我们展示了一种非侵入性方法，可向未麻醉的新生小鼠输送不同水平的持续气道正压通气（CPAP）。该技术旨在部分模拟为许多早产儿实施的CPAP治疗，以评估其对肺发育的影响。我们还利用精密肺切片方法，展示了CPAP对气道收缩性的影响。
本文内容
摘要
摘要
与重症监护中早产儿使用的正压呼吸支持相关的机械力可能对肺部发育产生有益和意外的不利影响。正压支持可改善肺部气体交换，减少肺不张，并提高全身氧合水平，但侵入性通气方式（如机械通气）对肺发育的损伤作用也已广为人知。然而，目前对于较温和的通气方式可能带来的不良影响，我们的理解仍存在重大空白。其中，持续气道正压（CPAP）是最常见的呼吸支持方式之一，属于正压通气中侵入性最小的形式。研究人类气道发育的一大局限在于缺乏与年龄匹配的模型，以及难以对新生小型动物实施CPAP。我们通过建立一种对清醒、未麻醉的新生小鼠每日施加CPAP的小鼠模型解决了这一问题——该模型在小鼠肺发育阶段对应于早产儿在重症监护室接受CPAP治疗的时期，并采用临床上相关的CPAP压力水平。本文中，我们展示了这一CPAP模型，包括一个便捷、定制设计的系统，可对未麻醉的新生小鼠无创施加易于调节压力水平的CPAP。同时，我们还演示了利用精密切片肺组织切片法测量气道高反应性的方法。 关键词：正压通气，持续气道正压，CPAP，早产儿，肺发育，小鼠模型，气道高反应性，精密切片肺组织切片法 离体此处描述了肺切片（PCLS）技术，因其可提供肺系统功能的便捷读出，而对小型（新生）动物模型而言，肺功能检测在技术上具有挑战性；此外，该技术也广泛适用于与持续气道正压（CPAP）无关的其他模型。我们展示了数据，表明CPAP可诱发气道高反应性，这一发现可能对早产儿重症监护中呼吸支持模式的选择具有重要的临床意义。
引言
与呼吸相关的问题，例如呼吸暂停和呼吸窘迫，使许多早产儿需要挽救生命的呼吸支持方式，但遗憾的是，这些支持手段会增加婴儿的发病率并延长住院时间。补充氧气2 以及正压呼吸支持，包括机械通气（MV）和较无创的持续气道正压通气（CPAP），均为常见的呼吸支持方式。然而，早产儿度过危重期后，其存活者面临的主要短期和长期问题仍是慢性支气管肺部疾病1,2,3,4，表现为终身喘息/哮喘、肺功能下降以及运动耐力降低。尽管补充氧疗的有害作用2 数十年来，MV 被广泛认为与支气管肺发育不良（BPD）及长期呼吸系统并发症的发病机制密切相关5,6,7,8，一些证据表明，无创呼吸支持形式（如CPAP）也可能对发育中的肺部产生意想不到的影响6,9,
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方案
实验使用妊娠时间明确的小鼠进行，每日监测以确定出生日期。小鼠在出生后第一周内接受或不接受持续气道正压通气（CPAP）治疗，通气气体为21% O2。通常在CPAP处理两周后处死小鼠并取出肺组织，用于通过精密肺切片（PCLS）方法测定气道（AW）反应性，但此类检测也可在CPAP结束后即刻（出生后第8天，P8）或成年期进行。所有实验操作均依照美国国立卫生研究院（NIH）关于实验动物护理与使用的指南进行，并经凯斯西储大学动物护理与使用委员会批准。
1. CPAP 面罩的组装
- 使用带有鲁尔锁紧接头部分的5 mL注射器的切割端制作单个面罩，该接头用于连接导管，从而向小鼠气道输送气流和正压（图1A）。
- 预先在面罩的注射器部件上钻孔，以容纳带螺纹的鲁尔锁接头，该接头连接弯头、鲁尔转软管接头以及标准水族管（3/8" 直径）。
- 利用侧端口导管，使出气气流通过下游可调节泄漏口，以设定小鼠肺部的反向压力，并通过自制的压力计实时监测持续气道正压（CPAP）水平。
2. 项圈设计
- 使用小号标准实验手套的指尖部分裁剪制成颈圈，并用其将小鼠连接至面罩装置。
- 使用打孔器（1/4 ....
