Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Burada sunulan bir adım-adım prosedür doğrudan intratrakeal lipopolisakkarid instilasyon tarafından fareler akut akciğer hasarı neden ve kan örnekleri, Bronkoalveoler Lavaj sıvısı ve akciğer dokusu FACS analizi gerçekleştirmek için. Minimal invasiveness, basit kullanım, iyi reproducibility, ve hastalık şiddeti titrasyon bu yaklaşımın avantajlarıdır.
Lipopolisakkarid (LPS) Airway yönetimi küçük hayvan modellerinde pulmoner inflamasyon ve akut akciğer hasarı (alı) incelemek için yaygın bir yoldur. Aerosolize LPS inhalasyonu ve burun ya da intratrakeal instilasyon gibi çeşitli yaklaşımlar tanımlanmıştır. Sunulan protokol, doğrudan intratrakeal LPS instıtasyon tarafından farelerde alı 'yi teşvik etmek ve kan örnekleri, Bronkoalveoler Lavaj (bal) sıvısı ve akciğer dokusu FACS analizi gerçekleştirmek için ayrıntılı bir adım adım prosedür açıklanmaktadır. İntraperitoneal sedasyon sonrasında trakea maruz kalır ve LPS 22 G venöz kateter üzerinden uygulanır. Lökosit invazyonu ile sağlam ve tekrarlanabilir bir inflamatuar reaksiyon, proenflamatuar sitokinlerin updüzenleme ve alveolo-kapiller bariyerinin bozulması, kullanılan LPS dozaja bağlı olarak saatlerce gün içinde indüklenir. Kan numunelerinin toplanması, BAL sıvısı, ve akciğer hasat, hem de FACS analizi için işleme, protokolde ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Steril LPS kullanımı bulaşıcı hastalıklarda farmakolojik müdahaleleri incelemek için uygun olmasa da, açıklanan yaklaşım, mekanik immünolojik sorulara cevap vermek için minimal invasiveness, basit kullanım ve iyi yeniden Üretilebilirlik sunar. Ayrıca, doz titrasyonu yanı sıra alternatif LPS preparatları veya fare suşları kullanımı klinik etkilerinin modülasyon izin, hangi ALI şiddeti farklı derecelerde gösterebilir veya erken vs hastalık belirtileri geç başlangıcı.
Deneysel hayvan modelleri temel bağışıklık araştırmalarında vazgeçilmez. Tüm bakterilerin veya mikrobiyal bileşenlerin yönetilmesi, yerel veya sistemik inflamasyona yol açan küçük hayvan modellerinde sıklıkla kullanılmıştır1. Lipopolysaccharide (LPS veya bakteriyel endotoksin) bir hücre duvar bileşeni ve gram-negatif bakterilerin yüzey antijeni (örn., Enterobacteriaceae, Pseudomonas spp., veya Legionella spp.). Termostabil ve büyük molekül (Moleküler Ağırlık 1-4 x 106 kDa) bir lipid kısım (lipid a), çekirdek bölge (oligosaccharide) ve bir o polisakkarit (veya o antijen) oluşur. Lipid A, hidrofobik yağ asidi zincirleri ile, molekül bir bakteriyel membran ve arabulucuları (bakterilerin bozulması üzerine) immünolojik aktivite ve LPS toksisitesi ile çapa. LPS bağlama proteini (LBP), LPS: LBP kompleksleri, birçok hücre türlerinin yüzeyinde bulunan CD14/TLR4/MD2 reseptör kompleksine bağlanarak, NF-κB nükleer translokasyon ve sonraki upregülasyonu ile güçlü bir proinflamatuar reaksiyon inducing sitokin ifadesi2.
Akut akciğer hasarı (ALI) kalp yetmezliği yokluğunda bilateral pulmoner ödem ile akut hipoxemik solunum yetmezliği olarak tanımlanır3. LPS Airway yönetimi pulmoner inflamasyon ve alı4,5,6,7teşvik etmek için yaygın bir yoldur. Steril madde bulaşıcı hastalıklarda farmakolojik müdahaleler çalışmak için uygun olmasa da, mekanik immünolojik sorular yeterli hassasiyetle cevaplanabilir. LPS 'in trakeanın içine ınbrilasyonu, lökosit invazyonu ile sağlam bir enflamatuar reaksiyon, proinflamatuar sitokinlerin updüzenleme, ve alveolo-kapiller bariyerinin saatler içinde gün içinde bozulması, LPS dozajı3' e bağlı olarak, 6,7.
