يصف هذا المقال تقنيات تنظير القصبات في الرئة البقري تحت ظروف تجريبية، أي تلقيح موجهة bronchoscopically، غسيل القصبات، بالفرشاة الشعب الهوائية، وخزعة الرئة transbronchial.
هناك البحث المستمر عن النماذج الحيوانية البديلة في مجال البحوث للطب الجهاز التنفسي. اعتمادا على الهدف من البحث، والحيوانات الكبيرة كنماذج من المرض الرئوي غالبا ما يشابه الوضع في الرئة الإنسان أفضل بكثير من الفئران القيام به. العمل مع الحيوانات الكبيرة أيضا يتيح الفرصة لأخذ عينات من نفس الحيوان مرارا وتكرارا خلال دورة معينة من الزمن، والذي يسمح دراسات طويلة الأجل دون التضحية الحيوانات.
كان الهدف هو اقامة في الجسم الحي طرق أخذ العينات لاستخدامها في نموذج البقري من الجهاز التنفسي العدوى الكلاميديا الببغائية. يجب أن يتم تنفيذ أخذ العينات في نقاط زمنية مختلفة في كل حيوان أثناء الدراسة، ويجب أن تكون العينات مناسبة لدراسة استجابة المضيف، وكذلك الممرض تحت ظروف تجريبية.
القصبات هو أداة تشخيصية قيمة في الطب البشري والبيطري. هو إجراء آمن ومينيملي. هذا القطب الشماليلو يصف التلقيح داخل القصبة من العجول وكذلك طرق أخذ العينات للالسبيل التنفسي السفلي. Videoendoscopic، التلقيح داخل القصبة يؤدي إلى النتائج السريرية والمرضية متسقة للغاية في جميع الحيوانات الملقحة، وبالتالي، مناسبة تماما للاستخدام في نماذج من أمراض الرئة المعدية. طرق أخذ العينات وصفها هي غسل القصبات، بالفرشاة الشعب الهوائية والرئة خزعة transbronchial. كل هذه هي أدوات التشخيص قيمة في الطب البشري ويمكن تكييفها لأغراض تجريبية لالعجول الذين تتراوح أعمارهم بين 6-8 أسابيع. وكانت العينات التي تم الحصول عليها ومناسبة لكلا كشف الممرض وتوصيف شدة التهاب الرئة في البلد المضيف.
القيم من النماذج الحيوانية الكبيرة في البحوث الطبية الحيوية
في البحوث الطبية الحيوية التخصصات الحديثة، والنماذج الحيوانية لا تزال لا غنى عنه لتوضيح التفاعلات المعقدة – المتعلقة بالصحة أو الحالة المرضية – داخل الكائنات الثديية. على الرغم من 17 جوائز نوبل التي منحت لدرس العلماء أن الأبقار والخيول والأغنام والدواجن أو كنماذج للبحوث الطبية البيولوجية 1، وتجري في الوقت الحاضر فإن الغالبية العظمى من التجارب على الحيوانات مع القوارض، في حين أن أقل من 1٪ من الدراسات والعمل مع الحيوانات الأليفة أو الماشية.
الحيوانات الصغيرة تقدم العديد من المزايا العملية (أي منخفضة التكلفة، والطواعية الوراثية، إنتاجية عالية، وتوافر العديد من الجينية، وأدوات ومستلزمات المناعية)، ويتم قبول نماذج الفئران المعدلة وراثيا بصفة عامة إلى إجراء دراسات خاصة الآلية اكتشاف المسارات الجزيئية. في البحوث الطبية الحيوية من الأنظمة المعقدة، رانه أهميتها البيولوجية والسريرية فائدة من نماذج الفئران أصبحت أكثر وأكثر مشكوك فيها. يمكن أن تكون مضللة وتحمل المخاطر من التبسيط من التعقيد البيولوجي 2-9.
نظرا لخصوصيات بين الأنواع، لن الأنواع الحيوانية واحدة تعكس تماما الوضع البشري، ويبدو أن استخدام أكثر من نموذج واحد أن يكون مفيدا في نهج متعدد التخصصات البحوث الطبية الحيوية. في سياق الطب متعدية، الحيوانات الكبيرة تتيح الفرصة لخدمة نماذج مقارنة عن توفير نتائج ذات الأهمية البيولوجية العالية ذات الاستخدام المزدوج لكل من الإنسان والصحة الحيوانية 1. بشكل ملحوظ، ويشبه الجينوم البشري عن كثب من قبل جينوم الأبقار من قبل جينوم القوارض المختبر. كما أنه تم تأكيد مؤخرا أن، بالمقارنة مع الأنواع الأخرى، جينوم الفئران هي أكثر من ذلك بكثير ترتيبها 10-12.
في تصميم الدراسة المعقدة، واستخدام الثروة الحيوانية يوفر عناصر القائمة الفرصة رق من والدراسات البينية الفرد على المدى الطويل من خلال جمع المتكررة من مجموعة متنوعة من العينات في الجسم الحي من والحركة ونفس واحدة individuum دون التضحية الحيوانية. لذلك، يمكن رصد التغيرات الوظيفية، التهابات والصرفية في نفس الموضوع خلال فترة معينة من الزمن 13.
والبقري الرئة باعتبارها الجهاز التنفسي نموذج مناسب
ويرجع ذلك إلى ارتفاع عدد فروق ذات دلالة إحصائية في علم التشريح الرئة، علم وظائف الأعضاء في الجهاز التنفسي، وعلم المناعة الرئوي والفئران لا تتكاثر العديد من الجوانب المرضية في جسم المريض مهم من مرض الرئة الإنسان. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند استخدامها كنماذج الحيوان من أمراض الجهاز التنفسي 2،9،14-16. على الرغم من خصوصيات تشريح وبنية موجودة لكل الرئة الثدييات وخصائص وظيفية (أي كميات الرئة، والميكانيكا تدفقات الهواء في الجهاز التنفسي) هي أفضل مقارنة بين البشر الكبار والعجول بسبب الأوزان هيئة مماثلة(50-100 كجم).
وتتلخص خصائص أنواع محددة من الرئة البقري على النحو التالي: تتكون الرئة اليسرى من فصين (القحفية الفص، الذي ينقسم إلى جزأين، والفص الذنبية)، في حين تتكون الرئة اليمنى من أربعة فصوص (الفص القحفي، الفص الألوية المتوسطة، الفص الذنبية، والفص الإضافي). على عكس التشريح الرئة لمعظم الثدييات الأخرى، والقصبات الهوائية حق فروع الفص القحفي مباشرة من الجانب الوحشي بحق القصبة الهوائية. فيما يتعلق subgross التشريح، ويعرض الرئة البقري على درجة عالية من تفصص ونسبة عالية من الأنسجة الخلالية 17،18 مما يؤدي إلى منخفض نسبيا الامتثال الرئة محددة وأعلى مقاومة الأنسجة الرئوي 19. وبالتالي فإن المطلوب هو النشاط التنفس عالية نوعا ما مقارنة مع الأنواع الأخرى 20،21. على درجة عالية من تفصص يؤدي إلى الاستقلال قوية للقطاعات. وبالتالي، الوقود النووي المشعهي عمليات lammatory محدودة بسبب حواجز النسيج الضام، وكثيرا ما تكمن قطاعات المريضة وصحية في نفس الفص. بسبب عدم وجود ضمانات الهوائية، هي مناسبة الرئة البقري بشكل خاص ليعكس الخلل الانسداد الرئوي 13. فيما يتعلق الأوعية الدموية في الرئة البقري، وتظهر الشرايين الرئوية الصغيرة بارزة جدا طبقات العضلات الملساء. وبالتالي، فإن العجل قد تكون أيضا بمثابة نموذج حيواني راسخة من ارتفاع ضغط الدم الرئوي أو الأوعية الدموية إعادة عرض 22-24.
