文摘
吸烟会损害呼吸道粘液清除的机制并不清楚。我们最近建立了一个雪貂模型香烟烟雾诱发慢性阻塞性肺疾病(COPD)表现出慢性支气管炎。我们调查了香烟烟雾对黏膜纤毛的运输(MCT)的影响。
成年雪貂被暴露于香烟烟雾为6个月在活的有机体内黏膜纤毛的清除衡量technetium-labelled二乙三胺五醋酸保留。切除气管应用光学相干断层扫描成像。主要人工气道上皮细胞和粘液变化体外雪貂航空公司被组织学和粒子跟踪microrheology评估。线性混合模型重复措施确定特定的关键决定因素。
空气控制相比,香烟smoke-exposed雪貂展出粘液分泌过多,延迟黏膜纤毛的清除(−89.0%,p < 0.01),气管受损MCT (−29.4%, p < 0.05)。胆碱能刺激增强气道表面液体(ASL)深度(5.8±0.3,7.3±0.6µm, p < 0.0001)和恢复MCT(6.8±0.8, 12.9±1.2毫米·分钟−1,p < 0.0001)。混合模型分析控制显示吸烟暴露,反是粘液水化(ASL)和纤毛拍频MCT的重要预测因子。雪貂粘液是hyperviscous后烟雾暴露在活的有机体内或在体外,导致减少未经中华人民共和国交通部。主要细胞与慢性阻塞性肺病,没有重现这些发现,吸烟者的坚持,尽管缺乏持续的烟雾暴露。
吸烟会损害其特定诱导气道脱水和粘液粘度增加,并且可以部分由胆碱能分泌的液体分泌废除。这些数据说明香烟烟雾暴露的不利影响粘液清除并建议额外途径治疗干预。
文摘
粘液异常影响COPD气道间隙http://bit.ly/2VEhFjd
介绍
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是第三个主要的死亡原因在美国和在世界范围内的发病率日益[1]。虽然主要的危险因素是吸烟(2),发病后继续戒烟(3)和环境因素或基因可以导致不吸烟者(慢性阻塞性肺病2,4,5]。
慢性支气管炎患者表现出粘液痰,气道炎症(6)和延迟粘液间隙(7,8]。底层机制尚未阐明,尽管粘液分泌过多(9,10],气道脱水[11,12和流变的改变13muco-obstruction]是假定的原因。粘蛋白hyperconcentration与疾病严重程度也可能构成障碍和急性加重(14,15]。理解他们的贡献将促进针对这些途径对小说干预措施。
我们最近开发了一种慢性阻塞性肺病雪貂模型(16),它提供了几个优势传统的啮齿动物模型。例如,雪貂航空公司更好的近似人类的杯状细胞和腺分布(17,18),产生粘液的表现型,包括慢性支气管炎和自发呼吸加重的风险,特性,smoke-exposed老鼠缺乏(19,20.]。耦合co-localised气道上皮的估计函数(21与粘液测量),我们可以评估黏膜纤毛的运输(MCT)异常和贡献的生理机制在人类并不可行。
在这里,我们假设长期吸烟会损害其特定装置通过影响粘液水化和粘度,并在慢性阻塞性肺病粘液清除放缓是很重要的。为此,我们评估气道功能显微解剖学,烟雾诱发缺陷识别因素决定黏液运输在忠实的慢性支气管炎发病机理的模型。
方法
研究批准
伯明翰阿拉巴马大学机构的动物保健和使用委员会审查和批准动物研究(iacuc - 20232年、-20073年和-20232年),和制度审查委员会批准了人体组织使用(irb - 160901001和160901001)。所有科目提供书面知情同意使用的细胞和组织。
烟雾暴露
年龄和sex-matched野生型雪貂(马歇尔生物,北上涨,纽约,美国)被暴露于室内空气或nose-only烟(5 h·天−1,5天·周−16个月)生成的自动化系统(如前所述)(16]。
在活的有机体内黏膜纤毛的清除
