الفئران A / J لم يقلل بشكل كبير من وزن الجسم. قد يسبب الفحص المصغر بالتصوير المقطعي المحوسب واستخراج الدم في الوريد تحت الفك العلوي بعض الضغط على الفئران. ومع ذلك ، تعافوا بسرعة. يتم التعبير عن البيانات كمتوسط ± SEM ، (ن = 5). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: تعداد خلايا الدم بمرور الوقت. تم قياس محتويات خلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية وخلايا الدم الحمراء والهيموجلوبين في الفئران في الأسابيع 4 و 10 و 20. بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، أظهرت مجموعة NNK اتجاها متزايدا في عدد خلايا الدم البيضاء والصفائح الدموية ، بينما لم تتغير مستويات الهيموجلوبين وخلايا الدم الحمراء بشكل كبير. تشير هذه النتائج إلى أن عملية تحويل PN-LC مرتبطة بزيادة الالتهاب وأن طريقة جمع الدم في الوريد تحت الفك العلوي ، التي يتم إجراؤها على فترات تزيد عن 4 أسابيع ، لا تسبب عدوى أو تلفا لوظيفة المكونة للدم في الفئران. (أ) خلايا الدم البيضاء. (ب) الصفائح الدموية. (ج) خلايا الدم الحمراء. (د) الهيموجلوبين. يتم التعبير عن البيانات كمتوسط ± SEM ، (ن = 5). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: صور الفحص بالأشعة المقطعية الدقيقة للفئران في الأسابيع 4 و 10 و 20. تظهر نتائج التصوير المصغر بالأشعة المناوية أن علاج NNK في الفئران A / J يحاكي بشكل فعال عملية تحويل PN-LC. بالمقارنة مع المجموعة الضابطة ، بدأت مجموعة NNK في إظهار خصائص سماكة وتغيير الملمس في صور الرئة بحلول الأسبوع 10. في الأسبوع 20 ، كان من الممكن تمييز بؤر الظل القوية داخل أنسجة الرئة. (أ) صور من الأسبوع 4. (ب) صور من الأسبوع 10. (ج) صور من الأسبوع 20. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
من المهم إعادة التأكيد على عدة نقاط رئيسية من هذه الدراسة. أولا ، على الرغم من أن جمع الدم في الوريد تحت الفك السفلي هو إجراء منخفض الإصابات نسبيا ، إلا أنه قد يؤدي إلى درجة معينة من الضرر للحيوانات. لذلك ، من الضروري إجراء إجراءات متعددة لتقليل العبء على الفئران وإكمال العملية في الوقت المناسب27. ثانيا ، تضمن إزالة الشعر قبل جمع عينات الدم نقاء العينة. ثالثا ، من الضروري استخدام الأوعية المناسبة لجمع الدم. في هذه الدراسة ، تم استخدام أوعية تجميع الدم المحتوية على EDTA لاختبارات الدم الروتينية. إذا تم استخدام المصل ، فستكون هناك حاجة إلى أوعية مصممة خصيصا لجمع الدم النقي28. رابعا ، جميع التخدير لديها مستوى معين من الفتاك. وبالتالي ، فإن تقليل وقت التخدير والتصوير يمكن أن يحمي صحة الفئران بشكل فعال. خامسا ، نظرا لأن التصوير المقطعي المحوسب الصغير يمكنه مراقبة مجموعة متنوعة من الأنسجة والأعضاء ، يمكن الرجوع إلى إعدادات المعلمات المحددة في برنامج التصوير المقطعي المحوسب الصغير المستخدم أثناء تصوير PN من هذه الدراسة ولكنها قد لا تنطبق على الأنسجة الأخرى29،30.
كانت الدراسات السابقة أكثر ميلا إلى القتل الرحيم للحيوانات في نقاط زمنية محددة وفحص عملية تحول العقيدات الرئوية من خلال التلوين المرضي31. أدى هذا النهج إلى عدد كبير من الوفيات بين التجارب وأعاق تتبع تغيرات الرئة في الوقت الفعلي. بالمقارنة مع التقنيات التقليدية ، توفر أخذ عينات الدم تحت الفك السفلي والتصوير المقطعي المحوسب الدقيق العديد من المزايا ، بما في ذلك الحد الأدنى من الضرر ، والمراقبة في الوقت الفعلي ، والتشغيل البديهي ، وتعدد الاستخدامات. في هذه الدراسة ، تم اختيار جمع الدم تحت الفك السفلي كطريقة مفضلة للحصول على عينات الدم للاختبارات الروتينية32. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام الدم في التحليلات الكيميائية الحيوية للبروتين والمصل والدوائية والدم.
