Summary

Indução de lesão de pulmão de camundongo por injeção endotraqueal de bleomicina

Published: April 30, 2019
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Summary

Aqui nós apresentamos um método eficaz para investigar a atividade antifibróticos de pilhas stromal mesenquimais humanas infundidas intravenosamente obtidas do cabo de cordão umbilical inteiro que segue a indução de ferimento de pulmão por uma injeção endotraqueal da bleomicina em C57Bl /6 ratos. Este protocolo pode facilmente ser estendido ao teste pré-clínico de outras terapêuticas.

Abstract

A fibrose pulmonar é uma marca registrada de várias doenças pulmonares humanas com uma etiologia diferente. Como as terapias atuais são bastante limitadas, os modelos de mouse continuam a ser uma ferramenta essencial para o desenvolvimento de novas estratégias antifibróticas. Aqui nós fornecemos um método eficaz para investigar in vivo a atividade antifibróticos de pilhas stromal mesenquimais humanas obtidas do cabo de cordão umbilical inteiro (HUC-msc) em atenuar ferimento Bleomycin-induzido do pulmão. C57BL/6 camundongos recebem uma única injeção endotraqueal de bleomicina (1,5 U/kg de peso corporal) seguida por uma dupla infusão de hUC-MSC (2,5 x 105) na veia cauda, 24 h e 7 dias após a administração de bleomicina. Em cima do sacrifício nos dias 8, 14, ou 21, as mudanças inflamatórios e fibrótica, o índice do colagénio, e a presença de HUC-msc no tecido de pulmão explantados são analisadas. A injeção de bleomicina na traqueia do camundongo permite a segmentação direta dos pulmões, levando a uma extensa inflamação pulmonar e fibrose. A administração sistemática de uma dose dobro de HUC-MSC conduz ao embotamento adiantado da lesão de pulmão Bleomycin-induzida. Intravenosamente infundido hUC-MSC são transientemente enenxertados nos pulmões do rato, onde exercem a sua atividade anti-inflamatória e antifibrótica. Em conclusão, este protocolo foi aplicado com sucesso para o teste pré-clínico de hUC-MSC em um modelo experimental do rato da fibrose pulmonaa humana. No entanto, essa técnica pode ser facilmente estendida tanto para estudar o efeito de diferentes substâncias endotraquemalmente administradas na fisiopatologia dos pulmões quanto para validar novas terapias sistêmicas anti-inflamatórias e antifibróticas.

Introduction

A fibrose pulmonar é um processo patológico progressivo caracterizado pela deposição excessiva de componentes da matriz extracelular, principalmente colágeno tipo I, no interstício pulmonar, levando a comprometimento da função pulmonar. É a indicação de diversas doenças de pulmão humanas com uma etiologia diferente e representa um fator prognóstico clínico pobre. Desde que as terapias atuais são rather limitadas1, os modelos do rato continuam a ser uma ferramenta essencial para a investigação mais adicional dos mecanismos patogénicos que influenciam o início e a progressão da doença e para desenvolver o antifibróticos novo estratégias2,3.

Até o momento, a administração de bleomicina tem sido o modelo mais comumente aplicado de fibrose pulmonar induzida experimentalmente4. Ao lado de múltiplos métodos de entrega (incluindo intravenoso, intraperitoneal, subcutâneo e inalatório), injeções intratraqueal ou endotraqueal de bleomicina emergiram como as rotas mais freqüentemente utilizadas4,5. O método que descrevemos neste documento foi desenvolvido para evitar o efeito escaldamento da bleomicina na mucosa traqueal. De fato, exteriorizando a traquéia e visualizando-o através de um microscópio de operação, é possível alcançar a instilação de todo o volume de solução de bleomicina diretamente na via aérea inferior, sem derrames nas vias aéreas superiores. Quando a perícia cirúrgica exigida e a instrumentação estão disponíveis, este método permite a indução segura, robusta, e reprodutível da inflamação e da fibrose do pulmão, como relatado abaixo.

Protocol

Todos os cuidados com os animais e os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Ministério da saúde italiano (autorização n. 456/2016-PR) e realizados de acordo com as convenções da declaração de Helsínquia. 1. os ratos Depois de comprá-los, permitir que os camundongos para aclimatar por pelo menos 7 dias antes da injeção.Nota: camundongos foram alojados na instalação animal condições livres de patógenos, foram mantidos temperatura constante e umidade em u…

Representative Results

A lesão pulmonar foi induzida por uma única injeção endotraqueal de 1,5 U/kg de peso corporal de sulfato de bleomicina em 100 μL de soro fisiológico estéril. Os animais de controle receberam uma injeção endotraqueal de um volume igual de soro fisiológico. Dois tiros de hUC-MSC (2,5 x 105 em 200 μL de soro fisiológico estéril) foram infundidos na veia da cauda do camundongo, 24 h e 7 dias após a administração da bleomicina. Os animais de controlo receberam uma pe…

Discussion

A administração endotraqueal é a via preferencial para a entrega de agentes exógenos nos pulmões. Desde há vários anos, a injeção direta de bleomicina na traquéia tem sido amplamente utilizada para induzir a fibrose pulmonar13 e, recentemente, técnicas mais avançadas e não invasivas têm sido desenvolvidas para realizar esta14,15 ,16.

O método descrito aqui forne…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado por uma subvenção RF-2011-02352331 de Ministero italiano della Salute (para Armando Gabrielli).