犀牛雪貂是气管插管(2.5毫米气管内的管延长12厘米)和接收的气溶胶technetium-labelled二乙三胺五醋酸(Tc-DPTA) (50 mCi·公斤−1体重)由雨滴nebuliser生成(Aeroneb;Aerogen高威,爱尔兰)在一个安全罩,允许通风的放射性物质。雪貂吸入放射性标记的气溶胶产生1毫升在生理盐水稀释5分钟。γ-camera(γMedica-Ideas北岭、钙、美国)被用来测量两肺Tc-DTPA的间隙在接下来的60分钟。时间间隙的措施获得整个肺与并行计算机断层扫描成像区分开。外部放射性标记标记放置在雪貂γ-camera下促进适当的对齐和腐烂。
黏膜纤毛的间隙率(MCC)纠正放射性衰变和百分数表示在初始基线图像正常化后系统性吸收二乙三胺五醋酸。MCC的测量是基于修改先前发表的方法表明,消除动力学indium-DTPA代表MCC的结合和吸收间隙(24]。吸收清除Tc-DTPA测量通过监测其吸收到手臂的肌肉(肱二头肌和肱三头肌)。MCC计算总间隙减吸收间隙。
光学相干断层扫描
光学相干断层扫描(µOCT)记录正常HBE细胞和气管切除雪貂的图像进行了分析使用ImageJ(美国国家卫生研究院,马里兰州贝塞斯达)和MATLAB软件(美国马MathWorks,纳蒂克)评估气道上皮功能(21]。组织是维护在温暖纱布饱和DMEM(美国Gibco沃尔瑟姆,MA)包含1µM消炎痛(抑制前列腺素信号)25)图像记录后切除。这是取代吲哚美辛和碳酰胆碱(1µM每30分钟;Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州,美国)刺激分泌粘液收集(前附加特定的测量补充图S2)。
粘液集合
粘液是来自如果HBE细胞立即使用。µOCT视频采集后,雪貂气管被堵住末端促进积累,然后处理10µM碳酰胆碱和20µM苯肾上腺素(2 h;Sigma-Aldrich)最大限度地刺激分泌足够的后续分析(补充图S2)。
粒子跟踪microrheology
粘液样本含有荧光聚乙烯glycol-polystyrene (500 nm或1-µm)粒子(1:10稀释v / v)加载下盖玻片(10µL)来评估个体粒子的布朗运动。1小时孵化后,样本成像使用µOCT或荧光显微镜(尼康TE200;美国纽约尼康仪器,梅尔维尔)如前所述26]。
粘液固体重量的百分比
铝箔碎片被测定皮重UMX2 Ultra-microbalance(梅特勒-托利多,哥伦布,哦,美国)之前权衡粘液样本(5µL HBE, 1 - 5µL雪貂)。样本干一夜之间非易失性固体(80°C)百分比计算。
统计分析
所有定量措施使用描述性统计和回归分析方法在GraphPad棱镜(美国GraphPad软件,拉霍亚,CA)、SPSS统计(美国、IBM、纽约Armonk)或SAS v9.4(美国NC卡里)。数据意味着±se除非另有说明,被认为具有统计显著性p值< 0.05。更多细节关于方法和统计分析得到的补充材料。
结果
粘液间隙减少慢性阻塞性肺病的雪貂模型
我们最近开发了一种香烟烟雾诱发慢性阻塞性肺病和慢性支气管炎(雪貂模型16)展示杯状细胞增生、慢性咳嗽和情景性发作让人想起人类疾病但不是发现在小鼠模型,提供一个机会来确定生理机制和确定关系特定设备异常。我们第一次测量在活的有机体内使用Tc-DTPA保留MCC (图1一个)随着时间的推移,减去的标签后消除通过吸收;热MCT的地图开发代表间隙率。可比沉积后的radiolabel每个暴露组(补充图S1),量化这些画面显示减少间隙smoke-exposed雪貂在60分钟(2.8%与空气控制25.4%,p < 0.01) (图1 b)。曲线下的面积为每个组显示比例明显高于60分钟后保留smoke-exposed雪貂(2923±86烟与2543±75空气控制,p < 0.01),表明显著放缓MCC率相比,空气控制(图1 c)。此外,MCC的速率明显下降后,剩余数量的Tc-DTPA 60分钟测量(图1 d),尽管高间隙的标签通过吸收smoke-exposed雪貂。