Sunulan protokol, intratrakeal LPS instıtasyon tarafından farelerde alı 'yi teşvik etmek için ayrıntılı bir adım adım prosedür açıklar. Model, sitokin ifadesi, nötrofil granülosit invazyonu ve intra alveoler albümin kaçağı olarak önceden açıklandığı gibi değerlendirilerek doğrulandı8.
Bu hayvan protokolü, yerel hayvan bakımı Komitesi (LANUV, Recklinghausen, Almanya; protokol No. 84-02.04.2015) tarafından onaylandı ve canlı hayvanların kullanımı için Ulusal Sağlık Enstitüleri kurallarına uygun olarak gerçekleştirildi (NıH yayını No. 85-23, revize 1996).
1. ALI indüksiyon
2. kan örnekleme, Bronkoalveoler Lavaj, organ hasat
Not: ötenizasyonun zamanlaması, ele alınan bilimsel soruna bağlıdır. Genellikle, LPS instıtasyon3,4,9,10aşağıdaki 12-72 h gerçekleştirilir. ALI 'nin şiddeti, vücut sıcaklığının ve solunum sıkıntısı semptomlarının düzenli olarak gözlemlenmesi ile klinik olarak tespit edilebilir11.
3. FACS analizi için doku hazırlığı
Farelerde ALI 'yi teşvik etmek için açıklanan yaklaşım, sitokin ifadesi, nötrofil granülosit infiltrasyonu, ve alveolo-kapiller bariyer bozulması 24 h ve 72 h sonra LPS instıtasyon değerlendirilerek doğrulandı. PBS enjekte hayvanlar kontrol olarak görev yaptı. İntratracheal LPS yönetimi sağlam bir pulmoner proinflamatuar tepkiye sebep oldu. Akciğer dokusunda TNF-α ifadesi, kontrol hayvanları [RQ (TNF-α/18s); 24 h: 53,7 (SD = 11,6); 72 h: 55,0 (SD = 20,6); p < 0,05)] (Şekil 3a) ile karşılaştırıldığında, sürdürülebilir ve 50 ' den fazla kat artışa ulaşan önemli ölçüde yükselmiştir. Lökosit, doku ve alveoler uzayda invazyonu, ALI13' ün gelişimi için bir damgasını ve karakteristik bir özelliktir. FACS analizi, nötrofil granülositlerinin (NG) akciğer interstisyumunda önemli bir infiltrasyonu ortaya çıkardı, mutlak hücre sayımı 24 saat sonra kontrollere kıyasla neredeyse 9 kat arttı [65.243 (SD = 15.855) vs. 7.358 (SD = 4.794), p < 0,05] ( Şekil 3B). Mutlak NG Count 72 h sonra biraz azaldı; Ancak, kontrollere kıyasla faktör artar kararlı kaldı [48.946 (SD = 5.223) vs. 5.510 (SD = 654), p < 0,05]. İnterstisyel NG infiltrasyonu ile tutarlı, tüm akciğer dokusunda MMP-9 ifadesi aynı şekilde toplam gözlem döneminde önemli ölçüde arttı [RQ (MMP-9/18s), 24 h: 7,4 (SD = 1,5); 72 h: 10,4 (SD = 2,0); p < 0,05] (Şekil 3C).
NG sadece akciğer dokusunda değil, aynı zamanda BAL sıvısında da arttı. Kontrol hayvanlarına kıyasla kat artışı akciğer dokusunda daha belirgin oldu, mutlak NG sayar ile 24 ALI indüksiyon ardından h 52.005 (SD = 21.906) vs. 1.829 (SD = 1.724) (p < 0,05) (Şekil 3D). 72 sonra h, NG 37.254 (SD = 4.478) vs. 17,0 (SD = 10,8) (p < 0,05) arttı. Alveolo-kapiller bariyerinin şiddetli bozukluğuna bağlı akciğer ödem, alı 'nin gelişimi için patognomonik olup, LPS ile endotel apoptozis hızla İndükleme ve artmış geçirgenlik14,15. BAL sıvısındaki albümin içeriğinin ELISA tarafından Analizi önemli bir bariyer fonksiyonu kaybı ortaya koydu. LPS instilasyonunu takiben 24 saat, BAL sıvısı albümin 43 ng/mL (SD = 13), kontrol koşullarında 20 ng/mL (SD = 9) ile karşılaştırıldığında (p < 0,05) (Şekil 3E). 72 h sonra, alı hayvanlarda, albümin içeriği 48 ng/ml (SD = 14), 29 ng/ml (SD = 9) (p < 0,05) ile karşılaştırıldığında oldu.
