エアロゾル化リポ多糖を使用して生成肺好中球増加のための方法
Summary
我々は、急性肺損傷をモデル化するために、噴霧によりエアロゾル化したリポ多糖にチャレンジすることにより好中球の肺の炎症を誘導するための方法を記載している。また、肺の分離、気管挿管および気管支肺胞洗浄のための基本的な外科技術も記載されている。
Abstract
急性肺損傷（ALI）限られた治療選択肢と高い死亡率と、肺胞好中球増加によって特徴付け重篤な疾患である。 ALIの実験モデルは、疾患の病因の我々の理解を高める上で鍵となります。グラム陽性細菌由来のリポ多糖（LPS）は、マウスの気道および肺実質における好中球性炎症を誘導する。 LPSのような化合物の効率的な肺送達は、しかし、達成することは困難である。ここに記載されたアプローチでは、マウスでの肺送達は、エアロゾル化された緑膿菌 LPSをチャレンジすることによって達成される。溶存LPSは、圧縮空気に接続ネブライザーによりエアロゾル化した。マウスは、エアロゾルを中止した後、2分間コンディショニングした後、10分間のプレキシグラスボックス内LPSエアロゾルの連続流に暴露した。気管挿管し、滅菌Pの特性評価を可能にし、ホルマリン灌流に続いて、その後の気管支肺胞、次の行われた、ulmonary炎症。エアロゾル化LPSは、気管支肺胞洗浄および組織学的評価によって検出された歯槽好中球増加によって特徴づけられる肺の炎症を、生成されます。この手法は、少数の家電の小さなコストで設置し、最小限のトレーニングと専門知識を必要とすることができます。露光システムは、このように日常的に肺の病理学の理解を向上させる可能性のある、任意の実験室で行うことができる。
Introduction
リポ多糖（LPS）は、グラム陰性菌1の細胞壁成分である。 LPSへの挑戦は、急性肺障害、急性好中球性炎症と浮腫2を特徴とする症候群のよく文書モデルです。また、肺好中球増加はまた、COPD増悪4をモデル化するために使用されている慢性閉塞性肺疾患（COPD）3、およびヒトにおけるLPSチャレンジの特徴である。このように、LPS曝露の実験モデルは、臨床的にヒト病理を理解するための関連、貴重なツールです。
ここで説明するエアロゾル化LPSの肺送達の目的は、全身性の関与なしに、導電性、呼吸気道における好中球の炎症性応答を生成することである。 LPSチャレンジのいくつかの技術が、以前に記載されている。 LPSの静脈内注射は、投与の最も一般的に使用される経路である。この技術は、tは容易にアクセス可能であるが彼の主な損傷は、肺への好中球の移行以下の肺上皮の二次破壊に、内皮にある。静脈内投与は、動物モデルにおいて臨床像を複雑にする全身性炎症2を誘導する。全身性炎症は、気管内投与では観察されないとは対照的である。しかしながら、この技術は、労働集約的であり、麻酔剤、ならびにかなりの訓練5,6を必要とする。さらに、この投与経路による肺沈着は、呼吸7に依存している。したがって、肺沈着は、気道内、気管内投与、変数析出が観察され得るために必要な麻酔の深さに影響される。対照的に、エアロゾル化したLPSによる肺送達は、最小限の訓練を必要とし、容易に個人5,8の間にほとんど又は全く変動が多数の動物で行うことができる。最近の研究では、エアロゾル送達が堆積に関して気管内経路よりも優れていること、及びLPSのより適切な用量は、このモデル8と好中球性炎症を誘導することを確認する。
これまでの研究では、エアロゾル化した緑膿菌 LPSへの挑戦は、肺胞腔9、10を含む気道内腔および肺実質の著しい炎症反応を生成し、実証した。炎症は、好中球および肺水腫の存在が優位を特徴とし、従って、急性肺損傷の病因に対処し、疾患の病理学に寄与するメカニズムのさらなる知識を得るために使用することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
エアロゾル化LPSは、上皮粘膜下組織中の好中球、誘導気道のほか、肺胞腔を囲むスペースで特徴付けられる気道における炎症反応を、生成されます。これは、一緒に血漿漏出、急性肺障害の病理学の代表を示すBALFにおける増加し、総タンパク質含有量、である。 LPSは、無菌性炎症を誘導するように、反応は、適応免疫応答とは無関係であり、細菌感染との関連性には限界がある。技術?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、カースティン·ティム（アストラゼネカ、ルンド、スウェーデン）、ベニータダールバーグ博士アンダースエクランド（カロリンスカ研究所、ストックホルム、スウェーデン）だけでなく、熟練した援助のためのドクターマーチンシュテンプフリ（マクマスター大学、ハミルトン、ON、Canada）を感謝したいと思いますと専門家の助言。
Materials
| Name of the material/equipment | Company | Catalog number | Comments/Description |
| Purified Pseudomonas aeruginosa LPS | Sigma-Aldrich | Harmful. Recomended purification. LPS purified from other bactria may be used. | |
| Pari LC sprint star nebulizer | PARI Respiratory Equipment Inc. | 023G1250 | |
| TSI mass flowmeter 4040 | TSI | 4040 | Alternative product from supplier may be used. |
| Saint-Gobain 15.9 mm Tygon tube | Sigma-Aldrich | Z685704 | Recomended brand. |
| Plexiglas boxes with removable lids | Custom built | N/A | 150 x 163 x 205 mm (a 2 mm hole on the side). |
| 3M Half Facepiece Reusable Respirator | 3M | 7503 | Recomended brand. |
| 3M Advanced Particulate Filters (P100) | 3M | 2291 | Recomended brand. |
| Sissors | VWR | 233-1104 | Preferred scissors may be used. |
| Forceps | VWR | 232-1313 | Preferred forceps may be used. |
| Intramedic PE50 polyethylene tube | BD | 427411 | Recomended brand. |
| Ethicon 2-0 Perma-hand silk tread | VWR | 95056-992 | Recomended brand. |
| 26 ½ gage needle | Alternative suppliers exist. | ||
| 1 mL BD slip-tip syringe, non-sterile | BD | 301025 | Alternative suppliers exist. |
| 60 mL BD Luer-Lok syringe, non-sterile, polypropolene | BD | 301035 | Alternative suppliers exist. |
| Fluka Hematoxylin-Eosin | Sigma-Aldrich | 3972 | Alternative suppliers exist. |
| Türk's solution | Merck Millipore | 109277 | |
| Table top centrifuge | Alternative manufacturers exist. | ||
| Cytospin 4 cytocentrifuge | Thermo Scientific | A78300003 | Alternative centrifuge can be used. |
| HEMA-3 stat pack | Fisher Scientific | 23-123-869 | Alternative staining kits exists. |
| Formalin solution, neutral buffered, 10% | Sigma-Aldrich | HT501128 | Alternative suppliers exist. |
Referenzen
- King, J. D., Kocincova, D., Westman, E. L., Lam, J. S. Review: Lipopolysaccharide biosynthesis in Pseudomonas aeruginosa. Innate Immun. 15, 261-312 (2009).
- Grommes, J., Soehnlein, O. Contribution of neutrophils to acute lung injury. Mol Med. 17, 293-307 (2011).
- Pesci, A., et al. Inflammatory cells and mediators in bronchial lavage of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Eur Respir J. 12, 380-386 (1998).
- Hoogerwerf, J. J., et al. Lung Inflammation Induced by Lipoteichoic Acid or Lipopolysaccharide in Humans. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 178, 34-41 (2008).
- Scheuchenzuber, W. J., Eskew, M. L., Zarkower, A. Comparative humoral responses to Escherichia coli and sheep red blood cell antigens introduced via the respiratory tract. Exp Lung Res. 13, 97-112 (1987).
- Asti, C., et al. Lipopolysaccharide-induced lung injury in mice. I. Concomitant evaluation of inflammatory cells and haemorrhagic lung damage. Pulm Pharmacol Ther. 13, 61-69 (2000).
- Brand, P., et al. Total deposition of therapeutic particles during spontaneous and controlled inhalations. Journal of pharmaceutical sciences. 89, 724-731 (2000).
- Liu, F., Li, W., Pauluhn, J., Trubel, H., Wang, C. Lipopolysaccharide-induced acute lung injury in rats: comparative assessment of intratracheal instillation and aerosol inhalation. Toxicology. 304, 158-166 (2013).
- Skerrett, S. J., et al. Role of the type 1 TNF receptor in lung inflammation after inhalation of endotoxin or Pseudomonas aeruginosa. American Journal of Physiology – Lung Cellular and Molecular Physiology. 276, L715-L727 (1999).
- Roos, A. B., et al. Lung epithelial-C/EBPbeta contributes to LPS-induced inflammation and its suppression by formoterol. Biochem Biophys Res Commun. 423, 134-139 (2012).
- Didon, L., et al. Lung epithelial CCAAT/enhancer-binding protein-beta is necessary for the integrity of inflammatory responses to cigarette smoke. Am J Respir Crit Care Med. 184, 233-242 (2011).
- Silverpil, E., et al. Negative feedback on IL-23 exerted by IL-17A during pulmonary inflammation. Innate Immunity. 19, 479-492 (2013).
- Mercer, P. F., et al. Proteinase-Activated Receptor-1, CCL2 and CCL7 Regulate Acute Neutrophilic Lung Inflammation. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. , (2013).
- Korkmaz, B., Horwitz, M. S., Jenne, D. E., Gauthier, F. . Neutrophil Elastase, Proteinase 3, and Cathepsin G as Therapeutic Targets in Human Diseases. Pharmacological Reviews. 62, 726-759 (2010).
- Bafadhel, M., et al. Acute Exacerbations of COPD: Identification of Biological Clusters and Their Biomarkers. Am. J. Respir. Crit. Care Med. , 201104-200597 (2011).
- Hurst, J. R., Perera, W. R., Wilkinson, T. M. A., Donaldson, G. C., Donaldson, G. C., Wedzicha, G. C. Systemic and Upper and Lower Airway Inflammation at Exacerbation of Chronic Obstructive Pulmonary. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 173, 71-78 (2006).
- Rabe, K. F., et al. Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease: GOLD Executive Summary. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 176, 532-555 (2007).