气道上皮功能障碍损害黏液运输在慢性阻塞性肺病
使用µOCT分析气管切除雪貂(图2一个和b,补充图S2),我们下一个试图描述特定装置内的生理缺陷和潜在的连接异常粘液。当量化作为单独的雪貂,单点估计有29.4%的减少MCT (图2 c慢性阻塞性肺病)的雪貂(6.8±0.8与9.6±1.1毫米·分钟−1空气控制,p < 0.05),同时减少在活的有机体内。线性混合模型重复措施在每个雪貂的两项措施和调整基线,队列和性,证实了吸烟的有害影响MCT(减少32%,p = 0.016, R2= 0.368)。寻求可能的解释,我们注意,估计结果变量:气道表面液体(ASL) (图2 d)和periciliary层(PCL) (图2 e),标记气道水合作用,表现出小非统计性显著减少香烟smoke-exposed雪貂(分别为12%和2.9%),而没有任何有意义的纤毛拍频差(CBF) (图2 f)。
为了更好地解释微环境及其相互关系(已知因素相互影响21,27,28]),我们开发了一个统计模型,包括所有已知的MCT反是;同时与co-localised的方式来衡量。在准备这一分析,我们报告复制在每个地区的利益补充图S3通过烟雾暴露身份。MCT再次下降27.4% (95% CI烟7.24%,6.34 - -8.13%与控制9.97%,8.80 - -11.14%)在慢性阻塞性肺病雪貂航空公司(补充图S3a),也是降低8.8%(烟5.91%,5.59 - -6.24与控制6.48%,美国手语深度(6.01 -6.96%)补充图S3b)和减少2.9%(烟3.05%,2.97 - -3.13%与控制3.14%,PCL深度(3.07 -3.21%)补充图S3c),而CBF(烟10.63%,10.37 - -10.89%与控制10.44%,10.19 - -10.68%)是相对不变(补充图S3d)。然后我们进行单变量分析和稳态(pre-carbachol刺激)MCT因变量;雪貂,减少平均MCT接触与烟和平均CBF (补充表S1)。为独立的贡献者MCT缺陷评估,然后执行重复的线性混合模型,控制措施在雪貂,但包括每个变量的单变量分析,除了实验群体和每个碳酰胆碱刺激,之前的两个测量控制的效果(表1)。其特定的独立预测因子包括吸烟,意味着美国手语深度和意味着CBF,而性别、基线测量复制和实验群体并不重要。总的来说,这些数据表明,吸烟所带来的有害影响粘液运输,和气道脱水和纤毛功能障碍是关键贡献者这个障碍。
评估主要人类呼吸道细胞
我们确认这些发现使用主要HBE细胞与正常非吸烟者暴露于香烟烟雾,指出HBE细胞不会捕捉的全部复杂性黏膜纤毛的运输装置等组织相比腺体分泌物。香烟烟雾暴露了美国手语深度(补充图S4a和b)、PCL深度(补充图自己)、CBF (补充图S4d)和MCT率(补充图S4e)在体外使用主HBE细胞成像通过µOCT,反映出吸烟的有害影响离子液体transport-dependent气道上皮细胞的分泌(29日]。总体而言,我们的研究在人类主要气道上皮细胞和慢性阻塞性肺病的雪貂模型表明,慢性吸烟减少了MCT,符合之前的观察(12,22,23),并通过微扰功能组织学的几个方面。
刺激粘液分泌的影响
