{{{sourceTextContent.title}}}

Applicazione del sistema di pletismografia corporea (WBP)

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

nello studio della fibrosi polmonare

{{{sourceTextContent.description}}}

Sistema di pletismografia del corpo intero-WBP

Il sistema di pletismografia corporea è in grado di misurare i parametri respiratori di animali coscienti e in movimento, come la frequenza respiratoria, il volume corrente, l'iperreattività delle vie aeree (AHR), ecc. Durante il test, l'animale può essere cosciente e non legato, evitando l'impatto della tracheotomia e dell'anestesia traumatica e semplificando il processo sperimentale. Viene utilizzato per studiare la reattività degli animali modello respiratori ai farmaci e la farmacologia e tossicologia dei farmaci respiratori. È particolarmente adatto per test di screening iniziale rapido su larga scala degli animali, studi di follow-up a lungo termine e screening ripetuti. I sistemi di pletismografia a corpo intero sono utilizzati anche nello studio della fibrosi polmonare.

Sfondo

Attualmente, l'incidenza e la mortalità della fibrosi polmonare aumentano di anno in anno. Allo stesso tempo, mancano ancora metodi di trattamento efficaci nella pratica clinica. Gli studi hanno dimostrato che le cellule staminali mesenchimali possono trattare l'infiammazione polmonare e alleviare la progressione della fibrosi polmonare attraverso molteplici meccanismi, tra cui gli effetti paracrini, il trasferimento mitocondriale e l'induzione della polarizzazione dei macrofagi. Tuttavia, la terapia con cellule staminali deve ancora affrontare problemi come la difficoltà di monitorare le cellule staminali dopo il trapianto, il breve tempo di permanenza nei polmoni e il basso tasso di sopravvivenza.

Una nuova sonda multifunzionale per la terapia con cellule staminali

In risposta a questi problemi, il team del ricercatore Chen Hangrong e del ricercatore associato Ma Ming dell'Istituto di Ceramica di Shanghai, Accademia Cinese delle Scienze, ha utilizzato la strategia di "autoassemblaggio multiscala indotto da metalloporfirina" per costruire una nuova sonda multifunzionale che assiste la terapia con cellule staminali. La sonda composita comprende tre componenti funzionali con potenziale di applicazione clinica: protoporfirina di cloruro di cobalto (CoPP), nanoparticelle d'oro e nanoparticelle superparamagnetiche di Fe3O4. Utilizza la chimica dei clic senza rame per ottenere un'efficiente etichettatura bioortogonale delle cellule staminali. Questa nanoprospettiva autoassemblata non richiede vettori e tensioattivi aggiuntivi e può esercitare efficacemente le funzioni corrispondenti di ciascun componente a una dose inferiore. In particolare, le due funzioni di imaging con contrasto TC e di manipolazione magnetica della nanosonda risolvono rispettivamente i problemi del difficile monitoraggio e del breve tempo di ritenzione delle cellule staminali nei polmoni; la sonda migliora efficacemente il tasso di sopravvivenza e l'effetto riparatore delle cellule staminali rilasciando lentamente il farmaco antiossidante CoPP nel microambiente delle cellule staminali. Costruendo un piccolo modello animale di fibrosi polmonare, è stato confermato che, rispetto al gruppo di trattamento con una singola cellula staminale, la terapia con cellule staminali auto-assemblate multifunzionali è in grado di alleviare significativamente i sintomi della fibrosi e di promuovere il recupero della funzione polmonare e ha un buon potenziale di applicazione clinica.

Schema della preparazione della sonda multifunzionale; (b) schema della sonda utilizzata per etichettare le cellule staminali e trattare la fibrosi polmonare; (c) immagine TEM della sonda multifunzionale a forma di scodella; (d) immagine in campo scuro anulare ad alto angolo e immagine della distribuzione degli elementi; (e) immagine microscopica delle cellule staminali etichettate dalla sonda multifunzionale; la freccia rossa indica le particelle della sonda all'interno della cellula.

Modello di fibrosi polmonare indotta da bleomicina

36 topi maschi C57BL/6 sono stati acclimatati per 1 settimana e suddivisi casualmente in 6 gruppi: (1) controllo, (2) PF, (3) PF + soluzione fisiologica, (4) PF + MSC, (5) PF + MSC marcate con ASCP-BCN, (6) PF + MSC marcate con ASCP-BCN + magnete (n = 6). La fibrosi polmonare è stata indotta con la bleomicina (BLM). In breve, i topi sono stati anestetizzati e la BLM (5 mg/kg) è stata sciolta in 100 μL di soluzione fisiologica sterile e iniettata lentamente nel lume tracheale attraverso una cannula endotracheale. Ai topi del gruppo salina sono stati somministrati solo 100 μL di soluzione fisiologica sterile. Le operazioni sopra descritte sono state ripetute il 7° giorno dopo la somministrazione. Le MSC non marcate e le MSC marcate (1×106 cellule per topo) sono state poste in 100 μL di soluzione fisiologica e trapiantate per via intratracheale nei polmoni dei topi il 10° giorno dopo la prima iniezione di BLM. Nel gruppo PF + MSC marcate con ASCP-BCN + magnete, un magnete NdFeB è stato fissato al torace di ciascun topo. I topi sono stati giustiziati il 28° giorno dopo la prima iniezione di BLM e sono stati ottenuti tessuti polmonari.

