Eine genaue in vitro‐Methode zur Messung der mucociliären Clearance auf der Kaninchentrachea
Authors: Vitting C. , Harmeyer J. 
Published: May 2010

In vitro measurement of mucociliary clearance activity on rabbit tracheal surface

Intact preparations of trachea, bronchi and some adjacent lung were made from rabbits immediately after they were killed by a blow on the neck. The tracheal cartilages were opened along their dorsal connective tissue junctions and the organ preparation was maintained for 120 min at 38 °C and 100 % relative humidity. A thin layer of dried charcoal particles, 100 μm in size, was gently spread upon the mucous surface. The charcoal particles were carried cranially by the underlying mucus and ciliary clearance velocity was quantified under a stereomicroscope. Examination of the tracheal surface showed that the pattern of ciliary movement was not homogeneous but occurred in defined velocity channels with fast 1–3 mm wide channels occurring between channels of little or no mucus movement. The initial transport velocities varied significantly between the cranial, medial, and caudal third of the trachea and were 1.96 + 1.03; 1.49 + 0.76 and 0.95 + 0.47 cm/min, respectively. The mean increase in mucus velocity from caudal to cranial was 7.8 % per cm. Mucus velocities increased 49 % + 37 % within the first 20 min of incubation and gradually declined to 46 % + 12 % of the initial velocity at the end of 120 min.

Compared with carbon particles, 0.6 mg teflon discs were transported more slowly. The variation coefficient of the relative velocities of charcoal particles between different animals and different tracheal sites was around 30% (initial velocity = 100, n = 30) and was significantly better than that obtained with conventional in vivo methods and other standard in vitro techniques. The new technique is relatively simple and reliable. It has potential value in testing small physiological and pharmacological effects on ciliary mucus movement.

Trachea und Bronchien mit angrenzendem Lungengewebe wurden nach Tötung aus dem Tierkörper entnommen. Das Präparat wurde der Länge nach aufgeschnitten, aufgespannt und in einer feuchten Kammer bei 38 °C und 100% relativer Luftfeuchte inkubiert. Auf die bronchotracheale Oberfläche wurde Graphitstaub, 100 μm Durchmesser, aufgebracht. Das stereomikroskopisch sichtbare Strömungsprofil des Mucustransportes auf der Trachea war nicht homogen. Es hatte die Form 1–3 mm breiter schnell wandernder “Transportstraßen”, die durch Zonen verminderten Transports und Bereiche vollkommener Bewegungsruhe getrennt waren. Die Partikelgeschwindigkeit nahm von cranial nach caudal um 7,8 %/cm ab. Sie nahm ferner in den ersten 20 min um 49 + 37 % (SD) zu und danach bis 120 min signifikant auf 46 + 12 % (SD) der Anfangsgeschwindigkeit ab. Im Vergleich zu Kohlepartikeln wurden 0,6 mg schwere Teflondiscs langsamer transportiert. Der Variationskoeffizient der relativen Geschwindigkeiten (Anfangsgeschwindigkeit = 100, n = 30) betrug unter Berück‐sichtigung des Transportprofils auf der Trachea 30 %. Er war über die Hälfte niedriger als bei bisher üblichen in‐vivo‐ und anderen in‐vitro‐Methoden. Die Methode ist einfach und gut reproduzierbar, sie eignet sich zur Messung geringgradiger physiologischer oder pharmakologischer Effekte auf die mucociliäre Clearance.