激活腺体分泌通过胆碱能刺激可以加速粘液在正常运输航空公司(30.,31日),但在CF(重要的有害影响28,32,33),诱导瘀粘液了离子运输装置,沉淀胶粘液,特别是在腺管(32,33]。氯化氨甲酰胆碱刺激正常的雪貂气管增加粘液分泌液体,所反映的美国手语和PCL深度(分别为22.3%和20.5%,p < 0.0001;图3一和b),刺激CBF (25.6%, p < 0.0001;图3 c)和加速MCT (43.0%, p < 0.001;图3 d)。与囊性纤维化(CF) [28,32,33],雪貂的胆碱能刺激气管后烟雾诱发慢性支气管炎有类似效果的正常气管:卡巴可显著增加美国手语深度(24.3%,p < 0.05;图3一)、PCL深度(13.0%,p < 0.0001;图3 b)、CBF (25.1%, p < 0.0001;图3 c)和MCT (91.4%, p < 0.0001;图3 d在smoke-exposed雪貂)基线。这些发现表明,胆碱能刺激可以部分救援microanatomical功能缺陷与吸烟有关的肺病,赤字在CF跨膜电导调节器(雌性生殖道函数是已知的,但不是在某种程度上观察到CF (12,22,34- - - - - -36]。
在smoke-exposed雪貂粘液粘度增加
确定smoke-exposed雪貂航空展览粘液异常,观察痰咳出痰的COPD患者(14,37),这可能导致影响没有完全解释气道脱水,我们从雪貂对气道组织进行组织学模型,以及使用500 nm粒子粒子跟踪microrheology粘液分泌刺激后切除气管(反映腺和细胞分泌物的贡献,而不是黏蛋白附着到气道表面)。组织学检查雪貂暴露于香烟烟雾中表现出的证据杯状细胞增生,粘膜下腺体肥大和整体大量的粘液染色(图4一),表明慢性支气管炎表型符合我们之前的报告16]。粒子的粘液smoke-exposed雪貂后获得碳酰胆碱刺激(必要获取足够数量的不依从粘液分析)表现出较低的均方位移随时间(图4 b和c),从而有效粘度(高图4 d),包括增加1.9倍(p < 0.05)在接近静态剪切应力(0.6赫兹)(图4 e)。获得的固体含量与碳酰胆碱刺激后没有表现出任何差异(3.0±0.2%与控制2.9±0.2%,p = 0.32) (图4 f)。虽然最初令人惊讶,但缺乏固体含量的差异表明,流体的卡巴可刺激分泌在固体含量足以解决预期的分歧,但高粘度,仍然存在,可能表明变化的不可逆性与烟雾接触粘液,至少在短时间内评估在这些领域的研究。
慢性阻塞性肺病粘液比健康更粘稠的粘液
鉴于粘液粘度和固体含量相关(32,38,39],粘度升高导致粘液停滞在CF以上气道单独脱水的影响(28,33,40),我们下一个试图在人类样本建立粘度是否发挥了作用。我们进行组织学在同一组织利用HBE化验,调查不同一般的上皮和食用结构在供体组。组织学检查慢性阻塞性肺病和健康吸烟者表面上皮细胞表现出杯状细胞增生,粘液压紧,包括腺导管,而在不抽烟的人都是最小的组织(图5)。此外,慢性阻塞性肺病组织表现出粘膜下腺体肥大,健康吸烟和慢性阻塞性肺病腺体阿尔新蓝染更强烈了。/周期性acid-Schiff相比不抽烟的样本。在一起,这表明粘液更为普遍和强烈表达了慢性阻塞性肺病的病理过程。
我们分析了粘度的粘液主要来源于HBE细胞(补充表S2),没有池分泌物从多个捐助者、外生暴露于香烟烟雾中,或由粒子跟踪microrheology(胆碱能刺激,图6),注意的是,这并不包括腺粘液的雪貂的贡献做样品。均方位移1-µm粒子(图6 b)明显降低正常和健康的吸烟者相比,慢性阻塞性肺病粘液捐助者(p < 0.05),明显高于相应有效粘度(图6 c分别,p < 0.05, p < 0.01)。在0.6赫兹(图6 d慢性阻塞性肺病),粘液从捐赠者表现出粘度136倍(p < 0.01)和59-fold (p < 0.05)高于粘液从正常和健康的吸烟者,分别。此外,慢性阻塞性肺病粘液含有比例明显高于固体(2.77±0.15%)比不吸烟的控件(1.57±0.05%,p < 0.0001)和nondiseased吸烟者(2.01±0.05%,p < 0.0001) (图6 e);发现平行病人痰观察(39,41,42]。健康的吸烟者粘液固体含量显著高于不吸烟对照组(p < 0.05),反映出中间表型的nondiseased吸烟者。注意的缺席贡献腺体在这个模型中,我们观察到粘液固体含量和有效粘度呈正相关(R2= 0.7652,p = 0.01) (图6 f)。
讨论
虽然香烟烟雾暴露与减少了MCT和其他缺陷的粘液在体外(11,12,22,23],这从来都不是一个相关的动物模型所示,和特定的生物物理机制的烟雾导致气道上皮功能障碍和随后的粘液阻塞在COPD发病机理尚不清楚。在这里,我们表明,吸烟会损害呼吸道功能显微解剖学在慢性阻塞性肺病小说雪貂模型(16),和支持结果由几个互补模型系统,在体外分析独特的后评估在活的有机体内香烟烟雾暴露。我们表明,减少粘液运输的一个主要后果烟雾暴露,并影响气道脱水,纤毛跳动和粘液粘度。我们进一步表明,胆碱能刺激气道上皮的部分,但不是完全拯救这些运输的缺陷增加液体分泌,有别于CF,它会加重痰瘀(33]。这些发现表明气道上皮功能障碍和粘液粘弹性是慢性支气管炎和其他muco-obstructive疾病的潜在治疗靶点。
我们µOCT数据证实,顶端香烟烟雾暴露会损害美国手语和未经中华人民共和国交通部在体外(11,12,22,23]。然而,HBE细胞不能完全复制气道表面,其中包含黏膜下腺体。全面检查这比是可能的在细胞层,我们使用一个实验在活的有机体内模型能够捕捉贡献的表面上皮和腺体气道。为此,雪貂更像是人类的呼吸道杯状细胞和腺分布(17),大到足以提供一个准确的表示粘液性质。在活的有机体内MCC化验证明更高的保留Tc-DTPA smoke-exposed动物。而人类研究主要依靠影像学间隙Tc-sulfur胶体、最小间隙发生在雪貂由于肺泡过度沉积,而Tc-DTPA nebulisation分布式足够数量的航空公司。支持我们的方法、多个报告(24,43,44)确认二乙三胺五醋酸的效用粒子区分吸收间隙和MCC如果吸收可以独立地估计占了,因为我们已经在那里了。此外,据报道,二乙三胺五醋酸间隙吸收只是∼50%的总间隙(44),建议充分估计MCC的歧视与适当的正常化。炎症减少上皮完整性,导致增加吸入粒子的吸收(45]。因此,我们的观察更大的吸收Tc-DTPA smoke-exposed雪貂雪貂肺肺相比,控制符合与COPD的肺将会发生什么夸张的炎症。我们发现它一定要注意,尽管smoke-exposed雪貂Tc-DTPA吸收间隙的增加,总额Tc-DTPA留在肺60分钟结束时高于控制,建议大大受损MCC。Karacavus和我ntepe(46)报道,MCC吸烟现状的因素的差异可以区分控制和哮喘受试者使用Tc-DTPA,添加进一步支持我们的方法。
缺陷在MCC翻译气管MCT受损,表明粘液清除延迟在我们的模型的上、下呼吸道,而气道表面微环境在决定黏液运输很重要,可能由于co-interaction功能参数。虽然吸烟的影响是更戏剧性的MCC测量在活的有机体内气管MCT评估相比,应该注意的是,MCC估计考虑整个气管支气管的树(包括规模较小的航空公司,可能发生粘液阻塞,更显著,或可能完全退出)(47),而体外气管MCT只给我们提供了措施最纤毛部分航空公司(也包含最高的腺和杯状细胞的贡献)。此外,香烟烟雾暴露在这个模型可能影响整个肺气管本身多,可能依赖于住在各自的区域,以及各种大小的颗粒物的沉积。而我们MCC方法吸收占间隙与二乙三胺五醋酸也会发生,有可能残留差异吸收我们的计算没有考虑。