Şekil 1 : Entübasyon ayarının şematik şeması. Bu fare boynunun işlem masasına göre 90 ° açı süper genişletilmiş olmalıdır unutulmamalıdır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2 : Kan, bal ve doku hücreleri Için FACS gating stratejisi. FACS Analizi örnek nokta lekesi iki parametre (çift renk floresan) pseudocolor çizimleri gösterilir. İlgili numuneler için gating stratejisi tek hücrelere dayanır. (A) kan hücreleri için gating ağacı: bir = ölü hücreler; b = yaşayan hücreler (canlı/ölü hücre boyasına göre; kan gibi hiçbir CD45 boyama gerekli, yüksek otofloresans hücre nüfus açıkça ayırt yapar); d = Nötrofil granülositler; e = monosit (GR1 ve CD115 boyama göre). (B) bronkoalveoler LAVAJ (bal) sıvısı için gating ağacı: a = ölü hücreler; b = yaşayan hücreler (canlı/ölü hücre lekeme göre); c = CD45+ bağışıklık hücreleri; d = Nötrofil granülositler; ve e = macrofajlar (Ly6G ve F4/80 boyama göre). (C) akciğer dokusu için ağaç gating: bir = ölü hücreler; b = yaşayan hücreler (canlı/ölü hücre lekeme göre); c = CD45+ bağışıklık hücreleri; d = Nötrofil granülositler; ve e = macrofajlar (Ly6G ve F4/80 boyama göre). Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3 : Kontrol hayvanlarına karşı murine alı modelinin doğrulanması. (A) kadın C57BL/6 farelerin akciğer dokusunda TNF-α ifadesi 24 saat ve 72 h intratrakeal LPS instıtasyon aşağıdaki (Sham çalışan hayvanların ifade kat değişikliği). (B) akciğer dokusunda mutlak nötrofil granülosit sayısının FACS analizi. (C) akciğer dokusunda MMP-9 ifadesi (Sham tarafından işletilen hayvanların ifadesinin kat değişimi). (D) Bronkoalveoler Lavaj sıvısında mutlak nötrofil granülosit sayımı FACS analizi. (E) BAL sıvısındaki albumin içeriği [Mean ± SD, n = 7, Mann-Whitney U testi, * p < 0,05 (PBS kontrolü ile)]. Bu rakam Ehrentraut ve al.8' den değiştirildi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Malzeme adı/ekipman | Hacim (mL) |
Dulbecco fosfat tamponlu tuz (PBS), kalsiyum klorür ve magnezyum klorür olmadan, steril | 1000 |
Fetal buzağı serumu (FCS) | 1 |
Ethylenediaminetetraacetic asit (EDTA) çözümü | 1 |
Sodyum azid (NaN3) | 0,1 |
Tablo 1: FACS arabelleğinin bileşimi.
Malzeme adı/ekipman | Önerilen seyreltme | Mastermix 10 örnekleri için: 200 μL FACS tampon ekleyin (= 20 μl örnek başına): |
Anti-CD115 (c-FMS) APC | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-CD11b (M1/70)-FITC | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-CD45 (30-F11)-eF450 | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-F4/80 (BM-8)-PE Cy7 | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-GR1 (RB6-8C5) | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-Ly6C (HK 1.4) PerCP-Cy 5.5 | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Anti-Ly6G (1A8) APC/Cy7 | 0,5 μL/100 μL | 5 μL |
Tablo 2: FACS boyama için ana karışımı hazırlanması. Tablo, 10 numune için ana karışım hazırlığını açıklar.