مع الاحترام لالتهابات الجهاز التنفسي، أمراض موجودة طبيعيا في الحيوانات التي تشترك في العديد من أوجه التشابه مع المرض مقارنة في الإنسان. أمثلة نموذجية هي السل البقري 25، والجهاز التنفسي المخلوي فيروس (RSV) التهابات في العجول 26-28، أو التهابات الكلاميديا المكتسبة طبيعيا 29. وبالتالي، نماذج حيوانية كبيرة لا تشبه الوضع في البلد المضيف الطبيعي. وبالتالي، فهي الأكثر USEFالمجاهدين لدراسة التفاعلات المضيف الممرض والفيزيولوجيا المرضية المعقدة للمرض المقابلة في البشر 30،31.
كنموذج ذات الصلة بيولوجيا من الجهاز التنفسي عدوى الكلاميديا الببغائية، وقد تم اختيار العجول منذ الأبقار تمثل الحاضن الطبيعي لهذا الممرض 32-35. المعلومات التي تم الحصول عليها من هذا النموذج، فيما يتعلق التسبب في المرض أو المسارات انتقال محتمل بين الحيوانات والبشر، وسوف تساعد على توسيع معرفتنا مع تأثير لكلا الماشية والإنسان. يمكن للنموذج أن يساعد أيضا على التحقق من الخيارات العلاجية البديلة والمقبولة عموما للقضاء على الرئوي C. التهابات الببغائية، الذي هو، مرة أخرى، من مصلحة في كل من الطب البيطري والبشري.
تقنيات تطبق على عينات ويمكن الحصول عليها من الجهاز التنفسي البقري
وتصف هذه الورقة ويوضح تقنيات وأساليب التشخيص applicablه إلى الرئة البقري واستخدامها في نموذجنا لتقييم كل من الآثار المترتبة على الممرض على الرئة الثدييات وفعالية التدخل العلاجي.
وقد أجريت تنظير القصبات في الطب البشري منذ 1960s، ويعتبر إجراء آمن 36. في العجول، وقد وصفت القصبات التجريبية في عام 1968 لأول مرة 37. واقترح تطبيق داخل القصبة من مسببات الأمراض عن طريق بوتجييتير آخرون كوسيلة من وسائل موثوق بها لتقلل من أمراض الجهاز التنفسي في العجول 38 والآن طريقة على نطاق واسع في مجال البحوث البقري 34،39،40. التلقيح داخل القصبة من كمية محددة من مسببات المرض تحت السيطرة videoendoscopic يسمح لوضع انتقائية وكيل المعدية في الرئة. وهذا يؤدي إلى النتائج السريرية والمرضية متسقة في جميع الحيوانات 34 ويسمح أخذ العينات المستهدفة من مناطق الرئة التي من المتوقع أن يتغير بسبب التعرض الممرض.
<pالطبقة = "jove_content"> القصبات السائل غسل (BALF) هو مؤشر موصوفة وصفا جيدا لوجود وشدة التهاب الرئة. وغسل القصبات (BAL) هو إجراء القياسية في الطب البشري لتشخيص مجموعة متنوعة من أمراض الجهاز التنفسي 41. في الماشية الحية، وقدم BAL بواسطة يلكي وماركهام في أواخر السبعينات من القرن الماضي 42. فقد اعتبر تقنية آمنة وقابلة للتكرار لدراسة الجهاز التنفسي السفلي من الماشية. ويرجع ذلك إلى عدم وجود بيانات كافية عن المعلمات BALF في الحيوانات السليمة، في عام 1988 برينغل آخرون. تنفيذ BAL على العجول صحية مع القصبات الالياف البصرية المرنة. أشار الكتاب أيضا إلى ضرورة توحيد بروتوكولات BAL تحت ظروف تجريبية للحصول على نتائج مماثلة 43. لا يزال يستخدم BAL كأسلوب أخذ العينات في الجسم الحي في العجول 44-46.يستخدم بالفرشاة القصبي عادة في الطب البشري باعتبارهأداة تشخيصية لأخذ عينات الآفات الورمية أو للتحليل الميكروبيولوجي 36. لأغراض البحث والثقافات الخلية الأولية من الخلايا الظهارية تحصد بالفرشاة الخلوي يمكن الحصول على 47. في الماشية، وقد وصفت استخدام brushings الشعب الهوائية للتحليل الميكروبيولوجي لتوصيف البيئة الميكروبية في الرئة 43.
يوفر خزعة الرئة Transbronchial عينات أنسجة الرئة وهو أداة تشخيصية قيمة لنزع فتيل أمراض الرئة في البشر. استرواح علاجي المنشأ ونزيف الداخلي ذات الصلة هي المضاعفات المرتبطة مع هذه التقنية. وتفيد التقارير الإصابة على أن تكون أقل من واحد في المئة في المرضى من البشر 48. خزعة الرئة Transbronchial ليس طريقة شائعة لاستخدامها في الماشية، وذلك بسبب التكلفة العالية للمعدات المطلوبة والوقت اللازم للحصول على الخزعات. بدلا من ذلك، خزعات الرئة عبر الجلد هي أكثر ملاءمة في ظل الظروف الميدانية 49-51.
وقد تم تطوير طريقة تنظير القصبات التلقيح وتم تكييف مختلف أساليب أخذ العينات تنظير القصبات لاستخدامها في الحيوانات الكبيرة تحت ظروف تجريبية. التقنيات الموضحة سهلة التعلم، حتى بالنسبة للممتحنين مع خبرة قليلة في التنظير. عملية تنظير القصبات هو الغازية الحد الأدنى وليس له آثار السلبية المرتبطة مع أساليب التلقيح، فضلا عن طرق أخذ العينات وصفها (BAL، خزعة الرئة transbronchial، بالفرشاة الهوائية)، وشوهد من أي وقت مضى في أي من الحيوانات. المضاعفات المرتبطة خزعات الرئة transbronchial في البشر والنزيف واسترواح الصدر شوهد 48، فإن أيا من هذه العجول في أن خضع لهذا الإجراء. خزعة الرئة هو أكثر transbronchial تستغرق وقتا طويلا ويتطلب المزيد من المعدات من الأسلوب عبر الجلد، وإنما هو أقل الغازية و لا تتحمل مخاطر عدوى الجرح.
و، طريقة بالمنظار تسيطر بصريا من inoculatايون يسمح ترسب كمية محددة من الممرض في مواقع محددة من الرئة. وبالتالي، فإنه يؤدي إلى النتائج السريرية والمرضية متسقة للغاية في جميع الحيوانات تلقيح 32-34. ومع ذلك، فإنه لا تشبه كل ملامح العدوى الطبيعية في العجول. في نموذج لC. الجهاز التنفسي عدوى الببغائية، قاد أسلوب الموصوفة من التلقيح إلى آفات الرئة المرتبطة بمواقع من الممرض التنسيب 34، بينما في الإصابات المكتسبة طبيعيا العجول عادة ما يصابون بالالتهاب الرئوي من الفص القمي. هذه الحقيقة يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند تفسير أهمية النتائج التجريبية في سياق التهابات الرئة المكتسبة الطبيعي في الأبقار.
Videoendoscopic BAL يسمح أخذ عينات من منطقة محددة من الرئة. لأغراض تجريبية، وهذا هو ميزة بالمقارنة مع استخدام القسطرة الأنفية في ظل ظروف أعمى. ويرجع ذلك إلى تشريح الرئة البقري، فإن القسطرة إدراجها عمياء يكون دفعأد إلى الفص حجابي الحق في معظم الحالات 53،54 والفاحص ليس له أي تأثير على المنطقة من الرئة الذي lavaged. ميزة أخرى من BAL بالمنظار في العجول تخدير في الاستلقاء الجانبي هو ارتفاع متوسط معدل الاسترداد من السائل غرست أكثر من 80٪. مقارنة مع غيرها من الدراسات التي تكشف، في وضع والعجول مخدرا، والانتعاش من 133.3 ± 1.6 مل 46 و 127.13 ± 3.53 مل 45 بعد تقطير من 240 مل السوائل في الفص الذيلية يقال. في العجول مخدرا في الاستلقاء القصية يمكن استعادة 51٪ من السائل غرست من الفص القحفي و 62٪ من الفص الذيلية 43. وهذا يعني أن ما يقرب من نصف السائل غرست يمكن استردادها في وضع رأسي من العجل. اعتمادا على كمية من BALF حاجة لمزيد من إعداد العينات، وهذا قد لا تترك ما يكفي من المواد لتنفيذ جميع التجارب المطلوبة. BAL في الماشية وقد تم استخدامها من قبل العديد من المجموعات البحثية والعديد منوقد تم فحص معلمات مختلفة تحت ظروف مختلفة. يقوم معظم المؤلفين غسيل من فصوص القاعدية 43،45،46، ولكن كمية السائل المستخدمة لغسل تختلف بين المجموعات البحثية. وهذا يؤدي إلى عدم الاتساق في التخفيف من الخلايا تعافى والبروتينات وغيرها من المواد، مما يجعل من الصعب مقارنة النتائج من المنشورات المختلفة. وبالتالي، لاستخدامها في الماشية فمن المستحسن غسل مع خمسة أجزاء من 20 مل (أي 100 مل في المجموع) الجسم الدافئة، والمياه المالحة متساوي التوتر، والتي يتم استردادها على الفور بعد تقطير. عند استخدام القسطرة غسيل بقطر كبير (أي> 2 مم)، حجم كل جزء يحتاج إلى زيادة طفيفة، اعتمادا على كمية السوائل التي ستبقى في القسطرة.
تشريح مجزأة للغاية في الرئة البقري يؤدي إلى وجود قيود منهجية؛ النتائج التي تم الحصول عليها من جزء واحد من الرئة قد لا يكون صحيحا بالنسبة لبقية الرئة. حيث لا يوجدالسيطرة مرأى من منطقة الرئة كله بحثها بواسطة الخزعة transbronchial وغسل، الفاحص لا يمكن معرفة ما إذا كانت عينات مجالات صحية أو المريضة. وبالتالي، فمن المهم جدا أن يجرب المواقع حيث تم تلقيح الممرض قبل من أجل الحصول على معدل استرداد أعلى من مسببات المرض والحصول على إمكانية أخذ العينات أعلى من المناطق الرئة المريضة. قيود أخرى هي زيادة خطر التخدير في الحيوانات من حالة سريرية الفقراء. يجب فقط أن تستخدم الأساليب المذكورة في نماذج من خفيفة الى معتدلة مرض للحفاظ على عبء للحيوانات عند أدنى مستوى ممكن. وينبغي دائما أن تبقى التخدير العام في المجترات قصيرة قدر الإمكان، حيث أن تطوير الغاز في الكرش يزيد من مخاطر التخدير في هذه الأنواع. يجب أن توضع الحيوانات في موقف المعرضة مباشرة بعد القصبات للسماح للهروب رأس المال من الغاز المتقدمة ويجب أن تراقب عن كثب حتى يتم تعافى تماما أنهم من التخدير. أيضا، وتقنيات وصفها ليست سويتابلي لأخذ العينات فترات أقل من 24 ساعة.
بروتوكول وصف يمكن تكييفها لعوامل معدية أخرى. وقد وصفت التلقيح بالمنظار من مختلف مسببات الأمراض، مثل C. الببغائية 32-34، الباستوريلة الحالة للدم 38-40،42، المستدمية somni 55، والبقري الفيروسي فيروس الإسهال 44. أيضا، يمكن تكييفها المواقع إيداع الممرض في الرئة إلى النموذج المطلوب. عند اختيار مواقع أخذ العينات، وبعض الحقائق المهمة يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار: ينبغي اختيار المواقع (ط) أخذ العينات استنادا إلى مواقع التطعيم وعلى النتائج المرضية المتوقعة. (ب) عند التشريح التي يتعين القيام بها يجب الحرص على ترك ما يكفي من المناطق الرئة unsampled لالسابقين فيفو أخذ العينات. (ج) يجب اختيار مواقع أخذ العينات الموقع بحيث يمكن التوصل إليها مع المعدات. وخاصة بالنسبة للخزعة الرئة transbronchial، وهناك قيود نظرا لطول ملقط الخزعة. (د) Tانه أمر من أخذ العينات هو المهم، بالفرشاة الشعب الهوائية والرئة خزعة transbronchial قد يؤدي إلى نزيف الطفيفة، التي من شأنها أن تلوث BALF. وبالتالي، يجب أن يكون دائما BALF الحصول أولا. عند استخدام البروتوكول في الأنواع الأخرى، يجب أن تؤخذ في التشريح الرئة أنواع محددة في الاعتبار.
The authors have nothing to disclose.
The authors are very thankful to the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) of Germany for the funding of their work. Also, the authors thank Ines Lemser, Sylke Stahlberg, Ingolf Rücknagel and all the other colleagues working in the team of the animal house (FLI, Germany) for their technical assistance with the bronchoscopies. They are very thankful to Maria-Christina Haase (FLI, Germany) for her help in providing literature. Furthermore, the authors wish to express their gratitude to Dr. Angela Berndt (FLI, Germany) and Nicolette Bestul (University of Wisconsin-River Falls) for critical reading of the manuscript.
Veterinary Video Endoscope | Karl Storz GmbH & Co. KG, Tuttlingen, Germany | PV-SG 22–140 | diameter: 9 mm, working channel: 2,2 mm, working length 140 cm |
lavage catheter | Karl Storz GmbH & Co. KG, Tuttlingen, Germany | diameter: 2 mm; length: 180 cm, Luer-lock-adapter | |
acuator | WEPA Apothekenbedarf GmbH & Co KG, Hillscheid, Germany | 32660 | length: 60 mm |
biopsy forceps | Karl Storz GmbH & Co. KG, Tuttlingen, Germany | REF 60180LT | 1.8 mm, serrated, oval |
Omnifix 20 ml, Luer-Lock | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 4617207V | |
cytology brush | mtp GmbH, Neuhausen ob Eck, Germany | 110240-10 | working length 180 cm, brush length: 15 mm, diameter 1.8 mm |
iv acess | Henry Schein Vet GmbH, Hamburg, Germany | 370-211 | diameter 1.2 mm, length 43 mm |
Rompun 2% (xylazin) | Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Germany | 0.2 mg/kg bodyweight | |
Ketamin 10% (ketamine) | bela-pharm GmbH & Co. KG, Vechta, Germany | 2.0 mg/kg bodyweight | |
isotonic saline solution | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3200950 | |
SUB 6 waterbath | CLF analytische Laborgeräte GmbH, Emersacker, Germany | n/a | |
metal tube speculum | n/a | n/a | diameter: 3.5 cm, length: 35 cm |
flashlight | n/a | n/a | |
siliconized glass bottles | n/a | n/a | siliconize with Sigmacote (Sigma-Aldrich Co. LLC) |
Omnifix Luer 3 ml | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 4616025V | |
Omnifix Luer 5 ml | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 4616057V | |
sealing plugs | Henry Schein Vet GmbH, Hamburg, Germany | 900-3057 | |
inoculum | n/a | dilute pathogen in 8mL buffer |