给定的力量µOCT协变量来评估气道的组织学同时co-localised方式,我们使用这种技术来测量烟雾诱发气管切除雪貂的变化,并检查他们的独立贡献,控制多个复制。具体来说,我们使用µOCT-acquired措施来识别个人如何与特定功能参数,预测粘液,哪些是重要的交通工具。观察到其他烟雾暴露模型,我们发现MCT(确凿的显著减少在活的有机体内MCC结果)和CBF smoke-exposed雪貂。当占多个贡献者延迟粘液间隙,混合模型分析显示,增强美国手语(气道水化)和CBF对稳态MCT(纤毛功能)有积极作用,而烟雾暴露带来负面的影响。应该注意的是,可能有其他因素不容易测量在我们的模型中,可能会影响粘液各级间隙,如美国手语的pH值、DNA含量、粘液坚持上皮表面,微分存在特定的黏蛋白和粘蛋白交联;这些值得进一步研究检查他们的潜力。粘蛋白分泌的增加,浓度被认为是另一种机制导致厚粘液(14,39雪貂),由病理证实分析组织和人类细胞捐赠者的支气管。
MCC和中华人民共和国交通部负责基于被吸烟明显减少,但赤字CBF和气道水化没有解释的全部缺陷,我们使用microrheological方法评估正常的粘度(non-CF non-COPD)和慢性阻塞性肺病粘液细胞单层膜和雪貂组织,因为这可能会额外赤字占其特定。类似于病人观察痰液(37,39),粘液从慢性阻塞性肺病HBE细胞表现出更高的粘度比nondiseased细胞,即使没有额外的香烟烟雾暴露,表明慢性阻塞性肺病粘液的内在缺陷。我们所知,这是第一个粘度增加粘液分泌的证据在体外COPD模型,排除了协变量的存在与上皮细胞本身无关,和确认样本控制雪貂曝光。此外,慢性阻塞性肺病HBE粘液固体重量的比例更高,这是符合最近的研究在正常和慢性阻塞性肺病细胞(39和痰14,41];尽管组之间的差异较小,HBE细胞缺乏黏膜下腺体,可能是失踪的一个重大贡献在活的有机体内。这些数据表明相关敞口改变整个粘液粘蛋白结构或网络,可能富有成果的领域进一步的研究目标修正异常粘液。
有趣的是,粘液分泌细胞健康吸烟者产生固体含量和粘度水平中介不抽烟和慢性阻塞性肺病样本,杯状细胞增生的证据以及增加上皮粘液染色。虽然受限于少数由于临床特征移植手术标本的可用性,这表明航空公司不仅暴露于香烟烟雾产生更多的粘液,但更多的粘性,即使没有(或之前)疾病被建立,持续和长期暴露在高水平的吸入刺激物可能增加粘液和损害粘液间隙即使在非病理性的状态。,除了高粘蛋白浓度观察痰液由nondiseased症状吸烟者相比,无症状的(14),可能提供一种重要的机械基础的底层粘液阻塞在慢性阻塞性肺病和证明可以用于诊断目的,甚至是一个潜在的预防目标应该戒烟是不成功的。这可能也解释了流行病学协会呼吸道感染与吸烟的48]。
与CF观察不同航空公司后胆碱能刺激分泌的30.,32,33),我们表明,胆碱能刺激,应用从浆膜表面允许平衡,救出了MCT缺陷COPD雪貂气管虽然手语衰减和PCL依然存在。这表明COPD气道上皮细胞有能力克服这种障碍,可能因为smoke-exposed上皮细胞仍然表达功能阴离子通道、CFTR包括出席,但减少检测cholinergic-stimulated钙离子释放可能激活(49,50]。这个好处可能会先于气道粘液的完整补液。在此基础上,激活离子运输正常化上皮分泌或水化代表一个可行的治疗途径,正如前面提出的解决特定缺陷产生的烟雾诱发脱水(12,22,23]。抗胆碱能药物,即。长效毒蕈碱的拮抗剂(喇嘛),减少胆碱能改善气道电导,语气和可以减少粘液生产使用时结合长效β-adrenoceptor受体激动剂(腊八粥),这可能会加强纤毛跳动,因此MCC,他们可以降低恶化频率和严重程度51]。因为喇嘛antimuscarinic代理,我们推测化合物针对烟碱的胆碱能通路也可能是有用的,尤其是下游通路中断烟雾暴露包括烟碱受体,和将带来不同的影响上皮功能的平滑肌(52- - - - - -54]。