وبالمثل ، تم استخدام التصوير المقطعي المحوسب الصغير في هذه الدراسة لمراقبة النمو الديناميكي ل PN في الفئران التجريبية دون الحاجة إلى القتل الرحيم لها. يسهل هذا النهج تقييما أكثر سهولة ودقة للتأثير المثبط للدواء على PN مع تقليل عدد المطلوبة للتجربة بشكل كبير ، وبالتالي تعزيز دقة النتائج التجريبية. والجدير بالذكر أن الجمع بين هاتين التقنيتين يسمح بالتتبع الشامل لعمليات تكوين العقيدات وتطورها وتكاثرها في التجارب ، بالإضافة إلى توطين التعديلات في الأهداف الرئيسية (مثل TNF-α)33. يقدم هذا مفهوما فريدا لهذا البحث عن PN وحتى سرطان الرئة.
ومع ذلك، فإن العديد من القضايا تتطلب مزيدا من الدراسة لتحسين جودة البحوث المستقبلية. بالنظر إلى الفترة التجريبية الطويلة المطلوبة للنموذج الحيواني ل NNK جنبا إلى جنب مع الفئران A / J ، من الضروري إجراء حقن الأدوية المبكر بأقصى قدر من الدقة34. ثانيا ، تتضمن الطريقة القياسية لإنتاج سرطان الرئة الغدي في الفئران NNK بالتنسيق مع إناث الفئران A / J ، مع الآلية الأساسية المرتبطة بالاستراديول. لذلك ، من الضروري النظر في آليات عمل الأدوية العلاجية المعنية35. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم استخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق لتحديد طبيعة بؤر الظل ، مما استلزم استخدام تلطيخ الهيماتوكسيلين وتلوين التألق ، والتي لا تزال تتطلب القتل الرحيم للفئران للحصول على عينات من أنسجة الرئة. أخيرا ، على الرغم من أن التصوير المقطعي المحوسب الصغير يتمتع بميزة التعرض المنخفض للإشعاع ، إلا أنه لا يزال بإمكانه التسبب في بعض الضرر لجسم الإنسان ، مما يستلزم تجنب القرب من أفراد غيرمرتبطين 36. لمعالجة هذه المشكلات ، يمكن تحقيق التمايز ووضع العلامات على مختلف الأنسجة والممرات الهوائية والأوعية الدموية بشكل فعال من خلال حقن عامل تباين في وريد الذيل. علاوة على ذلك ، يمكن استخدام التصوير المقطعي المحوسب المجهري جنبا إلى جنب مع أدوية المواد الجديدة (مثل الجسيمات النانوية) لعلاج أكثر دقة. أخيرا ، تم دمج تقنية التصوير المقطعي المحوسب الدقيق تدريجيا مع علم الأمراض ، مثل الأنسجة المكانية والتصويرية ، لتتبع التغيرات في العقيدات الرئوية بشكل أكثر ديناميكية36،37.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
نشكر البروفيسور كونغ هوانغ من كلية العلوم الطبية الأساسية والبروفيسور يان هوانغ من كلية الصيدلة بجامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي على دعمهم. نود أيضا أن نشكر الدكتور بينجي شو والدكتور بينغمي قوه. (المعهد المبتكر للطب الصيني والصيدلة ، تشنغدو
جامعة الطب الصيني التقليدي) لتوفير الأدوات والدعم الفني.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
A/J mice | GemPharmatech LLC. | N000018 | |
0.5 mL EDTA tubes | Labshark | 130201070 | |
1-Butanone,4-(methylnitrosoamino)-1-(3-pyridinyl) | Gu Shi Gong Yuan Medical Equipment Co. | N589770 | |
75% ethanol | ChengDu Chron Chemicals Co,.Ltd | 2023052901 | |
Animal shaver | Codos | BM010220 | |
Isoflurane | Shenzhen Reward Life Technology Co. | R510-22-16 | |
medical tricorder | MedChemexpress | 69652 | |
Quantum GX2 microCT imaging system | PerkinElme | 2020166501 | |
Saline (medicine) | Beijing Biolabs Technology Co. | GL1736 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved