Este protocolo demonstra o estudo dos efeitos fisiofisiológicos da fumaça do cigarro (SC) com um sistema de exposição de inalação total (WBI) construído internamente. Este sistema pode expor animais a CS sob condições repetíveis controladas para pesquisa de efeitos mediados pela CS em enfisema pulmonar e hematopoiese.
Cerca de 14% dos adultos nos Estados Unidos foram reportados a fumar cigarros em 2018. Os efeitos da fumaça do cigarro (SC) nos pulmões e nas doenças cardiovasculares têm sido amplamente estudados, no entanto, o impacto da SS em outros tecidos e órgãos, como sangue e medula óssea, permanece incompletamente definido. Encontrar o sistema apropriado para estudar os efeitos da CS em roedores pode ser proibitivamente caro e exigir a compra de sistemas disponíveis comercialmente. Assim, pretendemos construir um sistema acessível, confiável e versátil para estudar os efeitos patológicos da CS em camundongos. Esta configuração de exposição à inalação do corpo inteiro (WBIS) imita a respiração e o inchaço dos cigarros, alternando a exposição ao CS e ao ar limpo. Aqui mostramos que este sistema “faça você mesmo” (DIY) induz inflamação das vias aéreas e enfisema pulmonar em camundongos após 4 meses de exposição à fumaça de cigarro. Os efeitos da inalação do corpo inteiro (AIC) da CS sobre as células hematopoiéticas e progenitoras (HSPCs) na medula óssea usando este aparelho também são mostrados.
O tabagismo continua sendo uma das principais causas de doenças evitáveis nos EUA, apesar do declínio constante do número de adultos fumantes de cigarros nos últimos 50-60 anos1. É amplamente conhecido que o tabagismo está ligado a múltiplas doenças dos pulmões e do sangue, incluindo doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), um grupo de doenças que inclui enfisema e bronquite crônica2,3,4. De acordo com o Center for Disease Control (CDC), em 2014, a DPOC foi a terceira principal causa de morte nos Estados Unidos, com mais de 15 milhões de americanos sofrendo dessa doença5.
CS também tem sido recentemente associado a um maior risco de desenvolver hematopoiese clonal (CH)6,7, uma condição na qual uma única célula-tronco hematopoiética produz desproporcionalmente uma grande porcentagem do sangue periférico de uma pessoa. Este achado indica uma conexão potencial entre o tabagismo e a função da medula óssea. Dadas as implicações de saúde generalizadas e altamente significativas da CS e dado que os modelos murinos de doenças são uma pedra angular do progresso na pesquisa biomédica, é útil desenvolver sistemas eficientes e acessíveis para o modelo CS em camundongos.
Aqui, fornecemos um guia passo-a-passo para a construção de um sistema acessível para o tratamento e estudo dos efeitos in vivo da SC sobre enfisema pulmonar e homeostase de medula óssea. A montagem deste equipamento não exige que o usuário tenha conhecimento especializado e, portanto, permite a montagem DIY.
Aqui fornecemos as informações necessárias para a construção de um aparelho para WBIS de ratos para CS. Após a instalação do sistema, é extremamente importante que os pesquisadores calibram o sistema com base na dose entregue de nicotina ou cotinina em animais. O aparelho contém um temporizador e medidores de pressão que podem ser usados para ajustar o volume do puff de cigarro, a frequência do puff, o período combinado de exposição à fumaça e os intervalos de descanso que os animais recebem entre cada c…
The authors have nothing to disclose.
AR, XH e PE foram apoiados pela concessão do NIH R01HL140398 e uma bolsa da Fundação Gilson Longenbaugh. A DEMM e a KK foram apoiadas pelas bolsas DO NIH R01HL136333 e R01HL134880 (KYK), e uma bolsa da Helis Medical Research Foundation. A DEMM também é apoiada pela Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Gilliam Fellowship for Advanced Study. A PE também conta com o apoio do Programa de Bolsas de Pesquisa em Ciências da Saúde Ambiental de Precisão NIEHS T32 ES027801. O JC e o MF são apoiados pelo Tobacco Research Funds do Departamento de Epigenética e Carcinogênese Molecular e pelo Centro de Epigenética (Prêmio Acadêmico para MF) da MD Anderson. FK e YZ são apoiados pelas bolsas NIH R01 ES029442-01 e R01 AI135803-01, bem como a concessão do Mérito VA CX000104. Este projeto foi apoiado pelo Núcleo de Citometria e Triagem Celular da Baylor College of Medicine com financiamento do CPRIT Core Facility Support Award (CPRIT-RP180672), do NIH (CA125123 e RR024574), e da assistência de Joel M. Sederstrom.
1 in fastener | Lowes | 756990 | |
1/4 in Barbed Y connector | VWR | 89093-282 | |
1/4 in straight tubing connector | VWR | 62866-378 | |
1/8 hex nipple | Lowes | 877221 | |
1/8 in threaded coupling fitting | Lowes | 877208 | |
1/8 in threaded male adapter nipple fitting | Lowes | 877243 | |
10/32 (M) threaded straight connector | Bimba | EB60 | |
3/4 in 90-degree elbow CPVC fitting | Lowes | 22643 | |
3/4 in chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) pipe | Lowes | 23814 | |
3/4 in CPVC cap | Lowes | 23773 | |
3/4 in CPVC Drip irrigation female adapter | Lowes | 194629 | |
3/4 in diameter CPVC male adapter | Lowes | 23766 | |
8.5 L airtight container with lid (11.25in x 7.75in x 6 in) | Komax | N/A | Listed as "Komax Biokips Large Bread Box | (280-oz) Large Storage Container" |
Glass drain tube (1.75 in diameter x 8 in length) | KIMAX | 6500 | |
Isonic Solenoid Valves | Bimba | V2A02-AW1 | |
Marlboro Red 100's | Marlboro | N/A | |
Oxygen swivel barbed connector | Global Medical Solutions | RES002 | |
Panasonic Timer LT4H-W | Panasonic | LT4HW | Item was built-in the valve controller by Shepherd Controls & Associates |
Pressure regulator | Allied Electronics and Automation | 70600552 | Also listed as "Norgren R07-100-RGKA" |
Rubber stopper # 1 (one hole) | VWR | 59581-163 | |
Rubber stopper # 8.5 (one hole) | VWR | 59581-389 | |
Scireq inExpose system | Scireq and Emka Technologies | N/A | Commercial system used for comparison with our DIY WBIS |
Straight barbed fitting (8mm opening) | VWR | 10028-872 | |
Thread Sealant tape | Lowes | 1184243 | |
Threaded port adaptor | Bimba | P1SA1 | |
Timeter Aridyne 2000 Medical Air Compressor | MFI Medical | AHC-TE20 | |
Timeter flowmeter | Allied Healthcare Products | 15006-03YP2 | Also listed as "Puritan Air Meter" |
Valve Control system | Shepherd Controls and Associates | N/A | Company custom designed the valve control system for this model. |
Vinyl pipes | Vitality Medical | RES3007 |