تقييم وظيفة الجهاز التنفسي في الفئران واعية بغرفة مزدوجة بليثيسموجرافي
يوليو 10, 2018
والهدف من هذه المادة تقديم وصف مفصل للإجراءات الموصى بها لتقييم وظيفة الجهاز التنفسي في الفئران واعية بليثيسموجرافي غرفة مزدوجة.
ستساعد هذه التقنية في معالجة الأسئلة الرئيسية في مختلف المجالات بما في ذلك أبحاث الجهاز التنفسي وعلم الأدوية الآمن وتطوير الأدوية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر قراءات يمكن الوثوق بها لتقييم وظيفة الجهاز التنفسي في الواعي في كل من خط الأساس وأثناء التحديات. هذه التقنية مفيدة بشكل خاص عندما يتطلب البروتوكول التجريبي انحرافا طفيفا عن الحالة الفسيولوجية الطبيعية للحيوانات.
قيدت, غير أن خلاف ذلك يتنفس بشكل طبيعي أي يسمح تقييم من ال يتنفس نمط [إين ديأيشن] مجرى هوائية إحداد. في يوم التجربة، ابدأ جلسة تجريبية وقم بتحميل ملف التكوين المناسب. أدخل التجربة ومعلومات.
بمجرد الانتهاء من ذلك ، انقر فوق الزر "تشغيل" في أسفل النافذة. تابع معايرة النظام. معايرة كل موقع وإشارة إدخال على حدة.
قم بتشغيل مولد تدفق التحيز المتصل بغرفة الرأس عبر قطعة من الأنابيب واضبط معدل التدفق. أغلق الفتحة العلوية لحجرة الرأس بغطاء. افصل اللوحة الخلفية للغرفة الصدرية
ثم أدخل أداة المعايرة بإحكام داخل الفتحة المطاطية بين الرأس وحجرة الجسم لإنشاء ختم محكم. أغلق وأعد إرفاق اللوحة الخلفية للغرفة الصدرية من قائمة شريط أدوات البرنامج ، انتقل إلى الضبط ثم المعايرة.
انتقل إلى إدخال واحد وحدد معايرة لتشغيل مربع حوار المعايرة لإشارة التدفق الصدري. تحقق من أن المعلمات المدرجة في نافذة حوار المعايرة تعرض الإعدادات المناسبة. يجب أن تكون القيمة المنخفضة للضغط البدني المطبق صفرا.
يجب أن تكون القيمة العالية للضغط البدني المطبق سالب 20 مليلتر في الثانية ويجب ضبط العينات على التكامل. بمجرد الانتهاء من ذلك ، انقر فوق منخفض في نافذة العينات. تحقق من أن الإشارة المتولدة ثابتة عبر نافذة العرض ثم انقر فوق إغلاق.
قم بتوصيل حقنة سعة 20 مليلتر من خلال المنفذ الجانبي للغرفة الصدرية باستخدام موصل بلاستيكي في قطعة من الأنابيب. حدد عاليا في نافذة العينات وقم بحقن 20 مل من الهواء على الفور في الغرفة خلال فترة ثانيتين بمعدل تدفق ثابت قدر الإمكان. تحقق من ظهور الإشارة التي تم إنشاؤها بالكامل داخل نافذة العرض.
استخدم رمز السهم للتحقق مما إذا كانت الإشارة متمركزة ومتناظرة حول خط الصفر. ثم انقر فوق إغلاق. قم بإزالة أي إزاحة من الصفر بالنقر فوق إزالة إزاحة التيار المتردد في نافذة العينات.
قم بمعايرة حجرة الرأس بطريقة مماثلة لحجرة الصدر عن طريق تحديد الإدخال رقم اثنين. هذه المرة، اضبط القيمة العالية على زائد 20 ملليلترا في الثانية بدلا من سالب 20. العمل في منطقة هادئة بعيدة عن غرفة السكن.
تأقلم مع التقييد والإجراءات قبل بدء التجربة. نظرا لأنه ليس غازيا ولا يتطلب تخديرا ، فإن العمل في ظل ظروف يكون فيها مرتاحا ومتكيفا جيدا وهادئا سيحد من ميل تسرب الشعر بين الغرف وبالتالي سيزيد من جودة البيانات. وزن.
حدد التقييد المناسب للحيوان. أدخل داخل التقييد من الفتحة الخلفية. يمكن أن يكون إمساك الجهاز عموديا مفيدا.
بمجرد أن يصبح في موضعه ، أدخل المكبس الخلفي وأغلقه برفق في مكانه دون استخدام قوة مفرطة. تحقق بصريا من أن يتنفس بشكل طبيعي. إذا لزم الأمر ، اضبط موضعه عن طريق تحريك آلية القفل.
تأكد من أن أنفاد بارزة خارج مخروط الأنف مع استراحة أنفه على الجدران الداخلية للمقيدة. افصل اللوحة الخلفية للغرفة الصدرية أدخل التقييد الذي يحتوي على من خلال الفتحة المطاطية في حجرة الصدر وأغلق الغرفة.
قم بتوصيل حجرة الرأس ، وتوفير تدفق التحيز ، والسماح للحيوان بالاسترخاء لمدة خمس دقائق على الأقل. بمجرد أن يهدأ ، ابدأ بروتوكول الأوامر عن طريق تحديد الخطوة الأولى ثم انقر فوق تنفيذ. تحقق على شاشة الكمبيوتر من أن إشارات تنفس منتظمة وسلسة.
يعرض البرنامج تلقائيا المعلمات المحسوبة على أساس التنفس عن طريق التنفس. تحقق من استقرار معلمات. سجل نمط التنفس في ظل الظروف الأساسية لمدة تصل إلى 10 دقائق.
بالنسبة للبروتوكولات التي تنطوي على إعطاء مادة اختبار عن طريق الهباء الجوي ، أولا ، اضبط البخاخات في الوقت المحدد ودورة العمل حسب الحاجة. قم بإجراء تحدي السيارة وتسجيل الاستجابة. إذا لزم الأمر ، قم بتعريض لتركيزات متزايدة من مادة الاختبار عن طريق تغيير التركيز في البخاخات والخطوات المتصعدة.
سجل الرد بعد كل إدارة. في هذا المثال يتم اختبار 15 ملليغرام لكل مليلتر من الميثاكولين. يتم تسجيل ذروة الزيادة في مقاومة مجرى الهواء المحددة بعد ذلك بلحظة ثم ينظر إليها على أنها تعود ببطء إلى القيمة الأساسية.
في نهاية الجلسة التجريبية ، أعد إلى غرفته وقفص السكن. بين الجلسات ، قم بتنظيف غرف التضخم وشطف البخاخات بالماء. انتقل إلى تحليل البيانات كما هو موضح في بروتوكول النص.
تظهر هنا نتيجة التقييم المتكرر لوظيفة الجهاز التنفسي عند خط الأساس على مدار ثلاثة أيام متتالية في مجموعتين من الفئران BALB / c. السيطرة على واحد والآخر مع التهاب الحساسية الرئوية. تم الحصول على قيم مستقرة وقابلة للمقارنة لمجموعة مختارة من المعلمات التي يوفرها تخطيط التحجم المزدوج الغرفة.
تم رسم هذه القيم لمعدل التنفس ، وحجم العنوان ، والتهوية الدقيقة ، والتوقف المؤقت للشهيق النهائي ، والتدفق عند حجم الزفير في منتصف العنوان ، ومقاومة مجرى الهواء المحددة. كما تم إجراء تغييرات في وظيفة الجهاز التنفسي والاستجابة للجرعات المتزايدة من الميثاكولين المستنشق في أيام متتالية لتقييم درجة الاستجابة في الفئران الضابطة والحساسية C57BL / 6. تظهر النتائج الزيادة التدريجية المتوقعة في مقاومة مجرى الهواء المحددة مع زيادة جرعات الميثاكولين بدرجة مبالغ فيها من الاستجابة في الفئران المصابة بالحساسية في اليوم الثاني والثالث.
في اليوم التالي ، تم قياس المقاومة النيوتونية بتقنية التذبذب القسري. تعكس التغييرات في هذه المعلمة بشكل أساسي الاختلافات في مقاومة المسالك الهوائية الموصلة الكبيرة. ارتبطت مقاومة نيوتن المقاسة عند خط الأساس واستجابة للميثاكولين ارتباطا جيدا بمقاومة مجرى الهواء المحددة المقاسة التي تم الحصول عليها في اليوم السابق في نفس.
هذه التقنية ملائمة لتقييم العديد من في وقت واحد ، لالتقاط حركية الاستجابة الحادة ، وكذلك لقياس وظيفة الجهاز التنفسي بطريقة متكررة خلال تجربة استمرت عدة أيام. بعد الإجراء ، يمكن تنفيذ طرق أخرى مثل تقنية الارتباط القسري من أجل استكمال التقييم بقياسات مباشرة لميكانيكا الجهاز التنفسي مثل مقاومة مجرى الهواء. يوفر تخطيط تحجم الغرفة المزدوجة حقا نهجا مثيرا للاهتمام لتقييم نمط التنفس وجغرافيا انسداد مجرى الهواء خاصة عندما يتطلب البروتوكول التجريبي أن تكون واعية.
