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ここでは、マウスの鼻の潜在的な差を測定するためのプロトコルを提案する.テストは、嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子など上皮性ナトリウム チャネル膜イオン輸送の機能を定量化します。嚢胞性線維症の新規治療法の有効性を評価するために貴重です。
鼻の潜在的な違いのテストは、ほぼ三十年の嚢胞性線維症 (CF) の診断で支援するために使用されています。それは弱毒、CF、人生の後半は、通常診断の oligo またはモノラル症候性形態、輸精管、特発性慢性膵炎、アレルギー性の先天性両側欠如など CF 関連疾患の場合に有用であると証明されています気管支肺アスペルギルス症と気管支拡張症。Cf. 適応マウスのテストの対象となる治療戦略への応答を定量化するバイオ マーカーは挑戦と関連死亡を伴なうことができる臨床および前臨床設定のテストを使用されています。本稿では、鼻カテーテルその場で持続灌流を維持するために必要な麻酔の十分な深さをについて説明します。それは鼻の灌流ソリューションの気管支吸引を避けるために措置を一覧表示します。動物の完全な回復と麻酔を急速に反転につながる、麻酔薬の解毒剤の併用投与を含むテストの終わりに動物のケアについても説明します。CF および野生型マウスから得られた代表的なデータは、CF と CF 非差別のテストを表示します。完全に、ここで説明したプロトコルにより削減しながら同じ動物の複数のテストと同様、自発的に呼吸マウス上皮細胞の塩化物およびナトリウム トランスポーターの機能的状態の信頼性の高い計測テスト関連死亡率。
ほぼ三十年の電気潜在的な違い (PD) 測定は、遠位気道1の代表者として、鼻の粘膜で表される膜イオン輸送体の機能の状態を評価して使用されています。細胞膜に局在する両方多動的テスト2,3、鼻 PD により嚢胞性線維症膜コンダクタンス レギュレータ (CFTR) と上皮性ナトリウム チャネル (ENaC) 活動の機能解剖と上皮細胞、気道表面の水和反応で重要な役割を発揮します。鼻の PD テストの主要な臨床応用は、CF、欧州諸国で出生数 2,500 のうち 1 の平均発生率と白人の人口で最も一般的な致命的な遺伝疾患の診断で支援するためにです。テストは長い減衰、oligo またはモノラル症候性フォーム、人生の後半は、通常診断 CF と輸精管、特発性慢性膵炎、アレルギー性の先天性両側欠如など CF 関連疾患の診断に有用証明しました。気管支肺アスペルギルス症と気管支拡張症4。最近では、基本的な「CFTR の治療の変調の clinometric 評価欠陥5,6,7,8,9,10,11 ,12,13,14,,1516は CF の新しい治療法の臨床試験に鼻の pd を使用しました。臨床設定でテストは、新しい CF ターゲット療法18,19,20,21の生物活性の調査を許可するようにマウス17に適応されています。マウスの技術はデリケート、齧歯動物および人間の間鼻の領域のサイズの種に関連した解剖学的差異と主にげっ歯類における nasofacial 領域からの感覚入力の重要な役割に基づいてます。訓練を受け、熟練のオペレーター、専用装置および供給を必要があります。
CF は外分泌腺の多全身性疾患、慢性呼吸器疾患患者の臨床像を支配します。環状アデノシン一リン酸 (cAMP) を符号化する遺伝子で突然変異によって引き起こされる-CFTR 塩化物チャネル22を規制。までに、2,000 以上 CFTR の遺伝子変異は識別された23をされています。最も一般的な変異24,25CF の対立遺伝子のほぼ 90% は、(F508del CFTR) 蛋白質のポリペプチドの鎖の位置 508 にフェニルアラニンの削除に対応しています。CFTR 蛋白質は、純粋なオーミック小さなコンダクタンス塩化物チャネルです。CFTR が他輸送のメカニズム、特に、ENaC26,27を調節するかなりの証拠があります。不良電解質輸送の削減 CFTR 依存塩化コンダクタンス増加 ENaC 依存性ナトリウム コンダクタンスは、CF 上皮細胞の特徴です。電気化学の勾配優遇塩化物フラックスとイソプロテレノール (細胞内 cAMP を増加させる β アドレナリン作動薬) やフォルスコリン (アデニルに応えて縮小または廃止再分極によって元の欠陥を反映します。シクラーゼ アゴニスト、臨床使用のために承認されない)。後者の欠陥は、鼻の粘膜 (より否定的な PD) とアミロライド、ENaC28を阻害する利尿薬に対する反応の亢進の基底過分極に反映されます。
CF マウス モデルは CF 研究で頻繁に使用されているし、CF 病理解剖で非常に貴重されています。今日では、少なくとも 15 のモデルは記述されている29、3 つのうち、最も臨床的に関連する F508del の突然変異30,31,32のホモをされています。これら 3 系統30ロッテルダムのエラスムス大学で開発されたの 1 つは約 20 年間大学カトリック大学・ デ ・ ルーヴァン (UCL の) 研究室で使用されています。Cftrtm1Eurモデル30 CF 病の中期多臓器の病態を検討し、新しい治療戦略18,19,20の有効性をテストするのには非常に有用であることを証明しています。 21。中または後早期に多数の問題が発生する (< 24 h) マウスの鼻の PD テスト。本稿では、鼻潅流ソリューションの気管支吸引を避けるために、鼻カテーテルその場で持続灌流とメジャーの維持に必要な麻酔の十分な深さを説明します。テストの終わりに動物の世話、説明などの動物の完全な回復と麻酔を急速に反転につながる麻酔薬の解毒剤の併用投与もします。完全に、これらの手順は、自発的に呼吸マウス、テスト関連の減らされた死亡率と同じ動物でテストを繰り返しで信頼性の高い測定を許可します。鼻の PD テスト、CF と野生型マウスから得られた代表的なデータは表示され説明.
マウス鼻 PD テスト プロトコルは 3 つのセッションで報告: 評価と管理、試験中に、前後。事前テストの評価と管理は、ダブル ルーメン鼻カテーテル ・連続鼻灌流用のソリューションの準備のプロトコルは詳細で説明されます。評価および管理部分がテスト、中には実験のセットアップとマウスの処理は細かく解剖しました。最後に、動物の回復を改善するために、テストの最後に動物の管理を説明します。
研究は、研究 (CEE n ° 86/609) 動物用欧州共同体規則に一致して UCL (2017/UCL/MD/015) の動物研究の倫理委員会によって承認されました。調査官は、動物実験の科学的な目的に使用される動物の保護に関する指令 2010年/63/EU 欧州議会及び理事会 2010 年 9 月 22 日の次の修飾されています。
1. 事前テストの評価と管理
図 1: プローブの電極とブリッジで。図は前に、(a) と暖房と引っ張って (b)、(c) ダブル ルーメン カテーテル (d)、シリコーン チューブ コネクタ (e)、(f) 電極の 2 つの毛細血管部分を接合テープ後にポリエチレン管を示します。画像の鮮明さ、コネクタはクリーム色のミックスで満たされているではないです。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
ソリューション ラベル | ソリューションの概要 |
A | 基底緩衝塩類溶液 |
B | 塩素フリー バッファー塩溶液 |
C | 10-2 M アミロライド原液 |
D | フォルスコリン 10-3 M 原液 |
表 1: 在庫、マウスの鼻の PD のテストのためのソリューションです。
塩 | mM | 分子の重量 | グラム/L |
塩化ナトリウム (NaCl) | 135 | 58.44 | 7,889 |
塩化カルシウム二水和物 (CaCl2.2H2O) | 2.25 | 147 | 0.331 |
マグネシウム塩化物水和物 (MgCl2.6H2O) | 1.2 | 203.3 | 0.244 |
リン酸水素二カリウム (K2HPO4) | 2.4 | 174.2 | 0.418 |
リン酸二水素カリウム (KH2PO4) | 0.4 | 136.1 | 0.054 |
テーブル 2: 基底の組成は、食塩 (ストック溶液) をバッファリングします。
塩 | mM | 分子の重量 | グラム/L |
グルコン酸ナトリウム (ナトリウム塩) | 135 | 218.1 | 29,444 |
グルコン酸カルシウム (無水粉末) | 2.2 | 430.4 | 0.947 |
硫酸マグネシウム七水和物 (MgCl2.6H2O) | 1.2 | 246.5 | 0.296 |
リン酸水素二カリウム (K2HPO4) | 2.4 | 174.2 | 0.418 |
リン酸二水素カリウム (KH2PO4) | 0.4 | 136.1 | 0.054 |
表 3: 塩化物自由の組成はバッファー溶液 (ストック溶液 B) です。
図 2: 鼻粘膜の血流中のマウスの位置。図 (a) 加熱パッド、電圧計 (b)、後肢 (c) 近 (d)、遠位 (e) アウトレットの蠕動性ポンプ枕 (f)、皮下のスペースに挿入された参照電極とベッドシーツ (g)。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
2. 評価・ テスト時の管理
図 3: 場所の鼻カテーテルとフィルター ペーパー加熱パッドの上でマウスの位置。図では、横 ()、パイプ (b) とハンカチ (c) を入れて舌を示します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
3. 事後テストの評価と管理
CF に特徴的なイオン輸送の異常を説明するために鼻の PD 測定を行った F508del CF マウスと野生型制御のブリュッセル コロニーから FVB/129 の遺伝的背景の上で説明したプロトコルに従うCftrtm1Eurマウス30。この臨床的に関連するモデルでは、最も一般的なと最も深刻な F508del CFTR 変異23,24,25のいずれかをかくまっては最高の現在利用可能な CF マウス モデル30,31、 32。
生後 4 ヶ月の雌マウスの F508del CF の突然変異のホモ接合体と年齢と性別をマッチさせた野生型の littermate を取得、鼻の代表的な PD トレースは図 4のとおりです。テストの最初の 2 つのフェーズでは、ソリューション、A1、後者含むアミロライドを灌によって ENaC の機能の状態を調べた。CFTR (とフォルスコリンの不在で代替塩化トランスポーター) の機能の状態は、ENaC の貢献残ったアミロライドによってブロックされたときテストの最後の 2 つの段階で評価しました。
F508del CF マウスで増加アミロライド応答と共に偏基準値 (より否定的な PDmax は、野生型マウスの値と比較して) が観測されました。両方の結果は、CFTR 関連 ENaC 過活動を反映しています。、より一貫した応答両方で大幅に削減再分極電気化学の勾配塩化物フラックスとフォルスコリン、トータルの塩化反応をここで名前の追加に好ましいが観察されました。野生型マウスにおけるフォルスコリン応答の大きさが小さいにもかかわらず (-3 mV)、CF の応答は通常は鈍化、CFTR の機能喪失と一貫性のあります。
図 4-代表的な鼻 PD トレースします。ホモ接合体の通常のマウス (A) と (C と D) 鼻の PD パラメーターで得られた個々 の値と共に F508del CFTR 変異 (B) のホモ接合体マウスからの鼻代表の PD なる敷き。PDmax: 最大ベースライン安定値。アミロライド応答: 基底による鼻粘膜の血流の始まり、終わりに鼻の PD の値の差バッファー アミロライド (ソリューション A1) を含む塩のソリューション。塩化物自由応答: 最後に、塩素フリーで鼻粘膜の血流の初めに鼻の PD の値の差バッファー塩水プラス アミロライド (ソリューション B1)。フォルスコリンの応答: 最後に、塩素フリーで鼻粘膜の血流の初めに鼻の PD の値の差バッファー塩溶液に加えフォルスコリンとアミロライド (ソリューション B2)。合計塩化応答: ゼロ塩化灌流で最後の 2 つのパラメーターの合計を得た。矢印は、ソリューション、鼻孔に灌流の変化を示しています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
麻酔薬の解毒剤は、テストの完了後も 45 分までは、麻酔の時間を短縮するため、テストの最後に適用されました。後遺症なし、動物の回復が発生したと、彼らは、同じプロトコルが適用された 7 日の間隔後に再度テストされました。同じ鼻孔は、両方のテスト中に探検されました。2 番目のテストの例として、2 つのテストの各鼻 PD パラメーターのペアの違いは、図 5のとおりです。以前に報告された35試験間違いは、無に近い、特に塩化物の全応答、CFTR 依存性クロライド輸送、CF の欠陥の機能状態を反映しています。
図 5-鼻 PD パラメーターの個々 の値。ホモ接合体の通常のマウス (A) と一緒に 2 番目と対応するパラメーターごとに最初のテスト (t1) のペアの違い F508del CFTR 変異 (B) のホモ接合体マウスで実行される 2 番目のテスト (t2) で得られた値。PDmax: 最大ベースライン安定値。アミロライド応答: 基底による鼻粘膜の血流の始まり、終わりに鼻の PD の値の差バッファー アミロライド (ソリューション A1) を含む塩のソリューション。塩化物自由応答: 最後に、塩素フリーで鼻粘膜の血流の初めに鼻の PD の値の差バッファー塩水プラス アミロライド (ソリューション B1)。フォルスコリンの応答: 最後に、塩素フリーで鼻粘膜の血流の初めに鼻の PD の値の違いバッファー塩溶液に加えフォルスコリンとアミロライド (ソリューション B2)。合計塩化応答: ゼロ塩化灌流で最後の 2 つのパラメーターの合計を得た。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
ソリューション ラベル | ソリューションの概要 |
A1 | 基底 10-4 M アミロライド プラス塩溶液 (A) のバッファー |
B1 | 10-4 M アミロライド プラス塩溶液 (B) をバッファー塩素フリー |
B2 | 塩素フリー バッファー 10-5 M フォルスコリン 10-4 M アミロライド プラス塩溶液 (B) |
表 4: マウスの鼻の PD テスト用新鮮なソリューションの一覧です。
本稿の目的は、自発的に呼吸マウス イオン運送者、主に CFTR と ENaC の整合性をテストするために必要な時間の長さのためのソリューションの持続灌流の下鼻の PD を測定するための適切なプロトコルを記述するためです。プロトコルのすべての手順は、フル動物の回復と良い品質と再現性のあるデータを確保するため慎重に最適化されています。特定、重要な手順で麻酔の評価と管理、適正な動物、中およびテスト後のケアします。
ここで平面 2 カクテルの混合物を適用することによって達成することができる麻酔への露出の III 期使用17を示した前の研究は負の変力作用効果と瞬き、瞳孔とペダルの不在で通常呼吸と関連回収反射。麻酔の深さのこのレベルで鼻カテーテル保管できる場で鼻腔の持続灌流と測定電極の橋として使用するため良い耐性を持つ。また、参照電極の橋として皮下の空間におけるカテーテルの挿入は、痛みの反応または有害な影響の兆候がない続いた。齧歯動物で動作の制御の nasofacial 地域からの感覚入力の重要な役割に対して-à-に対して脅威を含む、外部の状況は、十分な深さの麻酔を鼻腔内に動作しているときに特に挑戦します。連続鼻血流ではなくネブライザーは、いくつかマウス研究33,34鼻 PD テストを実行に適用されています。ただし、このメソッドは繰り返し削除および鼻のプローブの reinsertions により、信頼性の低い結果に します。実際には、マウスの鼻粘膜20のセル型の非均一な分布により鼻孔内の同じ位置にプローブの先端の位置を変更するは、重要です。また、ソリューション、特に塩素フリーのソリューションの変更への応答は急速に血流が中断されたとき消えます。
呼吸の阻止につながるソリューションの気管支吸引はプロシージャの重要な制限で、テストの死亡率の主要な原因。いくつかの重要な措置は、それを防止する、動物の背側の側臥位、軽くその頭を下方に傾斜など、口腔と鼻腔17から余分な水分を吸収を目指します。動物の完全な回復と麻酔の急速かつ可逆的レベルは、テストの最後に麻酔薬の解毒剤を適用することによって保証されます。ここで提示されたプロトコルでは、自発的にマウスの呼吸と同じ動物でテストを繰り返しで信頼性の高い計測をことができます。統計的有意性35を得るために必要なマウスの数と、3 r を遵守することへの影響 (交換、調整および削減) 実験手順36で動物のルールを使用します。マウスのように人間、テスト間のばらつきが最も少ない発見されていることを示唆する塩化物の全対応それ新しい CF の治療戦略の有効性を検出する最も信頼性の高い鼻 PD パラメーターとして。CF マウスにおける塩化物の全応答の測定誤差はお mV35以下に示されました。言い換えれば、とき F508del CF マウス、塩化物の全応答の違いで薬物 CFTR 訂正の生物活性を評価薬剤関連の改善効果の 95% のチャンスがないと治療 2 より大きい存在下で mV を示します。
代表的なトレースのデータ解釈 CF と野生型マウス18,19,20,21,35の間で区別する鼻の PD テストの方法を示し、示していますF508del CF エラスムス マウス モデル30は、典型的な臨床のイオン輸送の異常に関して人間の鼻の粘膜を模倣します。しかし、動物モデルで残留塩化コンダクタンスは検出可能な残留の F508del「CFTR 機能または代替の非 CFTR 依存性クロライド チャネルの貢献からの結果。2 つの設定のいくつかの主な違いを扱うを意味して臨床に臨床から CF 研究の結果を翻訳します。CF のマウス表現型弱毒呼吸器症候群が表示されます。一緒に実際に衛生的な障壁と特権の条件でマウス モデルを収容する複数の治療法の不在はまた違い37に貢献します。ここで豚38,39に合わせられた変動の非常に少ない35とそれを示していますで説明したプロトコルとフェレット モデル40。以前の研究では、実験的なプロトコルは非 CFTR 依存、塩化カルシウム活性化の貢献の可能性を探索する、代替塩化トランスポーターの阻害剤によるマウスの鼻粘膜の血液灌流を含むによって変更されました。チャンネル18。テストは、β ENaC 過剰発現マウス モデル41、42CF 肺疾患を模倣するように設計のナトリウム輸送の研究に使用されています。将来は、さらにテストのアプリケーションと考えられる ATP12A、CFTR 独立した H+など、他のトランスポーターの研究-ポンプ蛋白質が人間およびブタで表現は存在しないマウス気道43。完全に、ここで説明したプロトコル上皮の機能状態の信頼性の高い計測にマウス、テスト関連の減らされた死亡率と同じ動物で複数のテストを自発的に呼吸の塩化物およびナトリウムのトランスポーターをことができます。
著者が明らかに何もありません。
著者が原稿を批判的に編集教授 j. Lebacq をありがちましょう。Cftrtm1Eur (F508del CFTR (FVB/129) のホモ接合体マウスは欧州経済共同体が欧州の連携アクション EU FP6 の嚢胞性線維症の研究のためのサポートと、エラスムス MC、ロッテルダム、オランダによって開発されました。LHHM-CT-2005-018932。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Portex polyethylene tube | Smiths Medical, Hythe, Kent, England CT21 6JL | Portex 800/100/500;2.0mm ID, 3.0 mmOD | to prepare capillary tubes for nasal probe |
Electrode cream | Parker, Fairfield, NJ, USA | Redux cream | to build electrode bridges |
Ag/AgCl electrodes | Biomedical, Clinton Township, MI, USA | JNS BNT131-1,0 | measuring and reference electrodes |
amiloride hydrochloride | Sigma, St Louis, MI, USA | A7410 | to prepare perfusion solutions |
forskolin | Sigma, St Louis, MI, USA | F6886 | to prepare perfusion solutions |
Knick Portamess voltmeter | Elektronisch Meβgeräte, Berlin, Germany | Portavo 904 pH | to measure potential difference |
