Summary

Um Método Padronizado para Medição da Superfície de Pulmão Interna via Neumonectomia de Mouse e Implante de Prótese

Published: July 26, 2017
doi:

Summary

A área de superfície pulmonar interna (ISA) é um critério crítico para avaliar a morfologia pulmonar e a fisiologia em doenças pulmonares e regeneração alveolar induzida por lesão. Descrevemos aqui um método padronizado que pode minimizar o viés de medição para ISA tanto na pneumonectomia pulmonar quanto nos modelos de mouse de implante de prótese.

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

A função fundamental do pulmão é a troca de oxigênio e dióxido de carbono entre os vasos sanguíneos e a atmosfera. As doenças pulmonares como a displasia broncopulmonar (DBP), a doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) e as infecções respiratórias agudas resultam em diminuição da AIS 2 . Pesquisadores que estudaram doença pulmonar desenvolveram vários métodos quantitativos para avaliar alterações morfológicas nos pulmões, incluindo MLI, ILV, número de unidades de troca de gás, ISA e adesão ao tecido pulmonar 2 , 3 . Estudos pioneiros de Weibel et al. 4 e Duguid et al. 5 juntos estabeleceram que o ISA pode ser usado como uma medida direta da capacidade de troca de gás pulmonar em pulmões humanos e pode ser usado como critério para determinar a gravidade do enfisema. Uma série de estudos publicados nos últimos cinco anos utilizaram parâmetros morfológicos pulmonares ( por exemplo, </eM> ISA e MLI) para avaliar mudanças morfológicas e funcionais nos pulmões de camundongos durante o desenvolvimento 6 e durante a recuperação da lesão PNX 1 , 7 . O ISA é calculado usando a Equação 1 8 , 9 :

Equação

, Onde ILV é o volume pulmonar interno e MLI é um parâmetro intermediário que representa o espaço aéreo periférico do espaço 10 .

A PNX, a remoção cirúrgica de um ou mais lóbulos pulmonares, foi amplamente relatada para induzir regeneração alveolar em muitas espécies, incluindo humanos 11 , camundongos 1 , cães 12 , ratos 13 e coelhos 14 , 15 . Um galinheiroDos pulmões de ratos aos catorze dias pós-PNX mostraram que tanto a expansão dos alvéolos pré-existentes como a formação de novo de alvéolos contribuem para a restauração de ISA, ILV e o número de alvéolos nos demais tecidos pulmonares 1 . Nós e outros mostraram que a inserção de materiais como esponja, cera ou uma prótese em forma de costume na cavidade torácica vazia após PNX ( ou seja , implantação de prótese) prejudica a regeneração alveolar. Agora está firmemente estabelecido que a força mecânica funciona como um dos fatores mais importantes para iniciar a regeneração alveolar 1 , 16 , 17 . Tais estudos evidenciaram a eficácia do uso de valores ISA de pulmões tratados com PNX e Prótese implantada como critério para avaliar quantitativamente a regeneração alveolar.

Observa-se que o viés observador influencia significativamente a variaçãoLua para parâmetros morfológicos pulmonares ( por exemplo , MIL e ILV). Protocolos padronizados podem ser usados ​​para evitar este viés na determinação de ILV e MLI, que são os dois parâmetros utilizados no cálculo de ISA. Aqui, fornecemos protocolos altamente detalhados e padronizados para medir esses parâmetros pulmonares. Importante, a capacidade de quantificar com precisão a ISA promete melhorar a confiabilidade e a reprodutibilidade dos estudos sobre a função pulmonar em modelos de regeneração alveolar induzida por lesão e deve facilitar descobertas mecanicistas em múltiplas doenças pulmonares.

Protocol

Todos os procedimentos utilizados neste protocolo foram realizados de acordo com as recomendações das Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório do Instituto Nacional de Ciências Biológicas de Pequim. Os ratinhos macho CD-1 de 8 semanas de idade foram alojados em uma instalação específica de patógenos livres (SPF) até que os experimentos fossem conduzidos. As cirurgias foram realizadas usando camundongos completamente anestesiados ( ou seja , sem respostas de pinça do dedo do pé). Ap?…

Representative Results

Realizamos aqui um experimento com um grupo tratado com PNX e um grupo de implante de prótese (Prótese implantada). Esses agrupamentos são os mesmos que os agrupamentos utilizados em um estudo publicado anteriormente em nosso grupo de pesquisa 14 . O PNX do mouse e os procedimentos de implantação da prótese são mostrados na Figura 2 . Os ratos macho CD-1 de 8 s…

Discussion

Neste protocolo, fornecemos descrições detalhadas sobre a medição de parâmetros pulmonares após PNX do pulmão esquerdo do rato e implantação da prótese. Atualmente, a ISA é considerada uma métrica chave para a avaliação da função respiratória em muitas doenças pulmonares e na regeneração alveolar induzida por lesão. No entanto, embora a comunidade de pesquisa pulmonar esteja de acordo sobre a utilidade da ISA como métrica útil, até o momento, houve pouca consideração da padronização da medida…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de agradecer o Instituto Nacional de Ciências Biológicas, Pequim, pela assistência. Este trabalho foi apoiado pela Fundação Municipal de Ciências Naturais de Pequim (nº Z17110200040000).

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

Referencias

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Citar este artículo
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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