表型鼠标肺功能在体内与肺弥散功能

Summary

我们描述了一种快速简单地测量小鼠肺弥散量的方法，并表明它对多种常见肺部病理的表型变化足够敏感。 因此，该指标为小鼠模型带来了直接的翻译相关性，因为在人类中也很容易测量弥散能力。

Abstract

鼠标是目前用于模拟各种肺部疾病的主要动物。研究背后等病理机制，能够量化的病理改变是需要的表型的方法。此外，以提供平移的相关性的小鼠模型中，这样的测量应测试，可以很容易地在人类和小鼠中进行。不幸的是，在本文献中很少的表型肺功能的测量直接适用于人类。一个例外是对一氧化碳，这是一种测量被定期在人中进行的弥散能力。在本报告中，我们描述了快速，简单地衡量这种扩散能力的小鼠的一种手段。该过程涉及简要肺膨胀与示踪气体麻醉小鼠，接着是1分钟的气体分析时间。我们已经测试了该方法的检测几个肺病理学，包括肺气肿，纤维化，急性肺损伤，和流感和能力真菌肺部感​​染，以及在年轻幼仔监测肺成熟。结果表明在所有的肺病理学显著下跌，以及增加漫射容量与肺成熟。肺弥散量这一测量从而提供了一个肺功能测试有其检测与大多数现有的病理肺模型的表型的结构性变化的能力具有广阔的应用。

Introduction

鼠标是目前用于模拟各种肺部疾病的主要动物。研究认为underly这样的病理机制，可以量化它的病理改变是需要的表型的方法。虽然有许多小鼠研究，其中通风力学测量，这些测量通常是无关的肺功能的标准评估在人类正常完成。这是不幸的，因为要执行在小鼠和人类受试者等效测量可以便于结果的翻译在小鼠模型与人类疾病的能力。

一种在人受试者中最常见的，并很容易地进行的测量的是一氧化碳（弥散^）1,2-扩散能力，但是这种测量只有很少在小鼠模型中进行。在那些已经报道^3-7的研究，没有出现过的后续研究中，部分是因为程序往往笨重，或者可以REQuire复杂的设备。另一种方法是在稳定状态下的系统，其具有能够测量CO扩散在有意识的小鼠的优点使用CO再呼吸方法。然而，这种方法非常麻烦，而且结果可以用鼠标的通风的水平以及O ₂和CO ₂浓度的^8,9而改变。这些困难似乎已经排除了常规使用弥散量来检测小鼠肺病理学的，尽管它的几个优点。

规避问题漫射小鼠容量的测定中，一个简单的装置的细节，以测量它在小鼠中最近已报道^10。该过程消除了快速采样体积等于整个灵感气体采样未被污染的肺泡气难的问题。这个过程的结果在一个非常可重复的测量，称为扩散系数为一氧化碳（DFCO），即到主机PA的敏感thologic变化在肺表型。因此DFCO计算为1 - （....

Protocol

注：所有动物方案批准了约翰·霍普金斯大学动物护理和使用委员会。

1.动物准备

1. 制备6的C57BL / 6对照小鼠为DFCO测定，通过如以下步骤2.3中概述用氯胺酮和赛拉嗪麻醉它们。
2. 通过使用相同的程序作为用于控制准备的所有其他小鼠在表1所示的不同的肺病理学。建立这些模型需要的具体细节中找到相关的文献。对照小鼠和那些在其他病理队列都是6-12周龄。

2.测量扩散系数一氧化碳（DFCO）

1. 建立与机器供给至测量为氮，氧，氖，和一氧化碳峰的气相色谱仪模块。对于这个应用程序只使用霓虹灯和CO的数据。
   注：本仪器采用分子sieve柱以氦作为载气，用12.00微米膜，320.00微米ID和10米长。色谱仪柱具有0.8毫升的体积，但我们用来2毫升确保连接管与样品的充分清除。
2. 在每个实验日的开始之前，使得从小鼠的样品的测量结果，取2ml样品直接从含有大约0.5％的氖，0.5％的CO的气体混合物包，和平衡空气，并且使用该样本来校准气相色谱仪。
3. 麻醉小鼠用氯胺酮（90毫克/千克）和赛拉嗪（15毫克/千克），并由于没有反射运动的确认麻醉。取适量涂抹于眼睛兽医药膏，以防止干燥。 Tracheostomize的小鼠存根针管（18克成人或20G的非常年轻小鼠）。
   注：DFCO完成在麻醉后....

Results

图1示出了从成年小鼠在组A，B，C，D，E和F的DFCO测量有显著下跌同时与曲霉属和流行性感冒感染，以及在纤维化，气肿显著减少，急性肺损伤的模型。 图2示出在DFCO随时间小鼠年龄2-6周的G组的发展变化。有轻微但显著增加与肺发育超过这个时间过程。使用较小的膨胀体积的效果也是在6周的时间点相当明显。有对女性具有稍高DFCO的倾向，但是这只是在5周时间点显著。

组	病理或条件	评论
一	C57BL / 6控制（8-10周），N = 6	健康小鼠
B	C57BL / 6小鼠给予25 A型流感病毒（PR8）鼻内的TCID 50中，n = 10	流感模型中，研究了6和8天后感染后

Discussion

在目前的工作中，我们定义了一个新的指标来量化小鼠肺的气体交换能力。这个度量类似于扩散能力，临床上常见的测量，其测量肺的主要功能，也就是它的交换气体的能力。扩散能力是唯一的肺功能测量，可以在小鼠和人类可容易且快速地进行。对于肺部疾病的小鼠的检测中，一个主要的目的是量化控制和实验队列之间肺功能的变化。为了实现这一目标，我们已经定义和使用的DFCO展示quanitfying在大部分肺疾病中最常见的模型小鼠的表型变化，包括与肺发育功能改变其能力。

它简化了在小鼠中的DFCO测量一个假设中固有的做法是，未混合的吸入气体在解剖和设备死空间的效果是IGN或运算。然而，如先前所述^10，使用了0.8毫升充气体积的介绍中所有的测量小而一致的错误。此误差的幅度是通货膨胀和死空间体积的相对大小的函数。另外，在本方法中，该错误是通过消除在旋塞或T-连接器的死区最小化，并且如图中视频，只需使用一个指尖来密封注射器和促进气体转移。这个过程会导致测量之间的高重复性。在年轻小鼠中所要求的更小的膨胀体积的效果清楚，在图2中，其中初始0.4毫升试验之后，随即用0........

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
气相色谱仪	Inficon	Micro GC 型号 3000A	安捷伦生产类似的型号
18 G 鲁尔短针	Becton Dickenson		其他几个可能的供应商
3 ml 塑料注射器	Becton Dickenson		其他几个可能的供应商
聚丙烯气体样品袋	SKC	1 或 2 L 容量效果很好	其他气密袋效果很好
气罐，0.3% Ne，0.3% CO，平衡空气;（尺寸 ME）	Airgas， Inc	Z04 NI785ME3012	这是用于人类 DLCO 的标准混合物
25 TCID50/小鼠流感病毒 A/PR8 在磷酸盐缓冲盐水中稀释。
猪胰腺弹性蛋白酶	蛋白产品，密苏里		5.4 U
博来霉素	APP 制药，伊利诺伊州		0.25 U
大肠杆菌 LPS	Sigma L2880		3 μg/g 体重;O55：B5
烟曲霉 （分离物 Af293）分生孢子是从马铃薯葡萄糖琼脂上生长的成熟菌落中收集的。