El estado de salud de los pulmones se refleja por el tipo y número de células inmunitarias que están presentes en los bronquiolos del pulmón. Se describe una técnica de lavado broncoalveolar que permite el aislamiento y estudio de las células no adherentes y factores solubles en el tracto respiratorio inferior de los ratones.
Lavage broncoalveolar (BAL) es un procedimiento experimental que se utiliza para examinar el contenido celular y acelular de la luz pulmonar ex vivo para obtener una visión de un estado de enfermedad en curso.
Aquí, se describe un método simple y eficiente para realizar BAL en los pulmones murinos sin la necesidad de herramientas o equipos especiales. El líquido BAL se aísla insertando un catéter en la tráquea de ratones terminalmente anestesiados, a través de los cuales se instila una solución salina en los bronquiolos. El líquido instilado se retrae suavemente para maximizar la recuperación del líquido BAL y para minimizar las fuerzas de corte. Esta técnica permite conservar la viabilidad, la función y la estructura de las células dentro de las vías respiratorias y del líquido BAL.
Numerosas técnicas se pueden aplicar para obtener una mayor comprensión de la enfermedad del estado del pulmón. Aquí, una técnica comúnmente utilizada para la identificación y enumeración de diferentes tipos de células inmunes es, En los que la citometría de flujo se combina con un panel selecto de marcadores fluorescentes marcados específicamente con la superficie celular. El procedimiento BAL presentado aquí también puede usarse para analizar agentes infecciosos, constituyentes de fluidos o partículas inhaladas en pulmones murinos.
Las vías respiratorias se encuentran con numerosas insultos, que pueden conducir a la inflamación, invasión de patógenos, o la transformación maligna. Las células epiteliales que recubren el lumen de pulmón forman una de las principales barreras del cuerpo de los mamíferos. Junto con los macrófagos alveolares, impiden que las amenazas ambientales de ganar la entrada al sistema sistémico a través de las vías respiratorias. Ejemplos de tales amenazas incluyen productos químicos orgánicos e inorgánicos, bacterias, y virus. Del mismo modo, las vacunas específicas o intervenciones terapéuticas pueden ser diseñados para apuntar a los pulmones. En todos estos casos, un análisis detallado de la respuesta evocada es importante entender, intervenir, o prevenir los procesos biológicos que tienen lugar dentro del sistema respiratorio.
El lavado broncoalveolar (BAL) es un método muy valiosa para analizar tales respuestas, como las muestras resultantes contienen información importante acerca de las respuestas inflamatorias, mecanismos inmunes, y progresión de la enfermedad infecciosaque pueden ocurrir en las vías respiratorias pulmonares 1, 2. Mediante el uso de BAL, es posible estudiar las células infiltrantes. Esto contrasta con los pulmones digeridos, que dan una población de células "sucio", con muchas células muertas y pegajosas. BAL se lleva a cabo mediante la introducción de una solución salina en los bronquiolos terminales y, posteriormente, la recuperación de esta solución. La solución recuperada se puede utilizar para cuantificar y analizar fenotípicamente pulmón residente y células inflamatorias infiltrantes. se aplica con frecuencia este método para estudiar afluencia celular en modelos de enfermedades de las vías respiratorias, tales como asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), y modelos de enfermedades infecciosas. Aparte de la composición celular, la composición molecular de las vías respiratorias pulmonares también se refleja en el fluido BAL. Para analizar esto, inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), inmunotransferencia, y el análisis simultáneo de múltiples citoquinas por una matriz de citoquinas perla puedeRealizado para evaluar la presencia de citocinas y quimiocinas.
El BAL es un método bien establecido para estudiar la afluencia de células inflamatorias en modelos animales de enfermedades respiratorias inflamatorias. La observación de un influjo celular alterado ( por ejemplo, niveles aumentados de linfocitos, eosinófilos o neutrófilos) puede conducir a una mejor comprensión de la enfermedad y puede ser un parámetro objetivo para evaluar el desempeño de una intervención terapéutica.
La interpretación precisa y reproducible del análisis celular BAL requiere que el BAL se realice correctamente y que el fluido recogido sea manejado y procesado adecuadamente. El término "lavado bronquial" fue introducido hace más de ochenta años por Stitt 3 . En 1961, Myrvik obtuvo macrófagos alveolares del líquido de lavado de pulmones de conejo 3 . BAL es ahora un método comúnmente utilizado para analizar y monitorear los pulmones en el modelo de ratón,Todavía no hay un informe de un procedimiento BAL estandarizado en la literatura científica 4 , 5 . Además, hay probablemente tantas maneras de realizar BAL como hay laboratorios de investigación utilizando la técnica 3 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 . Es importante que los datos obtenidos del BAL representen todo el pulmón murino, y no sólo una parte del pulmón. Este tipo de variabilidad complica la interpretación y comparación de resultados entre diferentes ensayos.