鉴于碳酰胆碱,可以绑定毒蕈碱的和烟碱的特异性的胆碱能受体,增加液体分泌以及MCT在雪貂和协同的方式营地受体激动剂(55),这表明,烟碱的途径,有针对性的选择,可能是一个可行的和新颖的目标来提高粘液间隙没有干扰的标准使用antimuscarinic制剂治疗慢性阻塞性肺病。未来的研究评估的影响独立激活烟碱和毒蕈碱的受体有必要阐明这种方法是否可行的抗胆碱能治疗的有利影响的前提下对平滑肌的语气和粘液生产在这些患者中,就像腊八粥的互补使用。因为我们的研究结果支持增加离子通道分泌减弱粘液清除缺陷,激活或增强作用的雌性生殖道本身代表了另一种方法,目前正在调查(22,23]。
总之,我们将演示使用几个互补模型,慢性吸烟暴露降低黏膜纤毛的运输损伤气道上皮功能(纤毛功能障碍,减少水化),并通过改变粘液性质(增加固体含量和粘度)。鉴于这些发现,气道功能的扩充方面组织学促进慢性支气管炎的粘液交通可能有利于提高整体粘液间隙。由于慢性阻塞性肺病的异质性,可能需要结合疗法针对特定机制其发病机制在个体基础上最终减缓病情发展。
补充材料
补充材料
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补充材料。方法和表。erj - 00419 - 2019. -补充
补充图S1。Tc的沉积99年二乙三胺五醋酸在雪貂组织。)代表未修正的Tc的图像99年二乙三胺五醋酸沉积在肺部得到基线(时间0)。b)的总沉积radiolabel 0时刻之前量化评估的间隙。c)系统性Tc的吸收99年二乙三胺五醋酸作为监控通过吸收到前臂肌肉。erj - 00419 - 2019. - fig_s1
补充图S2。实验协议雪貂气管的示意图。euthanisation,气管被从每个动物和立即解剖μOCT成像,紧随其后的是胆碱能刺激评估粘液分泌的粘液性质如microrheology和固体重量的百分比。厚的边界表示端点集合整个协议。资本的话表示端点的关键时间点。缩写:μOCT:光学相干断层扫描,天车:microrheology粒子跟踪。erj - 00419 - 2019. - fig_s2
补充图S3。μOCT-quantified气道上皮功能的分布区域(ROI)的利益。μOCT是用来测量)手语深度,b) PCL高度,c) CBF,和d) MCT速度多个ROI /雪貂气管,占当地的微环境。数据表示为box-and-whisker(图基方法)。n = 1078视频。erj - 00419 - 2019. - fig_s3
补充图S4。香烟烟雾暴露减少MCT在初级HBE细胞。)代表μOCT剧照初级HBE细胞24小时后顶端2%的香烟烟雾提取物(CSE)治疗或DMSO控制。红线:美国手语。黄线:PCL。量化的体外美国手语(b)和暴露后MCT (c)。n = 10 ROI;* * * * *:p < 0.01, p < 0.001车辆控制相比,由未配对Mann-Whitney (ASL)和t (MCT)。erj - 00419 - 2019. - fig_s4
补充视频S1。代表μOCT粘液的视频传输在空气的气管切除控制雪貂。erj - 00419 - 2019. - video_s1
补充视频S2。代表μOCT视频从smoke-exposed雪貂在气管黏液运输。erj - 00419 - 2019. - video_s2
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确认