Materials

C57BL/6 mice Charles River Jax Mice Stock n. 000664
2,2,2-Tribromoethanol (Avertin)  Sigma-Aldrich T48402
Barraquer Micro Needle Holder Lawton 62-3755
Bleomycin sulfate Sigma-Aldrich B1141000
Bürker chamber Brand  718905
Culture Flasks  EuroClone ET7076
Disposable razors Unigloves 4080
Dissecting Forceps Aesculap Surgical Instruments BD311R
DPBS Gibco 14190-144
Heating pad 2Biological Instruments 557023
Isoflurane Vet Merial Italia N01AB06
Operating Microscope Carl Zeiss Model OPM 16
TrypLE Select Enzyme Gibco 12563-029
Vannas Micro Scissors Aesculap Surgical Instruments OC498R
Vicryl Plus 4/0 Absorbable Suture, FS-2 needle 19 mm Ethicon VCP392ZH

Referências

  1. Iudici, M., et al. Where are we going in the management of interstitial lung disease in patients with systemic sclerosis?. Autoimmunity Reviews. 14 (7), 575-578 (2015).
  2. Moore, B. B., Hogaboam, C. M. Murine models of pulmonary fibrosis. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 294 (2), L152-L160 (2008).
  3. Mouratis, M. A., Aidinis, V. Modeling pulmonary fibrosis with bleomycin. Current Opinion in Pulmonary Medicine. 17 (5), 355-361 (2011).
  4. Moeller, A., Ask, K., Warburton, D., Gauldie, J., Kolb, M. The bleomycin animal model: a useful tool to investigate treatment options for idiopathic pulmonary fibrosis?. International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 40 (3), 362-382 (2008).
  5. Moore, B. B., et al. Animal models of fibrotic lung disease. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 49 (2), 167-179 (2013).
  6. Schrier, D. J., Kunkel, R. G., Phan, S. H. The role of strain variation in murine bleomycin-induced pulmonary fibrosis. American Review of Respiratory Disease. 127 (1), 63-66 (1983).
  7. Phan, S. H., Kunkel, S. L. Lung cytokine production in bleomycin-induced pulmonary fibrosis. Experimental Lung Research. 18 (1), 29-43 (1992).
  8. Capelli, C., et al. Minimally manipulated whole human umbilical cord is a rich source of clinical-grade human mesenchymal stromal cells expanded in human platelet lysate. Cytotherapy. 13 (7), 786-801 (2011).
  9. Beeravolu, N., et al. Isolation and Characterization of Mesenchymal Stromal Cells from Human Umbilical Cord and Fetal Placenta. Journal of Visualized Experiments. (122), e55224 (2017).
  10. Moroncini, G., et al. Mesenchymal stromal cells from human umbilical cord prevent the development of lung fibrosis in immunocompetent mice. PLoS One. 13 (6), e0196048 (2018).
  11. Shahzeidi, S., Jeffery, P. K., Laurent, G. J., McAnulty, R. J. Increased type I procollagen mRNA transcripts in the lungs of mice during the development of bleomycin-induced fibrosis. European Respiratory Journal. 7 (11), 1938-1943 (1994).
  12. Lee, R. H., et al. Intravenous hMSCs improve myocardial infarction in mice because cells embolized in lung are activated to secrete the anti-inflammatory protein TSG-6. Cell Stem Cell. 5 (1), 54-63 (2009).
  13. Scotton, C. J., Chambers, R. C. Bleomycin revisited: towards a more representative model of IPF?. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 299 (4), L439-L441 (2010).
  14. Cai, Y., Kimura, S. Noninvasive intratracheal intubation to study the pathology and physiology of mouse lung. Journal of Visualized Experiments. (81), e50601 (2013).
  15. Thomas, J. L., et al. Endotracheal intubation in mice via direct laryngoscopy using an otoscope. Journal of Visualized Experiments. (86), e50269 (2014).
  16. Vandivort, T. C., An, D., Parks, W. C. An Improved Method for Rapid Intubation of the Trachea in Mice. Journal of Visualized Experiments. (108), e53771 (2016).
  17. Dutta, S., Sengupta, P. Men and mice: Relating their ages. Life Sciences. 152, 244-248 (2016).
  18. Sueblinvong, V., et al. Predisposition for disrepair in the aged lung. American Journal of Medical Sciences. 344 (1), 41-51 (2012).
  19. Moodley, Y., et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cells reduce fibrosis of bleomycin-induced lung injury. American Journal of Pathology. 175 (1), 303-313 (2009).
  20. How, C. K., et al. Induced pluripotent stem cells mediate the release of interferon gamma-induced protein 10 and alleviate bleomycin-induced lung inflammation and fibrosis. Shock. 39 (3), 261-270 (2013).
  21. Lee, R. H., et al. TSG-6 as a biomarker to predict efficacy of human mesenchymal stem/progenitor cells (hMSCs) in modulating sterile inflammation in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (47), 16766-16771 (2014).

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Citar este artigo
Orlando, F., Paolini, C., Agarbati, S., Tonnini, C., Grieco, A., Capelli, C., Introna, M., Provinciali, M., Gabrielli, A., Moroncini, G. Induction of Mouse Lung Injury by Endotracheal Injection of Bleomycin. J. Vis. Exp. (146), e58922, doi:10.3791/58922 (2019).

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