Aquí, se describe un procedimiento BAL básico, barato y reproducible que permite la recogida de la fracción celular y soluble presente en el lumen de la vía aérea del ratón. En resumen, se coloca un catéter en la tráquea expuestaFa ratón terminalmente anestesiado. Una jeringa está conectada al catéter, y una solución salina tamponada que contiene ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) se introduce en los pulmones. El lumen del pulmón se muestrea por lavado suave y repetido de la solución salina usando el émbolo. La presión negativa aplicada durante este paso es mínima para evitar el colapso de la vía aérea. Después de la recolección, el BAL obtenido debe procesarse adicionalmente para enumerar e identificar las células mediante citometría de flujo.
BAL es una técnica útil para obtener citológico e información bioquímica en respuesta a infecciones o drogas. Inicialmente, BAL se utiliza para gestionar la producción excesiva de moco en pacientes humanos que sufren de toxicidad fosgeno 3. Hoy en día, la técnica se utiliza en los seres humanos para investigar la patogénesis de pulmón, el diagnóstico y manejo terapéutico de enfermedades 3, 24. En animales de laboratorio, BAL se utiliza comúnmente para controlar las respuestas inflamatorias, mecanismos inmunes, y los procesos de enfermedades infecciosas que se producen en las vías respiratorias pulmonares 1, 2.
Para estudiar el patrón celular inflamatoria en modelos de enfermedades respiratorias, BAL debe ser seguido por el recuento de células absoluta y diferencial. Además del número de células absoluto, los números de células relativos son también de interés. Por ejemplo, los modelos de reparación y cáncer muestran vPequeño o ningún recuento de células BAL aumenta. En este modelo, la evaluación de la composición celular es útil. Mediante el uso de tinción celular combinado con microscopía óptica, se pueden identificar diferentes tipos de células, tales como eosinófilos, neutrófilos, macrófagos y linfocitos, basándose en la morfología 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 . Citometría de flujo se puede utilizar para las evaluaciones específicas, tales como identificar diferentes fenotipos de células T [ 7 , 31] . Además de la identificación de las diferentes poblaciones de células infiltrantes, la composición no celular del pulmón puede ser investigada usando BAL. Métodos tales como ELISA, inmunoblot, matriz de perlas de citocinas, inmunohistoquímica, y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa se realizan sobre el fluido BAL para determinar las citoquinas, el crecimientofactores, y otros componentes inflamatorios. Para determinar el daño pulmonar, el total de los niveles de proteína y lactato deshidrogenasa en el fluido BAL se pueden medir también 32, 33.
Con el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico, la caracterización genómica y proteómica de los componentes BAL será posible en un futuro próximo. La combinación de expansión de las capacidades computacionales y tecnologías de expresión génica de alto rendimiento hará que sea posible definir los perfiles de expresión de genes específicos para diversos estados de enfermedad. La realización de estas técnicas en fluido BAL puede proporcionar patrones de expresión génica y proteica para identificar las moléculas importantes que intervienen en las diferentes fases de enfermedades pulmonares.
La principal limitación de los datos obtenidos a partir de fluido BAL es la falta de comparabilidad entre los diferentes ensayos de investigación 3, 9. Hay un alto grado deVariabilidad en la técnica de lavado y el posterior procesamiento de líquido BAL. Para poder comparar cada ensayo BAL, es necesario estandarizar el tipo de fluido de lavado que se inculca, el sitio de instilación, y la fracción que se va a analizar para la composición celular y no celular. Existen diferencias significativas en el número de fracciones de lavado entre diferentes ensayos, variando de uno a 14 veces 34 , 35 , 36 . Esta diferencia puede tener un impacto en el número total estimado de células en los pulmones. Es importante saber qué fracción de líquido BAL contiene la mayoría de las células. Song et al. Mostró que aproximadamente el 70% del número total de células fueron recuperados en la fracción uno a tres [ 22] . Sin embargo, otros informes sugieren que el segundo lavado contenía más células que la primera 37 , 38 </sup>. Podemos concluir de estos estudios que un lavado con una sola fracción no representa el pulmón completo, lo que conduce a la mala interpretación de los resultados.
La composición no celular del líquido BAL contiene información valiosa sobre el estado de salud del pulmón 33 , 39 , 40 . Las variaciones en la dilución del líquido BAL contribuyen a la diferencia en la cuantificación de la fracción soluble y, en consecuencia, a las diferencias en los resultados entre ensayos. Song et al. Compararon los niveles de proteína y lactato deshidrogenasa de cada fracción de lavado y concluyeron que la primera fracción de lavado contenía de dos a tres veces más que la segunda fracción.
Para obtener una muestra BAL representativa para su análisis, algunas consideraciones técnicas son cruciales. Uno de ellos es realizar anestesia adecuada. Es muy importante comprobar el pie reflex del ratón para asegurar la sedación terminal. Esto es importante no sólo por razones éticas, sino también porque es difícil de colocar y retener el catéter en la posición correcta si el ratón no está anestesiado adecuadamente.