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结果
新生儿持续气道正压通气期间肺容积的 MRI 分析
采用 MRI 分析技术对 3 日龄、未麻醉且自主呼吸的小鼠（n = 4 只）肺容积的变化进行可视化观察。随着充气压力（即 CPAP）升高，肺容积增大，最高可达 9 cmH2O（图 4A）。同时展示了 3 日龄小鼠在 0 和 6 cmH2O CPAP 条件下的代表性图像（图 4B、C）。本分析的目的是确认 CPAP 可扩张肺部，而非腹部区域。
新生儿持续气道正压通气（CPAP）对气道反应性的剂量依赖性和性别特异性影响
新生儿期接受CPAP治疗后，雄性和雌性小鼠的气道（AW）反应性均出现长期升高，表现为随着浴槽中甲胆碱浓度增加，气道管腔面积的减小更为显著（雄性：图5A；雌性：
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讨论
持续气道正压通气（CPAP）是早产儿呼吸窘迫时必要的呼吸支持方式。CPAP叠加于自主呼吸之上，通过维持较高的肺容积来改善全身氧合，防止肺泡塌陷和肺不张。因此，CPAP具有重要的挽救生命的作用，并已被证明可促进肺泡发育，尽管其益处可能取决于CPAP的严重程度和持续时间6,18,19,20。然而近年来，一些新兴证据表明CPAP可能对气道发育产生不利影响，特别是导致长期呼吸道疾病，如喘息和气道高反应性9,10,11,12,14,
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由美国国立卫生研究院资助，项目编号为 R01 HL177837 和 R01 HL056470。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 5 mL注射器 | Fisher Scientific | 149556458 | |
| 1 mL 注射器 | Fisher Scientific | 309659 | 通过套管注入琼脂糖 |
| 1/4" 打孔器 | McMaster Carr | 3427A57 | |
| 22 x 22 x 20 包埋模具 | Fisher Scientific | 22-19 | |
| 23 G 针头 | Fisher Scientific | 305193 | 将套管连接至注射器时，若非 P21 阶段，则需使用其他规格 |
| 2 mL 血清移液管 | Fisher Scientific | 13-678-12c | 用于制作呼吸测量仪 |
| 可调泄漏阀 | 任何宠物店 | https://www.petco.com/shop/ en/petcostore/product/imagi 氯化塔里亚姆-空气控制阀 | |
| 水族馆用管 | 任何宠物店 | https://www.petsmart.com/fish/ 过滤器与泵/空气与水 -水泵/顶置式水族箱通气管 -管道-5291863.html | |
| 相机 | Amscope | MU300 | |
| 导管管路 | Fisher Scientific | 427411 | 对于出生21天的小鼠。其他年龄段需要使用不同尺寸的设备。 导管应紧密贴合气管 |
| 盖玻片 | Fisher Scientific | 12-541-014 | 18 mm × 18 mm |
| DMEM:F12 | Invitrogen | 11039-021 | |
| 流量控制器 | 关键仪器 | GS10510AVB | 用于单只小鼠的气流 |
| 流量计 | Avantor | MFLX68560-04 | 整个系统的气流供应 |
| Gaymar T 泵 | Braintree Scientific | TP-700 | 用于维持 CPAP 期间的体温 |
| Hanks平衡盐溶液 | Fisher Scientific | MT-20023cv | 稀释至1倍浓度后使用 |
| ImageJ | NIH | 免费下载 | https://imagej.net/ij/download.html |
| 小号乳胶手套 | Fisher Scientific | mf-300-s | 用于制作 CPAP 面罩 |
| 低熔点琼脂糖 | Invitrogen | 165200-100 | |
| 网筛 | 亚马逊 | https://www.amazon.com/Top- 聚酯马毛修剪 -selling/dp/B01AC93LJ0/ref=sr _1_fkmr2_1?keywords=drizt%2 聚酯纤维+马毛+溴 辅助&qid=1562072725&s=gatew ay&sr=8-1-fkmr2&th=1 | |
| 乙酰甲胆碱 | Millipore | A2251 | |
| 显微镜 | Leica | DMLFS | |
| 青霉素/链霉素 | Invitrogen | 15140-148 | |
| 灌流泵 | 哈佛仪器 | 70-2027 | |
| 记录室 | Warner Instruments | RC-27 | 或类似 |
| 可重复使用加热垫 | 布雷因特里科学公司 | TP-R | 用于与 Gaymar T 泵配合使用 |
| 硅脂（Molykote111） | Amazon | https://www.amazon.com/Molykote 耐润滑剂-组分-抗性 波动性/dp/B0DYDFLXGZ/ref=sr_1 _1_sspa?crid=2D4LQC7SRX07P& dib=eyJ2IjoiMSJ9.HcWWXlt8ThxcB eGCZ6iH5jwumyClyFGkW141klcjnn OH3hc60r0hy53Ji-9HDW0TtH33nJ- 7UmalEzJGg59qB2gzsGNzFMelwG aBpsTElSrogzwQv27amBxERmXW P3eedvi9rAYS1oy_HNesZTAxjTbqku 6PxkC7t24srDUq8mHRpDFor4I0iiRM j6Ij2TWdlQf07ccTIMJ1l4n90nHxPop 9Nwh77ufMeWY2vu5B3to.0mfWIF 3_PrmciPZhO1EAE6RGiNj16v7l-v CH1cqec1Y&dib_标签=se&关键词 s=摩力可特 111&qid=1743607899 &sprefix=二硫化钼+111%2Caps%2 C102&sr=8-1-spons&sp_csd=d2lkZ 2V0TmFtZT1zcF9hdGY&psc=1 | |
| 无菌6孔板 | Fisher Scientific | 3516 | 用于肺片培养 |
| 3-0 缝合线 | Fisher Scientific | sp117 | 将套管固定于气管 |
| 管路接头 | Harvard Apparatus | 72-1406 | |
| Vibratome（pelco easislicer） | Ted Pella | 11000 | 或同等产品 |
参考文献
- Hibbs, A. M., et al. One-year respiratory outcomes of preterm infants enrolled in the nitric oxide (to prevent) chronic lung disease trial. J Pediatr. 153 (4), 525-529 (2008).
- Holditch-Davis, D., Merrill, P., Schwartz, T., Scher, M.
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