نظرة عامة
تفصل هذه المقالة الإجراءات لتقييم وظيفة التنفس في الفئران الواعية باستخدام قياس حجم الهواء المزدوج. هذه التقنية ضرورية لأبحاث الجهاز التنفسي وتطوير الأدوية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- أبحاث الجهاز التنفسي
- صيدلة السلامة
- تطوير الأدوية
الخلفية
- يسمح قياس حجم الهواء المزدوج بتقييم وظيفة التنفس دون التخدير.
- تحافظ التقنية على الحالة الفسيولوجية الطبيعية للحيوان.
- يوفر بيانات موثوقة حول أنماط التنفس وانسداد الممرات الهوائية.
- تأقلم الحيوانات ضروري لجودة البيانات.
هدف الدراسة
- توفير بروتوكول مفصل لتقييم وظيفة التنفس في الفئران.
- تعزيز فهم استجابات الجهاز التنفسي في ظروف مختلفة.
- تسهيل اختبار الأدوية وتقييمات السلامة.
الطرق المستخدمة
- معايرة نظام قياس حجم الهواء.
- تثبيت الحيوانات بطريقة مريحة.
- تسجيل أنماط التنفس الأساسية.
- إعطاء المواد الاختبارية عبر الهباء الجوي.
النتائج الرئيسية
- تم تسجيل معايير التنفس المستقرة على مدار أيام متتالية.
- تم تقييم الاستجابات للميثاكولين في الفئران الخاضعة للتحكم والفئران المصابة بالحساسية.
- تم ملاحظة زيادة مقاومة الممرات الهوائية مع الجرعات المتصاعدة من الميثاكولين.
- أظهرت البيانات اختلافات كبيرة في الاستجابة بين المجموعات.
الاستنتاجات
- قياس حجم الهواء المزدوج فعال لتقييم وظيفة التنفس.
- توفر الطريقة بيانات موثوقة لكل من الحالات الأساسية والحالات المتحدية.
- إنها مناسبة لتقييم تأثيرات الأدوية في أبحاث الجهاز التنفسي.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
Assessing respiratory function in conscious animals is critical for preclinical safety pharmacology and respiratory drug development, where maintaining physiological relevance improves translational confidence. Double-chamber plethysmography enables non-invasive, repeated measurements of breathing patterns and airway resistance in unrestrained, spontaneously breathing mice, supporting mechanistic de-risking of inhaled therapeutics. The technique provides quantitative, reproducible readouts that align with early discovery to lead optimization workflows by delivering reliable baseline and challenge-response data without anesthetic confounders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to airway reactivity and bronchoconstriction pathways in disease models.
- Operational Value: Supports functional target validation by measuring physiological outputs in conscious animals under baseline and challenged conditions.
- Predictive Value: Provides respiratory function readouts that help de-risk target engagement and mechanism of action in early-stage programs.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Delivers standardized, quantitative parameters such as specific airway resistance, tidal volume, and minute ventilation for compound screening.
- Reproducibility: Enables parallel monitoring of multiple animals and repeated assessments over days, improving assay robustness.
- Scalability: Compatible with aerosolized substance administration, supporting dose-response profiling in safety pharmacology.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Demonstrated utility in allergic inflammation models, enabling evaluation of genotype-phenotype correlations in respiratory disease.
- Translational Continuity: Connects discovery-phase respiratory phenotypes to preclinical validation through consistent, anesthesia-free measurements.
- Risk-Adjusted Decisions: Facilitates go/no-go assessments by quantifying responsiveness to bronchoconstrictive agents like methacholine across experimental groups.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical evaluation, particularly for respiratory and inhaled therapeutic programs requiring functional respiratory endpoints.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of airway obstruction mechanisms and pathway modulation in genetic or disease models.
- Screening: Enables assay standardization and reproducible quantification of respiratory parameters for compound effect assessment.
- Analytics: Provides breathe-by-breathe calculated parameters including specific airway resistance and flow metrics for comparative condition analysis.
- Translational Research: Maintains physiological continuity from in vivo discovery to preclinical studies by avoiding anesthetic artifacts.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for longitudinal respiratory monitoring across multiple studies and compound series.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by delivering physiologically relevant respiratory data in conscious, unrestrained animals.
- Operational Value: Ensures standardization, reproducibility, and minimal procedural bias through acclimatization and bias flow control.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by reducing false positives from anesthetic or stress-induced respiratory artifacts.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of respiratory compounds based on validated, repeatable airway resistance measurements.
Implementation Considerations
- Requires expertise in animal handling, restrainer use, and plethysmograph system operation.
- Depends on calibrated instrumentation, bias flow generators, and nebulizer systems for aerosol delivery.
- Necessitates cross-team standardization of acclimatization protocols and environmental controls to minimize data variability.
- Involves adaptation considerations across mouse strains and disease models, as demonstrated in BALB/c and C57BL/6 backgrounds.
- Limited by potential hair leaks and chamber seal integrity, which can be mitigated through proper animal acclimatization and quiet experimental conditions.