作者承认阿丽亚娜Fulce, Jana Frost-Deleersnyder,组织收集和金融机构在伯明翰阿拉巴马大学(阿拉巴马大学;美国亚拉巴马州伯明翰市)气道组织采购和组织病理学相关的服务;UAB的小动物成像沙龙撒母耳和共享设施的援助与黏膜纤毛的清除成像;肯楚和回族明梁(Wellman光医学中心,马萨诸塞州综合医院,波士顿,MA,美国)的光学相干断层扫描(µOCT)系统的维护和专业知识在发展和更新自定义MatLab脚本µOCT图像分析;和格雷格·邓肯和哈斯谢诺(美国约翰霍普金斯大学,马里兰州贝塞斯达)的援助与荧光粒子用于粒子跟踪microrheology。作者还要感谢希瑟·哈桑(美国阿拉巴马大学、伯明翰、AL)监管支持关于工作与人类主题和这些实验的病人捐赠自己的器官。
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
作者贡献:林V.Y.执行rheologic粘液样本,测量和分析了数据。V.Y.林和S.E. Birket优化气管外植体成像协议,执行µOCT气道样品成像,并分析了数据。S.V.拉金和h在活的有机体内MCC化验和分析产生的图像。S.A. Byzek执行在活的有机体内烟雾暴露。S.V. Raju, S.A. Byzek和n Kaza执行动物气管研究验尸。l·j·爱德华兹执行µOCT数据的统计建模。j•拉方丹则支气管和肺组织进行组织学分析。在接触研究S.A. Byzek TPM测量输出。m . Mazur收获和成长主要细胞培养细胞从人类捐赠组织。j .海纳斯提供荧光纳米颗粒和专业知识为粒子跟踪实验。G.J. TearneyµOCT开发技术和所有相关的分析方法,并提供技术支持和专业知识。V.Y. Lin S.E. Birket, S.V. Raju和克里罗导致了实验设计和数据解释。V.Y.林和克里普写的手稿,审查的n . Kaza S.E. Birket, S.V. Raju, h . Kim m . Mazur S.A. Byzek, j·海纳斯和G.J. Tearney。
经济支持声明:本研究由美国国立卫生研究院(NIH资助P30DK072482, R35HL135816和F31HL134225),乘务员医学研究所。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
利益冲突:V.Y.林没有披露。
利益冲突:n Kaza没有披露。
利益冲突:S.E. Birket没有披露。
利益冲突:h .金没有披露。
利益冲突:l·j·爱德华兹没有披露。
利益冲突:j .拉方丹则没有披露。
利益冲突:l .刘专利”方法对呼吸道的功能调查航空公司和其他纤毛组织使用µOCT”悬而未决。
利益冲突:m . Mazur没有披露。
利益冲突:S.A. Byzek没有披露。
利益冲突:j .海纳斯是创始人和所有者的公司股票(这是根据某些规则和限制在约翰霍普金斯大学政策)的GrayBug愿景,Inc .)和卡拉制药,Inc .)在提交工作。
利益冲突:G.J. Tearney专利14/240,938和12826303.5悬而未决。
利益冲突:S.V. Raju没有披露。
利益冲突:克里普报告从拜耳赠款,森林研究所,阿斯利康,N30 / Nivalis,诺华,加拉帕戈斯群岛/ AbbVie Proteostasis, PTC疗法和Eloxx,赠款和个人费用从Celtaxsys咨询,个人费用咨询和顾问委员会工作,支持临床试验工作从顶点药品注册,个人费用从拜耳和诺华咨询公司,在提交工作;和有一个专利“使用10月作为疾病诊断方法的粘液间隙”。
- 收到了2019年2月28日。
- 接受2019年10月9日。
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