Eine multimodale Bildgebung Ansatz basierend auf Mikro-CT und Fluoreszenz Molekulare Computertomographie für längs-Bewertung der Bleomycin-induzierten Lungenfibrose bei Mäusen
Summary
Wir beschreiben eine nichtinvasive multimodale Bildgebung Ansatz basierend auf Mikro-CT und Fluoreszenz Molekulare Computertomographie für längs-Beurteilung der Lunge Fibrose Mausmodell durch doppelte intratracheale Instillation von Bleomycin induziert.
Abstract
Idiopathischer Lungenfibrose (IPF) ist eine tödliche Lungenkrankheit zeichnet sich durch die fortschreitende und irreversible Zerstörung der Lunge Architektur, wodurch wesentlichen Verschlechterung der Lungenfunktion und anschließenden Tod durch Atemstillstand.
Die Pathogenese der IPF in experimentellen Tiermodellen hat von Bleomycin Verwaltung veranlasst. In dieser Studie untersuchen wir eine IPF-wie Maus-Modell durch eine doppelte intratrachealen Bleomycin Instillation induziert. Standard histologische Beurteilungen verwendet für das Studium der Lungenfibrose sind invasive terminal Verfahren. Das Ziel dieser Arbeit ist zu überwachen, Lungenfibrose durch nicht-invasive bildgebende Verfahren wie z. B. fluoreszierende Molekulare Computertomographie (FMT) und Micro-CT. Diese beiden Technologien validiert mit histologischen Befunde könnte einen revolutionäre funktionalen Ansatz für nicht-invasive Überwachung in Echtzeit von IPF krankheitschwierigkeit und Progression darstellen. Die Verschmelzung verschiedener Ansätze ist ein Schritt weiter für das Verständnis der IPF-Krankheit, wo der molekularen Ereignisse in einem pathologischen Zustand mit FMT beobachtet werden und die anschließende anatomischen Veränderungen von Mikro-CT überwacht werden kann
Introduction
Idiopathischer Lungenfibrose (IPF) ist eine chronische Lungenerkrankung mit fortschreitende Abnahme der Lungenfunktion, die innerhalb von vier Jahren Diagnose1leider oft tödlich ist. Die wichtigsten Funktionen des IPF sind extrazelluläre Matrix Deposition und Fibroblasten-Proliferation, aber die Pathogenese ist noch nicht vollständig geklärt. Die meisten unterstützte Hypothese ist, dass mehrere Zyklen der Lunge Verletzungen verursachen die Zerstörung der alveolären Epithelzellen, das führt zur Veränderung der mesenchymalen Zellzyklus Proliferation, übertriebene Anhäufung von Fibroblasten und Myofibroblasts, und erhöhte Matrix Produktion. Mediatoren in diese Prozesse eingebunden, wie Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) Dysregulated Fibrose Entwicklung in menschlichen IPF oder Bleomycin-induzierte Tiermodelle gefunden wurden. Die unkontrollierte MMP Produktion führt zu eine unausgewogene Kollagen Ablagerung innerhalb der Lunge Interstitium und alveoläre Raum imitiert abnorme Wunde Reparatur1,2.
Eines der Haupthindernisse für die Wirkstoffforschung und -Entwicklung ist die Verfügbarkeit von zugänglich Mausmodelle, die menschlichen Pathogenese und der Krankheit Phänotyp zu imitieren. Verschiedene Mittel verwendet wurden, um Lungenfibrose in Tiermodellen zu induzieren: Bestrahlung Schaden, Verwaltung von Asbest und Kieselsäure, Verwaltung von fibrinogenic Zytokinen und Bleomycin3,4; Bleomycin ist die am häufigsten verwendete bei Mäusen, Ratten, Meerschweinchen, Hamster, Kaninchen5 oder große Tiere (Primaten, Pferde, Hunde und Wiederkäuer)6,7. Bleomycin ist ein Antibiotikum, das von dem Bakterium Streptomyces Verticillus8 gemacht und dient als ein Anti-Krebsmittel-9. Lungenfibrose ist eine häufige Nebenwirkung des Medikaments und aus diesem Grund, es wird zur experimentellen Tiermodellen pulmonalen Fibrose induzieren.
In Lunge Bleomycin-induzierten Fibrose Modelle auftreten die fibrotischen Läsionen 14-21 Tage nach Bleomycin Verwaltung. In der vorliegenden Arbeit haben wir ein neues Protokoll zu Lungenfibrose bei Mäusen durch doppelte Bleomycin intratracheale Instillation induzieren. Die Bleomycin-Maus-Modell ist sehr zeitaufwendig, da neue Medikamente müssen auf etablierten fibrotische Läsionen bewertet werden und getestet, um ihre Anti-fibrotische Effekte von Anti-inflammatorische Effekte zu unterscheiden.
