Summary

マウス肺切除術および義歯移植による内臓肺表面積の標準化法

Published: July 26, 2017
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Summary

内臓の肺表面積(ISA)は、肺疾患および傷害誘発性肺胞再生における肺の形態学および生理学を評価するための決定的な基準である。ここでは、肺の肺切除術とプロテーゼ移植マウスモデルの両方でISAの測定バイアスを最小限に抑える標準化された方法について説明します。

Abstract

Pulmonary morphology, physiology, and respiratory functions change in both physiological and pathological conditions. Internal lung surface area (ISA), representing the gas-exchange capacity of the lung, is a critical criterion to assess respiratory function. However, observer bias can significantly influence measured values for lung morphological parameters. The protocol that we describe here minimizes variations during measurements of two morphological parameters used for ISA calculation: internal lung volume (ILV) and mean linear intercept (MLI). Using ISA as a morphometric and functional parameter to determine the outcome of alveolar regeneration in both pneumonectomy (PNX) and prosthesis implantation mouse models, we found that the increased ISA following PNX treatment was significantly blocked by implantation of a prosthesis into the thoracic cavity1. The ability to accurately quantify ISA is not only expected to improve the reliability and reproducibility of lung function studies in injured-induced alveolar regeneration models, but also to promote mechanistic discoveries of multiple pulmonary diseases.

Introduction

肺の基本的機能は、血管と大気との間の酸素と二酸化炭素の交換である。気管支肺胞形成異常(BPD)、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、急性呼吸器感染症などの肺疾患は、ISA 2の減少をもたらす。肺疾患を研究研究者はMLI、ILV、ガス交換ユニットの数、ISA、および肺組織のコンプライアンス2、3などの肺の形態学的変化を評価するためにいくつかの定量的な方法を開発しました。 Weibel らによる先駆的研究4およびDuguid 5一緒にISAは、ヒト肺における肺のガス交換能力の直接の尺度として使用することができ、肺気腫の重症度を決定するための基準として使用することができることを確立しました。過去5年間に発表された多くの研究では、肺の形態学的パラメーター( 例えば、 </e開発6中や傷害PNX 1、7から回復中のマウスの肺の形態学的および機能的変化を評価するために、M> ISAとMLI)。 ISAは、 (1)8,9用いて計算されます。

式

ここで、ILVは、内部肺容積であり、MLIは、肺周辺空隙サイズ10を表す中間パラメータである。

PNX、一つ以上の肺葉の外科的切除は、広く人間11、マウス1、12、ラット13、およびウサギ14、15を含め、多くの種で、肺胞の再生を誘導することが報告されています。スタッドPNX後14日目にマウスの肺のyは、既存の肺胞の拡大と肺胞の形成の両方が、残りの肺組織におけるISA、ILV、および肺胞の数の回復に寄与することを示した1 。我々と他の人は、スポンジ、ワックス、カスタム形状のプロテーゼなどの材料を空の胸腔にPNX( すなわち人工器官の植え込み)後に挿入すると、肺胞の再生が損なわれることを示しています。今ではしっかりと肺胞の再生1、16、17開始するための最も重要な要因の一つとして、その機械的な力の機能を確立しています。そのような研究は、肺胞再生を定量的に評価する基準として、PNX処置および人工器官埋め込み肺からのISA値を使用する有効性を強調している。

観察者バイアスは、測定されたvaに有意に影響を及ぼすことが知られている肺の形態学的パラメーター( 例えば 、MILおよびILV)についてのルーツ。 ISAの計算に使用される2つのパラメータであるILVとMLIの両方を決定する際に、標準化されたプロトコルを使用してこのバイアスを回避することができます。ここでは、これらの肺パラメータを測定するための非常に詳細な、標準化されたプロトコルを提供します。重要なことに、ISAを正確に定量する能力は、損傷誘発性の肺胞再生モデルにおける肺機能の研究の信頼性および再現性を改善することを約束し、複数の肺疾患における機械的発見を促進するはずである。

Protocol

このプロトコールで使用される全ての手順は、北京生物科学研究所の実験動物のケアおよび使用のためのガイドラインの推奨に従って行われた。実験が実施されるまで、8週齢のCD-1雄マウスを特定病原体不使用(SPF)施設に収容した。手術は、完全に麻酔したマウスを使用して行った( すなわち 、つま先のつまみの反応なし)。手術後、マウスは、十分な食物および淡水を有する温か…

Representative Results

ここでは、PNX治療群と人工器官埋め込み(義肢植込み)群の実験を行った。これらのグループ分けは、研究グループ14の以前に発表された研究で使用されたグループ分けと同じです。 マウスPNXおよびプロテーゼ移植手順を図2に示す。 8週齢のCD-1雄マウスを手術および定量のた?…

Discussion

このプロトコールでは、マウス左肺PNXおよび人工器官移植後の肺パラメータの測定についての詳細な説明を提供する。 ISAは現在、多くの肺疾患および傷害誘発性肺胞再生における呼吸機能の評価のための重要なメトリックであると考えられている。しかし、肺研究の共同体はISAの有用性について有用な指標として合意されているが、ISAを計算するために使用されるILVとMLIの測定の標準化につ…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者は北京生物科学研究所に支援を求めています。この研究は、北京市自然科学財団(No Z17110200040000)の支援を受けました。

Materials

Low cost cautery kit Fine Science Tools 18010-00
Noyes scissors Fine Science Tools 15012-12
Standard pattern forceps Fine Science Tools 11000-12
Castroviejo Micro Needle Holders Fine Science Tools 12060-01
Vessel clips Fine Science Tools 18374-44
I. V. Cannula-20 gauge Jinhuan Medical Product Co., LTD. 29P0601
Surgical suture Jinhuan Medical Product Co., LTD. F602
Mouse intubation platform Penn-Century, Inc Model MIP
Small Animal Laryngoscope Penn-Century, Inc Model LS-2-M
TOPO Small Animal Ventilator Kent Scientific RSP1006-05L
Thermal pad Stuart equipment SBH130D
Pentobarbital sodium salt Sigma P3761
Heparin sodium salt Sigma H3393
Hematoxylin Solution Sigma GHS132
Eosin Y solution, alcoholic Sigma HT110116
10 ml Pipette Thermo Scientific 170356
Paraformaldehyde Sigma P6148
O.C.T Compound Tissue-Tek 4583
cryosection machine Leica CM1950
Disposable Base Molds Fisher HealthCare 22-363-553
18 gauge needle Becton Dickinson 305199
Povidone iodine Fisher Scientific 19-027132
70% ethanol Fisher Scientific BP82011
Infusion sets for single use Weigao SFDA 2012 3661704
Phosphate buffered saline Gibco 10010023
Tapes 3M Scotch 8915
Cotton pad Vinda Dr.P
Silicone prosthesis Custom made
Brightfield microscope Olympus VS120
Ruler tool Adobe Photoshop

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Cite This Article
Liu, Z., Fu, S., Tang, N. A Standardized Method for Measuring Internal Lung Surface Area via Mouse Pneumonectomy and Prosthesis Implantation. J. Vis. Exp. (125), e56114, doi:10.3791/56114 (2017).

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