Minimal invasiveness, basit elleçleme ve iyi yeniden Üretilebilirlik, küçük bir kemirgen modelde ALI 'yi teşvik etmek için sunulan yaklaşımın temel özellikleridir. Hayvan modellerinde tüm bakterilerin yerine LPS kullanımı avantajları vardır. İstikrarlı ve saf bir bileşiktir ve kullanımına kadar liyofilize formda depolanabilir. Bu TLR4 yolu ile doğuştan gelen immün tepkiler için güçlü bir uyarıcı olduğunu, ve biyolojik aktivite kolayca nicelik olabilir, iyi reproducibility ile hastalığın şiddetinin titrasyon kolaylaştırılması. Dahası, LPS kullanımı insan Sağlıklı gönüllülerde akut bronşit ikna etmek için güvenli model olarak hizmet göstermiştir ve böylece tezgah başı16' ya tercüme sağlar. Rittirsch ve ark. intratrakeal LPS instıtasyon6bir duvar modelinde karakteristik alveolo-kapiller sızıntı doz ve zaman bağımlı gelişmeler göstermiştir. Bu doz titrasyon bazı istenen etkileri elde etmek için izin verir, hangi ALI şiddeti farklı derecelerde gösterebilir veya erken vs hastalık belirtileri geç başlangıcı. Ancak, ayrı olarak enfeksiyyolojik veya farmakolojik sorunlar ele alınırsa (örneğin, antibiyotik terapisi), steril LPS instıtasyon ile indüklenen ALI uygun bir model değildir.
Dahası, bakterilerin intrapulmoner veya intravenöz teslimine kıyasla alveolo-kapiller bariyerinin bozulması oldukça hafif3olarak tanımlanmıştır, bu modelin uygunluğunun sorgulanması ve değiştirilmiş geçirgenlik olması gerekip gerekmediğini Özellikle incelenmiştir. Kateterin doğru yerleştirilmesi, LPS 'i alt solunum yolu içine tek taraflı olarak teslim etmek, yaklaşımın kritik adımıdır. Uygun intratrakeal entübasyonu sağlamak için, larinks görselleştirme ve tanımlanması dış soğuk ışık kaynağı tarafından kolaylaştırılır. Solunum düzeninde değişiklikler (örneğin, öksürük veya gasping) sıvının doğru intratrakeal instilasyonunu doğrulayın.
Dahası, fare gerinim ve LPS seçimi alı indüksiyon ve bu modelde tekrarlanabilir sonuçlar nesil için çok önemlidir ve ele bilimsel soruna bağlıdır. Literatürde göre, Dozajlar tırmanarak daha fazla artış ile maksimum etkisi için uygulanan doz 10 μg/fare ( Pseudomonas aeruginosa F-D tip 1 dan LPS KADıN Balb/c fareler içine enjekte edilir) aralıkları ile 50 μg/Mouse E. coli enjekte (serotype O111: B4) LPS (aynı zamanda protokolde kullanılan) erkek C57BL/6 fareler6,9içine. Genel olarak, BALB/c fareler C57BL/6 fareler daha dayanıklı gibi görünse de, LPS ile meydan okunurken hassasiyetle tepki gerekiyordu3. Böylece, bireysel koşullara saygı ilk doz titrasyon denemeleri önerilir. Bu da kan, BAL ve organ örnekleme zamanlaması için de geçerlidir. ALI 'nin şiddeti, vücut sıcaklığının ve solunum sıkıntısı semptomlarının düzenli olarak gözlemlenmesi ile klinik olarak tespit edilebilir. Ayrıca, fareler sadece paylaşmak yaklaşık 50% Homoloji TLR4 reseptör insanlarla, sonuçların dikkatli yorumu zorunludur3.