Biochemische Bestimmung der kollagengehalt, morphometrischen und histologische Analyse basierten auf Post-Mortem-Analyse, die Möglichkeit, die Pathogenese der Krankheit im gleichen Tier folgen zu begrenzen. Obwohl dieser Parameter einen Gold-Standard für Fibrose Bewertung galten, sie nicht bieten zeitliche oder räumliche Verteilung der fibrotische Läsion und schließt eine Möglichkeit, den Prozess des Fortschreitens der Krankheit zu untersuchen. 10
Vor kurzem, nicht-invasiven bildgebende Verfahren angewandt worden, um Monitor Umbau Atemwege, Entzündung und Fibrose Fortschreiten in murinen Modellen: Magnetic Resonance Imaging (MRI), Micro-Computer-Tomografie (Micro-CT), molekularen Fluoreszenz Tomographie (FMT) und Biolumineszenz (BLI)11,12,13,14,15,16,17,18,19 ,20,21. Wir schlagen einen nicht-invasive bildgebenden Ansatz zur Lunge Fibrose Fortschreiten von FMT und Mikro-CT zu verschiedenen Zeitpunkten nach einem Bleomycin fordern22längs zu überwachen.
Viele Wege sind beteiligt an der Gründung und Entwicklung der Fibrose, und es ist nicht viel bekannt. Nur ein tieferes Verständnis dieser Prozesse kann zu mehr Drogeziele übersetzen, die in die Klinik übertragen kann. Die Möglichkeit, längs MMP Aktivierung durch Fluoreszenz Molekulare Computertomographie gekoppelt an die Erkennung von Lungenkrebs parenchymatösen Veränderungen von Mikro-CT überwachen könnte in Zukunft das klinische Ansprechen auf die Behandlung Zugriff auf verwendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Trotz vielen Forschungsgruppen mit Schwerpunkt auf der Entwicklung neuer Medikamente zur Behandlung von IPF im Moment sind nur zwei für Patienten zur Verfügung. Es muss dringend medizinische wirksamer Therapien7 weil finden nur Lunge Transplantationis in der Lage zu überleben von 4-5 Jahren26verlängern. Die wesentliche Voraussetzung für Translationale Medizin und Entwicklung neuer Medikamente ist die Verfügbarkeit von einem Tiermodell, die imitiert die Merkmalen des I…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten Dr. Daniela Pompilio und Roberta Ciccimarra für technische Hilfe zu danken.
Materials
| FMT 2500 Fluorescence Tomography System | Perkin Elmer Inc. | Experimental Builder | |
| MMPsense 680 | Perkin Elmer Inc. | NEV10126 | Protect from light, store the probe at 4 °C |
| TrueQuant software | Perkin Elmer Inc. | ||
| Female inbred C57BL/6 | San Pietro NatisoneHorst, The Netherlands (UD), | Prior to use, animals were acclimatized for at least 5 days to the local vivarium conditions | |
| Isoflurane | ESTEVE spa | 571329.8 | Do not inhale |
| Automated cell counter | Dasit XT 1800J | Experimental Builder | |
| Saline Solution, 0.9% Sodium Chloride (NaCl) | Eurospital | 15A2807 | |
| Quantum FX Micro-CT scanner | Perkin Elmer Inc. | ||
| Bleomycin sulphate from Streptomyces Verticillus | Sigma | B2434 | |
| Automatic tissue Processor | ATP700 Histo-Line Laboratories | ATP700 | |
| Embedding system | EG 1160 Leica Biosystems | EG 1160 | |
| Rotary microtome | Slee Cut 6062 | ||
| Digital slide scanner | NanoZoomer S60, Hamamatsu Photonics | ||
| NIS-AR image analysis software | Nikon | ||
| Masson’s Trichrome Staining | Histo-Line Laboratories | ||
| 10% neutral-buffered formalin | Sigma | HT5012-1CS | |
| Penn-century model DP-4M Dry power insufflator | Penn-century | DPM-EXT | |
| PE190 micro medical tubing | 2biological instruments snc | BB31695-PE/8 | |
| Syringe without needle 5 mL | Terumo | SS*05SE1 | Cut the boards of the piston by scissors |
| Hamilton 0.10 mL (model 1710) | Gastight | 81022 | |
| Discofix 3-way Stopcock | Braun | 4095111 | |
| Syringe with needle 1 mL | Pic solution | 3,071,260,300,320 | Use without needle |
| Plastic feeding tubes 18 ga x 50 mm | 2biological instruments snc | FTP-18-50 | Cut obliquely the tip |
References
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