Una segunda consideración técnica importante es la posición del catéter en la tráquea. Cuando se inserta demasiado profundo el catéter, puede dañar la estructura del pulmón. El extremo distal del catéter no debe llegar a los pulmones durante el procedimiento de BAL. El catéter también debe ser estabilizado y se ata con un hilo de algodón. Si el catéter no se estabiliza, la solución salina inyectado puede fluir hacia arriba en la cavidad nasal en lugar de hacia abajo en los pulmones. Durante la inyección y aspiración de la solución salina, es importante mantener el catéter constante.
Los datos obtenidos a partir del fluido BAL deben representar todo el pulmón murino. Por lo tanto, es importante para infundir un volumen adecuado de tampón de solución salina (es decir,3 ml, divididos en 3 partes alícuotas de 1 ml de cada uno). No hay una relación lineal entre el rendimiento celular y el rendimiento de fluido BAL. Es importante para recoger la solución suavemente mientras que el masaje el tórax del ratón. Si las fuerzas de cizallamiento son demasiado fuertes, la viabilidad, la función y estructura de las células dentro del fluido BAL vías respiratorias y pueden verse comprometidas. Si el fluido aspirado no es visible en la jeringa, cuidadosamente mover el catéter más profundo o más alto en la tráquea.
notificación debe prestar especial atención a aspectos específicos de procesamiento y análisis de BAL. Esto maximizará la información retenida a partir de muestras de BAL. Después de BAL, las células están en un medio salino pobres en nutrientes. Por lo tanto, es muy importante para procesar las muestras dentro de 1 h después del muestreo BAL. Si es necesario un almacenamiento prolongado, se requiere el uso de un medio nutriente suplementado.
Para preservar la viabilidad celular, evitar tubos que promueven la adherencia de las células a la superficie. Evitar ceNtrifugación de suspensiones celulares a velocidades que puedan comprometer la integridad celular o evitar la resuspensión uniforme de las células BAL recuperadas. Las células que contienen fluido BAL deben ser centrifugadas a 400 xg y 4 ° C durante 7 min. Es importante tener en cuenta que las suspensiones de células deben mantenerse a 4 ° C durante el procesamiento.
The authors have nothing to disclose.
HVI es un asistente de investigación en el Departamento de Biomédica Biología Molecular de la Universidad de Gante. ERJ es apoyado por UniVacFlu, subvención número 607690. KR es apoyada por la CE-7PM FLUNIVAC proyecto.
balanced salt solution | Thermo Fisher Scientific | 14175-129 | |
ethyleendiaminetetra acetic acid | Sigma-Aldrich | E6511 | irritating |
23G x 1 1/4 needle | Henke Sass Wolf | 4710006030 | size: 0,60 x 30 mm |
26G x 1/2 neelde | Henke Sass Wolf | 4710004512 | size: 0,45*12 mm |
plastic tubing | BD medical technology | 427411 | Polyethylene Tubing, I.D 0.58 mm (.023") O.D. .965 mm (0.38") 30.5m (100') |
sodium pentobarbital | Kela NV | 514 | |
phosphate buffered saline | Lonza | BE17-516F | PBS without Ca++ Mg++ or phenol red; sterile filtered |
1ml syringes | Henke Sass Wolf | 5010.200V0 | non pyrogenic and non toxic |
Forceps | Fine Science Tools GmbH | 91197-00 | |
Surgical scissors | Fine Science Tools GmbH | 91460-11 | |
centrifuge tube 50 ml | TH.Geyer | 7696705 | Free from Rnase/Dnase/endotoxin |
centrifuge tube 15 ml | TH.Geyer | 7696702 | Free from Rnase/Dnase/endotoxin |
microcentrifuge tube 1,5 ml | Sigma-Aldrich | 0030 120.094 | polypropylene |
Microcentrifuge | Sigma-Aldrich | 5415R | |
Centrifuge | Thermo Fisher Scientific | 75004030 | |
ammonium-chloride-potassium (ACK) lysing buffer | Lonza | 10-548E | sterile filtered |
live/dead -efluor506 | ebioscience | 65-0866-18 | fixable viability dye |
CD11c-PE-cy7 | eBiosciences | 25-0114-81 | |
SiglecF-PE | BD Pharmingen | 552126 | |
MHCII-APCefluor780 | Biolegend | 107628 | |
CD3-PE-cy5 | VWR | 55-0031-U100 | |
CD19-PE-cy5 | eBiosciences | 15-0193-83 | |
CD11b-V450 | BD Pharmingen | 560455 | |
Ly6G-AF700 | Biolegend | 127621 | |
Absolute Counting Beads | Life Technologies Europe B.V. | C36950 | |
anti-CD16/CD32 | BD Pharmingen | 553142 | |
96-well 340 µl storage plate plate | Falcon | 353263 | V-bottom, natural polypropylene |
flow cytometer | BD Biosciences | ||
catheter | BD Biosciences | 393202 |