Trapianto di cellule staminali mesenchimali del midollo osseo

Il giorno 28, dopo la prima iniezione di BLM, i topi sono stati pesati e collocati in un sistema di pletismografia WBP whole body per registrare i dati relativi alla funzione polmonare. I polmoni dei topi sono stati quindi raccolti per un'ulteriore identificazione. È stato prelevato un lobo polmonare di ciascun topo e il sangue sulla sua superficie è stato pulito delicatamente. Il tessuto polmonare è stato pesato e cotto a 60°C per 72 ore. Il tessuto polmonare secco è stato nuovamente pesato e il rapporto umido-secco del polmone è stato determinato. La concentrazione di HYP nel tessuto polmonare è stata rilevata con il kit di rilevamento HYP.

Effetti terapeutici

Effetti terapeutici delle MSC marcate con ASCP-BCN e della manipolazione magnetica sulla PF

(a) Schema sperimentale del trattamento con MSC del modello murino di PF indotto da bleomicina. (b-e) Funzione polmonare di topi senza trattamento (controllo) e di topi con PF indotta da midollo osseo con diversi trattamenti (soluzione fisiologica, MSC, MSC marcate con ASCP-BCN e MSC marcate con ASCP-BCN + manipolazione magnetica) per 28 giorni, quindi completamento della prima iniezione di midollo osseo:

(b) Respiri al minuto, (c) 50% di capacità vitale del flusso espiratorio, (d) picco di flusso inspiratorio, (e) picco di flusso espiratorio.

(f) Contenuto di HYP nel polmone.

(g) Rapporto umido-secco dei polmoni di ciascun gruppo.

(h) Immagini rappresentative della colorazione H&E, della tricromia di Masson e delle colorazioni immunoistochimiche α-SMA di sezioni polmonari di ciascun gruppo.

(i) La gravità della PF è stata valutata con il punteggio di Ashcroft corrispondente alla colorazione H&E.

(j) La colorazione con tricromia di Masson è stata utilizzata per determinare la percentuale di area di deposizione del collagene polmonare.

(k) La colorazione immunoistochimica mostra la percentuale di cellule α-SMA positive.

(l) Analisi immunoblot di α-SMA e TGF-β nei tessuti polmonari.

(m) Livelli di espressione relativa delle corrispondenti proteine α-SMA e TGF-β.

L'effetto terapeutico delle BMSC sulla PF

Per valutare la fattibilità delle BMSC marcate con ASCP-BCN nel trattamento della PF, è stato utilizzato un modello di PF di topo indotto da bleomicina (BLM). L'intervento con BLM ha portato a una significativa diminuzione della funzione polmonare nei topi, manifestata da un aumento del volume minuto (MV), del flusso espiratorio al 50% della capacità vitale (EF50), del picco di flusso inspiratorio (PIF) e del picco di flusso espiratorio (PEF). Il trapianto di BMSC ha ridotto leggermente i suddetti parametri di funzionalità polmonare. Il trapianto di BMSC marcate con ASCP-BCN e l'attrazione magnetica hanno ulteriormente migliorato i suddetti parametri di funzionalità polmonare, indicando un ruolo importante nel promuovere l'effetto terapeutico delle BMSC. In particolare, la frequenza respiratoria e il picco di flusso inspiratorio dei topi nel gruppo trapianto di MSC marcate con ASCP-BCN + manipolazione magnetica hanno quasi raggiunto quelli del gruppo di controllo. Inoltre, il trapianto di MSC marcate e la manipolazione magnetica non solo hanno ridotto la concentrazione di idrossiprolina (HYP) nei polmoni fibrotici, ma hanno anche ridotto il rapporto polmone umido-secco causato dall'infiammazione.

Ricerca correlata

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Bioactive Materials (2023, 21, 129) con il titolo "Cobalt protoporphyrin-induced nano-self-assembly for CT imaging, magnetic-guidance, and antioxidative protection of stem cells in pulmonary fibrosis treatment".

Link correlati

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X22003383

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013220300669

Contattateci ora!

Ci impegniamo a rendere la vostra ricerca più semplice, accurata ed efficiente e ad aiutarvi a creare fiducia nei vostri dati! Abbiamo fornito servizi a un gran numero di clienti, maturando una ricca esperienza nell'offrire soluzioni professionali e personalizzate in base alle vostre esigenze.