Paraly SW 112 Software | Elektronisch Meβgeräte, Berlin, Germany | Paraly SW112 software | to capture potential difference data |
midazolam | Mylan, Hoeilaart, Belgium | Dormicum 15mg/3ml | to serve as anaesthetic premedication |
fentanyl | Janssen Cilag, Berchem, Belgium | Fentanyl-Janssen 0.05 mg/ml | to serve as anaesthetic medication |
medetomidine | Orion Pharma, Espoo, Finland | Domitor 1 mg/ml | to serve as anaesthetic medication |
droperidol | Janssen Cilag, Berchem, Belgium | Dehydrobenzperidol 2.5 mg/ml | to serve as anaesthetic medication |
clonidine | Boehringer Ingelheim Pharma KG, Ingelheim am Rhein, Germany | Catapressan 0.15 mg/ml, | to serve as anaesthetic medication |
refernce IV catheter | Becton Dickinson, Sandy, UT, USA | 24 GA x 0.75 IN, BD Insyte-W | to build electrode bridges |
forceps | Fine science Tools, Heidelberg, Germany | Dumont #5, Fine science Tools | to place the nasal catheter |
naloxone | Braun Medical, Brussels, Belgium | Narcan, 0.4 mg/ml | to serve as anaesthetic antagonist |
atipamezole | Zoetis, Bloomberg, Belgium | Antisedan, 5 mg/ml | to serve as a medetomedine specific antidote |
Heating pads | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | 18,8x37,5 cm; 15,5x15,5 cm | to avoid hypothermia during and after the test |
Peristaltic pump P1 | GE Life Sciences, Uppsala, Sweden | 18111091 | to perfuse solutions in the mouse nose |
cyanoacrylate glue | Loctite, Henkel, Düsseldorf, Germany | super glue 3 | to glue together two capillary tubes for nasal probe |
NaCl | Sigma, St Louis, MI, USA | RES0926S-A7 | Pharma-Grade, USP |
CaCl2.2H2O | Sigma, St Louis, MI, USA | M7304 | Pharma-Grade, USP |
MgCl2.6H2O | Sigma, St Louis, MI, USA | 1551128 | Pharma-Grade, USP |
K2HPO4 | Sigma, St Louis, MI, USA | 1551139 | Pharma-Grade, USP |
Na gluconate | Sigma, St Louis, MI, USA | S2054 | Pharma-Grade, USP |
Ca gluconate | Sigma, St Louis, MI, USA | C8231 | Pharma-Grade, USP |
MgSO4.7H2O | Sigma, St Louis, MI, USA | RES0089M-A7 | Pharma-Grade, USP |
BD needle | Becton Dickinson, Franklin Lakes, USA | BD 26G (0.45x10 mm) | intraperitoneal injection |
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