Burada sunulan yaklaşımın alternatifleri, endostoksinin akciğerlere uygulanması rotasını oluşturmaktadır. Szarka ve ark. tarafından açıklandığı gibi, LPS de intranazal instıtasyon ile uygulanabilir9. Liu ve ark. doğrudan intratrakeal verimini aerosolize LPS5' in inhalasyonu ile karşılaştırıldı. Bulgularına dayanarak, inhalasyon rotasının daha üniforma bir ALI türü olduğunu ortaya atmışlardır. Ancak, deneyler bir yönlendirilmiş akış burun-sadece inhalasyon ile fareler içinde gerçekleştirilen ve bu nedenle mutlaka burada sunulan yaklaşımı transfer edilmeyebilir. Buna karşılık, fareler genellikle bir oda10aerosolize LPS maruz kalır. Oda büyüklüğü, LPS konsantrasyonu ve aynı anda tedavi edilen fareler sayısı, farklı çalışmalar arasındaki karşılaştırılabilirliği sınırlayan ve bireysel bir model kurulması tavsiye edilebilir değişkenlerdir. Son olarak, intravenöz veya intraperitoneal LPS yönetimi genellikle uzak alı17,18teşvik etmek için kullanılır. Szarka ve el ile gelen veriler olarak, intratrakeal instilasyon belirli pulmoner enflamatuar etkileri9ele alınmakta olan IV veya ı.l rota üstün gibi görünüyor. Sonuç olarak, protokol, belirli immünolojik sorunları gidermek için fareler içinde steril ALI 'yi teşvik etmek için basit ve tekrarlanabilir bir yaklaşım temsil eder.
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Yazarlar teknik destek sağlamak için Jan Kleiner ve Susanne Schulz teşekkür etmek istiyorum. Yazarlar Bonn Üniversitesi Tıp Fakültesi akış sitometri çekirdek tesis mükemmel destek kabul. Yazarlar herhangi bir dış kuruluştan hiçbir fon aldı. Sonuçlar bölümünde verilen ve Şekil 3 ' te tasvir edilen verilerin bir kısmı zaten önceki yayında8' de gösterildi.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1 ml syringes | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | 300013 | |
10 ml syringes | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | 309110 | |
Anti-CD115 (c-fms) APC | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 17-1152-80 | |
Anti-CD11b (M1/70) - FITC | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 11-0112-81 | |
Anti-CD45 (30-F11) - eF450 | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 48-0451-82 | |
Anti-F4/80 (BM-8) - PE Cy7 | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 25-4801-82 | |
Anti-Gr1 (RB6-8C5) | BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA | 552093 | |
Anti-Ly6C (HK1.4) PerCP-Cy5.5 | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 45-5932-82 | |
Anti-Ly6G (1A8) APC/Cy7 | Bio Legend, San Diego, CA | 127623 | |
Buprenorphine hydrochloride | Indivior UK Limited, Berkshire, UK | ||
C57BL/6 mice, female, 10 - 12 weeks old | Charles River, Wilmongton, MA, USA | ||
CaliBRITE APC-beads (6µm) | BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA | 340487 | |
Canula 23 gauge 1'' | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | 300800 | |
Canula 26 gauge 1/2'' | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | 303800 | |
Cell strainer 70 µm | BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ, USA | 352350 | |
Collagenase Type I | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 1148089 | |
Deoxyribonuclease II | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | D8764 | |
Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (PBS), sterile | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | D8662 | |
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (PBS), without calcium chloride and magnesium chloride, sterile | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | D8537 | |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) solution | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | E7889 | |
FACS tubes, 5 ml | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 551579 | |
Fetal calf serum (FCS) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | F2442 | |
Forceps | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 11049-10 | |
Isoflurane | Baxter, Unterschleißheim, Germany | ||
Ketamine hydrochloride | Serumwerk Bernburg, Bernburg, Germany | ||
Lipopolysaccharides (LPS) from Escherichia coli O111:B4 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | L2630 | |
LIVE/DEAD Fixable Dead Cell Green Kit | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | L23101 | |
Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 (Mouse BD Fc Block™), Clone 2.4G2 | BD, Franklin Lakes, NJ, USA | 553141 | |
Red blood cell lysis buffer | Thermo Fisher, Waltham, MA, USA | 00-4333-57 | |
RPMI-1640, with L-glutamine and sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | R8758 | |
Scissors | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 14060-09 | |
Sodium azide (NaN3) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | S2002 | |
Spring scissors | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 15018-10 | |
Tissue forceps | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | 11021-12 | |
Tubes | Eppendorf, Hamburg, Germany | 30125150 | |
Venous catheter, 22 gauge | B.Braun, Melsungen, Germany | 4268091B | |
Xylazine hydrochloride | Serumwerk Bernburg, Bernburg, Germany |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır